古巴GBO-103大位移井钻井液技术.pdf

第 2 8 卷 第 6期 2 0 1 1 年 l 1 月 钻井液与完井液 DRI L LI NG F L UI D COMP LET I ON F L UI D 、 ，0 1 ． 28 No ． 6 No v ．2 01 l 文章编号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 1 1 0 6 0 0 3 5 0 4 古巴 G B O 一 1 0 3 大位移井钻井液技术 杨金荣， 贾建文， 穆西伟， 杨小芳 长城钻探钻井液公司，北京 摘要 古巴地层复杂，井型为定向水平井，斜深在 4 0 0 0 6 0 0 0 m之间，水平位移为 3 5 0 0 5 5 0 0 m，其中 Gu a n a b o 地区是到目前为止该国钻井施工最困难的地区， 该地区的井在钻井过程中起钻遇阻严重， 下钻划眼困难， 垮、 塌、缩、漏、卡频繁，由此而造成的划出新眼、侧钻、卡钻等井下情况频繁发生。因此，G B O． 1 0 3大位移井选用 了具有强抑制性的P O L Y ME R ． K C L P O L Y C OL钻井液体系，并在施工中保持 F A一 3 6 7的浓度在 0 ． 6 ％ 以上，KC 1 在 1 0 ％ 左右 ，P o l y c o l 为 1 ％～3 ％，以强化钻井液抑制性，同时使用 了其他配套维护处理措施。应用结果表明，与本 地 区其他井相比， 该井虽最深， 但钻井周期最短、 事故最少， 成本最低； 全井没有划出一个新眼； 钻井液润滑性 良好， 从没有因托压问题而影响钻井施工 ； 全井各开次完钻及完井电测均一次顺利到底。 关键词 抑制性钻井液 ； 聚合醇． KC 1 一 聚合物钻井液 ； 大位移水平井 ； 井眼稳定 ；井眼净化 中图分类号 T E 2 5 4 - 3 文献标识码 A 古巴地层复杂，井型为从陆地向海底延伸的水 平井，垂深约为 1 8 0 0 m，斜深在 4 0 0 0 至 6 0 0 0 m 之 间，从 大井 眼段 井 深 5 0 0 ～6 0 0 m 开始 造斜 ， 在井深 1 2 0 0 m左右井斜就达到了 7 0 。多 ，然后继 续 增斜 到 8 0 。 以上 。G u a n a b o地 区是 到 目前 为止 古巴钻井施工最 困难的地区 ，被称为 “ 钻井禁区” ， 在 G B O． 1 0 3井之前 曾钻 3口井 ，据现场监督核实 ， G B O一 1 0 3井 以前 的 3口井 的总井 眼数 为 3 2个 眼， 还没有一 口井成功的先例，可见 G B O地区的施工 难度之大。由于地层情况复杂 ，水平位移大 ，针对 古巴地质情况和钻井施工中存在的问题，长城钻探 钻井液公司根据先期调研情况 ， 经过深入探索研究 ， 在 G B O 一 1 0 3 井 使 用 了 P O L Y ME R ． K C L P O L Y C O L 钻井液体系 ，取得了理想的效果。 1 地质工程概况 1 ． 1 地质概况 G u a n a b o区块地质结构复杂，断层发育，目的 层为新生代第三纪古新世碳酸岩油层，所钻地层依 次为 第四纪、中新世、白垩世 V i a B l a n c a 层、始 新世 V e g a Al t a 层 和古新世 C a n a s i 层 ，地层岩性复 杂多变 ，结构极不稳定 。 第四纪到中新世地层主要为具有强烈岩溶作用 的礁灰岩 、钙质复屑粉砂岩 、灰屑岩和泥质灰岩 ； 一 开现场作业过程中，钻井液只进不返。 白垩世 Vi a B l a n c a 层主要 为泥岩 、硅质泥岩 、 以黏土为基质的复矿碎屑砂岩和砾岩。碎屑成分复 杂多变， 成分主要有蛇纹岩、 灰岩、 玄武岩、 安山岩、 凝灰岩 、燧石等 ； 该地层 5 6 0 ～7 6 0 m在一些具有 渗透性的砂岩透镜体中会出现部分漏失。该层存在 富含黏土的夹层，很容易发生井眼缩径或井壁垮塌 而导致卡钻事故 。 始 新世 Veg a A l t a层主要为 泥岩 、泥灰岩 、粉 砂岩 、以黏土基质的复矿碎屑砂岩和砾岩。