硅酸盐钻井液在第三系粘土层中的应用.pdf

硅 酸 盐 钻 9 1 - - 液 在 第 三 系 粘 土 层 中 的 应 用 f n ． 了L j 硅酸盐钻 井液 近几年硅酸盐钻井液已成 功地 在油 田现 场应用。 目前的硅酸盐聚合物钻井液体 系主 要包含 5 ～1 5 ％ 体积 比可溶解 的硅 酸盐 产品，其中硅酸盐的分子式一般用 M2 0 x S i 0 表示，这里 M 表示硅酸纳和硅酸钾 ，X代表 金属氧化物和 S i O 2的分子 比例。可溶解的硅 酸盐既 可以通过将熔化的石英砂与纯碱或者 碳酸钾反应而得到，也可 以在高温下把 石英 砂溶解在氢氧化钠或氢氧化钾 中制得。硅酸 盐在高 p H值 通常为 1 0 5 ～1 2 5 的稳 定 溶液中通 常包含一 系列不 同分子 量的物 质， 从单体到低分子量的低聚物都有。阴离 子型 的低 聚物 能迅速 沉淀多价 离 子，如 c a 2 和 M 。当溶液的 p H值降低 时能形成三维 的 凝胶结构。 页岩与 白垩岩的稳定性 虽然页岩与 白垩岩不稳定性的准确机理 非常复杂 ，但设计泥浆体 系时，解决稳定性 问题的方法就是 限制井 内的铌浆拄 压力 即 压力不要超过地 层压力 ，使泥浆滤液不与活 性的白垩岩 和粘土表面接触。硅酸盐通过与 白垩岩表面以及页岩孔喉中的钙镁离子反应， 并与页岩 中低 p H值 的孔 隙流体发生胶 凝来 达到此 目的。胶凝形成的沉淀物能堵塞和覆 盖在井壁上 ，从而阻止泥浆滤液和泥浆压力 丁 E 张振 华译 赵雄虎枝 进入地层。在页岩孔 隙中的硅酸盐胶体沉淀 还充当着非常理想 的半透膜的作用，它能允 许水流渗透。通过在硅酸盐钻井液中使用高 浓度的单价盐 Na a、Ka抑制水的活性， 可诱发孔 隙流体从页岩 中渗 透进 入 泥浆 中。 降低井眼周 围页岩 中水 的浓度和孔隙压力是 稳定页岩的第二种机理 ，这对于稳定疏松的、 有活性的粘土／ 页岩地层尤为重要。硅酸盐钻 井液 中以 Ka 形式存 在的 K 还有 通过离子 交换来除去 c 和 M 离 子的优点 ，这样 可以迅速地使硅酸盐低聚物沉淀。 工 作 特 性 硅酸盐钻井液是一 种简单 的聚合物钻井 液体系，表 1为这种钻井液体系的组成情况 ， 其唯一特性就是 用可溶性硅酸盐保持地层 的 稳定性。在 3 ／ 7 6井和 3 0 ／ 1 1 5井 中使 用 的泥浆体系 中添加了聚 乙二醇以保持该种泥 浆在高温下的稳定性。最近 的研究表 明，聚 乙二醇能 与钻井液 流型 改进剂 如 生物胶、 硬葡萄糖 和 降滤失剂 如 C MC 、P A C 和 淀粉相互作 用提 高这些处理剂 在高温下 的 稳定性。硅酸盐钻井液中使用聚乙二醇能够 在井底静 止温度达 到或超过 1 o o ℃ 2 1 2 下 的情况下提高钻井液的流变稳 定性和降滤失 稳定性。聚乙二