该层大 量的泥岩，容易发生缩径 、井壁垮塌 。在古巴钻井 施工中，大部分的井下复杂和事故发生在该地层。 古新世 C a n a s i 层为该井的主储层，岩性为钙质 第一作者简介 杨金荣，博士，高级工程师，毕业于西南石油大学应用化学专业，现任 中国石油长城钻探钻井液公司 副经理。地址 北京市朝阳区 北辰西路 8 号北辰世纪中心 A座 1 1 3 6室 ； 邮政编码 1 0 0 1 0 1 ； 电话 0 1 0 8 4 3 7 9 5 6 8； E m a i l y a n g j r ． g wd c c n p c ． c o m． c n 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 6 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 1 年 1 1月 砂岩 、泥岩 、燧石 ，以裂缝性灰岩为主，具有很好 的油气显示 ，该层位有 s出现。 1 ． 2 该区块典型的井身结构 G u a n a b o 地区典型的井身结构为 西6 6 0 ．4 m m 5 0 8 mm 4 0 0 1 T I ； 4 4 4 ． 5 ram 3 3 9 ． 7 mm 1 3 0 0 m ； 咖3 1 1 ． 1 mm 2 4 4 ． 5 mm 2 7 5 0 m ； 2 1 5 ． 9 ram 1 7 7 ． 8 ram 3 8 0 0 m ； 咖1 5 2 ． 4 mm西1 1 4 _ 3 mm 4 5 0 0 m。 2 钻井施工难点 2 ． 1 普遍存在的难点 在 G BO 一 1 0 3井之前 曾钻 3口井 ， 其 中 G B O． 1 0 0 井 由法国 P E B E R C O 公司与加拿大 P R E C I S I O N公 司施 工，不掌握具体资料 ，最后结果是工程报废 ， 而 GB O一 1 0 1井侧 钻 l 2次 打 了 1 3个 眼 ，G B O． 1 0 2 井 侧 钻 7次 ，打 了 8个 眼。 据 现 场 监 督 核 实 ， G B O ． 1 0 3 井以前的 3口井的总井眼数为 3 2 ，可见 G BO地区的施工难度之大。 1 钻进施工难度大。表现在起下钻阻卡频繁 、 事故多发 ，钻进过程 中必须频繁而又反复地进行短 程起下钻和划眼作业 ，往往起钻遇卡很严重 ，必须 长时间倒划眼才能起 出，下钻遇阻也很严重 ，必须 大段长时间划眼。由此造成的划出新眼、卡钻等井 下情况屡见不鲜 ，造成报废进尺 、损失钻具 、损失 定向仪器等，损失严重。 2中途完钻作业困难重重。首先是 电测工 作 需要多次通井才能完成 ，损失大量时间 ； 再者是下 套管困难 ，下套管都遇阻严重 ，经常出现反复起下 套管情况 ，套管很难下到位 ，常有几十米甚 至 1 0 0 多米难 以下人的情况 ，即使下到位却循环不通 ，无 法固井 ，只能挤水泥处理 。因此 ，不仅浪费了大量 时间，而且更重要的是给下一步的钻井施工带来 了 极大的隐患，大大增加了后续施工的难度。 由于上述的种种复杂情况和事故 ，大幅度地增 加了钻井周期和成本， 使得整体钻井时效大大降低。 2 ． 2 钻井施工困难的原因分析 1 井眼清洁问题 _1] 。大位移水平井的携砂问 题是个难点 ，特别是在 4 4 4 ． 5 mm和 3 l 1 ． 1 mm 大井眼段，如果岩屑不能被及时带到地面，形成厚 且大段的岩屑床 ，就会直接威胁到井下安全 。 2泥岩活性极强 ，造浆非常严重 ，钻井液 的 黏度、切力高，钻井液流变性差 ； 特别是 V E G A A l t a 地层的泥岩，因其造浆而使钻井液的黏度和切 力升高且不易控制。 3 缩 径很严重 。特别是 V E G A Al t a 地层更是 如此。 4掉块严重。地层吸水后造成结构性强度 降 低， 更易发生严重掉块甚至坍塌。 5 地层漏失 。原 因之一是地层 自身存在裂缝时 会发生漏失 ，另一个是起下钻划眼过程 中憋漏 。 3 钻井液技术 3 ． 1 各井段钻井液使用情况 表层为具有强烈岩溶作用的礁灰岩、钙质复屑 粉砂岩 、灰屑岩和泥质灰岩地层 ； 一 开只进不 出， 全部漏失。先用 4 4 4 ． 5 mm钻头钻领眼 ，然后用 6 6 0 ．4 m m钻头扩眼。采取盲钻 膨润土浆问断 洗眼，钻进 中根据井下情况及时注入膨润土浆塞清 洗井眼， 防止沉砂卡钻。始终储备足够的膨润土浆， 配方 为 淡 水 0 ． 2 ％～0 ． 3 ％烧 碱 0 ． 2 ％～0 ． 3 ％纯 碱 8 ％～ 1 0 ％膨润土。 全部进尺打完 、充分大排量洗井 ，注入至少 2 0 m 稠塞 膨润土浆 XC，黏度在 2 0 0 S 以上 ，清 扫井眼一周后探井底 ，如果井底有沉砂可以重复打 入稠塞直到井 眼清洁，起钻前再 打人至少 2 0 m 稠 塞封闭井底 ，起钻 ，下人 5 0 8 mm表层套管。 二 开 ～ 四开 使 用 P OL YME R KC L P O L YC O L 钻井液体系 ，用重晶石加重。以 P O L YME R的包被 抑制性与 K C L ． P O L Y C O L抑制黏土活性相结合为 主 ，在钻井液具有 良好 的抑制性和携 砂性 的同时， 用 P AC ． L v辅 以良好的失水造壁性 ，用 R H一 3辅以 良好的润滑性。钻井液基本配方为 0 ． 6 ％～ 1 ． O ％ F A3 6 7 0 ． 5 ％～ 1 ． 0 ％ P AC L V 8 ％～ 1 2 ％ KC I 1 ％～3 ％ P OL Y C OL 辅助处理剂。一开 中完后 ， 清掏泥浆循环罐，按以上配方配制 1 5 0 m 无固相 钻井液，在地面循环罐充分循环后用于二开钻进。 五开钻进仍使用 P O L Y ME R ． K C L P O L Y C O L 钻 井液，但改为用石灰石加重，以保护油气层。五 开 前， 清 掏 循 环 罐，按 0 ．6 ％～1 ， 0 ％ F A 3 6 7 0 ． 5 ％～1 ． 0 ％ P AC L V 5 ％～1 0 ％ KCI 1 ％ ～ 3 ％ P O L Y C O L的配方，配制 2 0 0 m。 无固相钻井 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第2 8 卷 第 6 期 贾建文等古E G B O ． 1 0 3 大位移井钻井液技术 3 7 液，用石灰石加重到密度为 1 ．3 0 g ／ c m ，若密度再 高用重晶石加重。各开次钻井液性能见表 2 。 表 2 G BO ． 1 0 3井各开次钻井液主要性能 3 ． 2 钻井液处理情况 1 强 化钻 井 液 的抑制 性。钻 井 液 中包被 剂 F A一 3 6 7的浓度要保持在 O ． 6 ％ 以上 现场包被剂胶 液浓度要达到 1 ． 0 ％～1 ． 5 ％ ，K C 1 的加量要保持在 1 0 ％左右，保持 P o l y c o l 的加量为 1 ％～3 ％，使该 体系始终处于高抑制状态。 2 合适的钻井液密度。保证合适的钻井液密 度以达到井壁的力学平衡 ，是确保井壁稳定和井下 安全的最基础也是最重要的手段，大斜度井的井壁 稳定 比直井更难控制 『2 ] 。在实际工作 中，及 时观察 和分析每一次的起下钻情况 ，钻井液密度不足时及 时调整 ，特别是 在 西2 1 5 ． 9 mm井 眼 的 VE GAAl t a 地层更是如此 ，密度对于防缩径 、防垮塌以减少井 下复杂情况至关重要。 3 较低的滤失量 和 良好 的造壁性对 于古 巴这 种复杂地 质条件下 的定 向水平井施工很重 要。用 P A C ． L V作主降滤失剂，加量为 0 ．5 ％～1 ．0 ％，在井 深 1 6 0 0 m之前控制滤失量为 8 ～ 1 0 mL，1 6 0 0 n l 之后控制滤失量小于 6 mL。 4 固相控制。强抑制性的钻井液抑制钻屑的 分散与造浆是固相控制的基础，为固相控制创造了 良好的条件，而利用地面的固控设备及时高效地清 除有害固相，降低有害固相的积累，对于保持良好 的钻井液性能以及井下安全非常关键。使用尽可能 细的筛布，除砂器、除泥器使用率为 1 0 0 ％，离心 机使用率为 5 0 ％。在古巴，要控制好钻井液的性能 必须是强抑制性和高效四级固控相结合，两者相辅 相成 ，缺一不可。 5 井眼净化。合适的黏度和切力、大排量、 及时短程起下等措施相配合是井眼净化非常有效的 手段。在 西3 1 1 ． 1 mm井 眼 中采 用 2 ． 7 m ／ mi n以上 的排量 ，保证螺杆以及五次钻铤处钻井液为紊流状 态，保证了新钻井眼岩屑的充分携带，减少岩屑 床 的堆积 ； 在 西2 1 5 ． 9 mm井眼中采用 1 ． 8 ～2 ． 0 m ／ mi n的排量 ，环空返速在 1 m／ s 左 右 ，保持漏斗黏 度为 4 5 ～1 0 0 S ，动塑 比为 0 ． 5 P a ／ mP a S 左右 ，动 切力在 l 0 ～1 6 P a； 在 1 5 2 ． 4 mm 井 眼由于螺 杆 限制 了排量 的提高，排量控制在 0 ．9 1T I ／ m i n ，并 且下部井眼使用的是 8 8 ．9 mm 的钻杆，所以在 西1 5 2 ． 4 mm 井眼实现紊 流携岩比较困难 ，鉴于此， 在施工过程中不断地注入稀塞冲刷井眼 ，保证井眼 的清洁。 6 坚持使用 “ 稀稠塞” 。每次起钻前先注入 5 m 稀 塞 清水 I ％ P A C L V 1 0 ％ K C 1 ，再 注入 5 m 稠塞 井浆中加人适量 XC， 调黏度至 1 5 0 S 左右 ， 利用稀塞紊流冲砂和稠塞层流携岩来冲刷井壁并将 冲刷下来 的钻屑带至地面，起到了辅助净化井 眼的 效果 。 7坚 持短程起 下钻制 度。对 于古 巴的地层 ， 新钻井眼2 0 0 m短程起下钻一次，若 2 4 h的进尺不 足 2 0 01T I 也要在 2 4h内短程起下钻一次 ，这对清除 岩屑床、净化整个井眼至关重要。 8润滑性 。在大位移定 向井的施工 中，对钻 井液的润滑性要求较高 4 ； 聚合物钻井液本身具 有 良好 的润滑性，在钻进中采用 1 ％液体润滑剂 R H ． 3 与 1 ％固体石墨联合处理的方法将摩阻系 数降到 0 ． 1 以下，钻井液的润滑性很好地满足了钻 井施工 的要求。 在 电测和下套管时还要加强钻井液的润滑性 电测前在裸眼内的钻井液中补加 1 ％液体润滑剂， 在每次下套管前都用加有 1 ％～2 ％液体润滑剂和 2 ．0 ％～2 ． 5 ％固体润滑剂的井浆来封闭整个裸眼段 以确保下套管作业的安全。 9漏失 。在 G u a n a b o区块 除表层 全漏 失外 ， 其他井段只是渗透性的小型漏失，没有出现停钻堵 漏的情况。发生渗透性漏失时，用 l ％单向压力封 闭剂 1 ％复合堵漏剂进行随钻堵漏，取得了较好 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 8 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 1 年l 1 月 的效果，同时调节好钻井液的流变性，防止当量循 环密度过高憋漏地层。 3 ． 3 应用效果 1 该钻井液性能与原来其他公司的 “ 豆腐脑 ” 钻井液相 比有质的区别 ，而且性能易于控制 ， 很好 地满足了井下要求。 2与本地区其他井相 比，该井最深 ，但钻井 周期最短 、事故最少 ，成本最低 。 3 全井没有划 出一个新 眼，这在 G BO地区尚 属首次。 4该钻井液润滑性 良好 ，从没有 因托压 问题 而影响钻井施丁 。 5 全井各 开次中完及完井电测均一次顺利到 底 ，各开次套管均顺利到位且开泵顺利 ，这在 G B O 地区尚属首次。 6 GB O． 1 0 2井的油层段长 4 0 m，而 GB O 一 1 0 3 井长 4 1 5 m 3 3 9 2 ～4 4 0 7 m ； G B O一 1 0 3 井是截至 目 前 GB O区块唯一一 口真正实现了地质 目的的井。 4 认 识 与 结论 1 ． P OL YME R K C L ． P O L Y C OL钻井液体系具有 良好 的抑制性 、携砂性和失水造壁性 ，很好地满足 了古巴钻井施工的要求 。 2 ． 钻进中液体和固体润滑剂的复配使用取得了 良好的润滑效果 ； 实施中途完钻作业时用液体和固 体润滑剂封闭裸眼段 ， 提高了下套管作业 的安全 l生。 3 ． 强化固控设备的高效，保持钻井液清洁，对 搞好钻井液 陛能和井下安全至关重要。 4 ． 钻遇A l t a 地层时要充分保证钻井液有足够高 的密度， 将其提高到 1 ． 6 0 g ／ c m 以上， 并要及时调整， 完井钻井液密度不能低于 1 ． 7 5 g ／ c m。 。 5 ． 古 巴地层的黏土造浆性很强 ，在以后的钻井 中可以尝试使用具有更好抑制性的钻井液，如硅酸 盐钻井液。 参 考 文 献 [ 1 ] 鄢捷年，杨虎，王利国 ． 南海流花大位移井水基钻井液 技术 [ J ] ． 石油钻采工艺，2 0 0 6 ， 2 8 1 2 3 2 8 ． [ 2 ] 蔡利山， 林永学， 王文立 ． 大位移井钻井液技术综述 【 J J ． 钻井液与完井液，2 0 1 0 ， 2 7 3 1 1 2 ． [ 3 ] 胡景东 ，杨贵盛，龚志敏 ，等 ． 滩海大位移水平井钻 井液工艺技术 【 J ] ． 钻 井液与完井液，2 0 0 9 ， 2 6 6 81 8 5． [ 4 ] C a me mn C．D r i l l i n g F l u i d s De s i g n a n d Ma n a g e me n t f o r Ex t e n d e d Re a c h Dr i l l i n g．I A D C ／ S PE 7 2 2 9 0 ， 2 0 0 1 ， 1 0 ． 收稿 日期2 0 1 1 0 9 ． 2 3 ；H G F I 1 0 6 W3 ；编辑 汪桂娟 上接 第3 4 页 4 结论 1 ． 实验优选的 H G B破胶液具有 良好 的破胶效 果 ，一般 4 h以内就可 以完成对 HR D滤饼 的完全 破胶 ，破胶后钻井液的黏度低 、流动阻力小 。 2 ． 在 HR D钻井液中浸泡的筛 网，经 H GB破胶 液破胶后 ，滤速接近空 白水 样 ，对 HR D钻井液破 胶明显，能有效解决筛管下入时 H R D钻井液可能 产生的堵塞问题 。 3 ． 加人 4 ％缓蚀剂的H G B破胶液腐蚀速率可 控制在 1 m m ／ a 左右，所以破胶液腐蚀性较小，可 以满足现场作业防腐的要求。 4 ． 与常规破胶剂 H B K相比，破胶剂 H G B不仅 加量减小，而且可以有效降解 H R D钻井液中的高 分子量聚合物和完全清除井壁泥饼，彻底消除了钻 井液对筛管的堵塞。 5 ． 破胶液的储层保护实验表明，破胶后岩心的 渗透率恢复值较高， 均超过 9 0 ％， 储层保护效果好。 6 ． H R D无黏土相钻井液 HG B破胶液技术现场 应用施工操作简便 ，可有效保护和疏通油气渗流通 道 ，油井产量提高显著。 参 考 文 献 [ 1 ] 罗健生，王雪山， 徐绍诚 ． 无黏土弱凝胶钻井液的研制 开发及应用 [ J ] l 钻井液与完井液，2 0 0 2 ，1 9 1 1 0 ． [ 2 ] 王荐，张荣，聂明顺 ，等 ． H R D弱凝胶钻井完井液研 究与应用 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 0 8 ，2 5 6 6 7 ． [ 3 ] 孙剑，崔茂荣 ． 水平井钻井完井液滤饼清除技术 [ J 1 ． 钻 井液与完井液，2 0 0 9 ，2 6 5 7 3 7 5 ． [ 4 ] 蓝强，李公让， 张敬辉，等 ． 无黏土低密度全油基钻井 完井液的研究 [ J ] ． 钻井液与完井液 ， 2 0 1 0 ， 2 7 2 6 - 9 ． 收稿 日期2 0 1 1 - 0 6 ． 2 5 ；H GF 1 0 0 6 N7 ；编辑 王小娜 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m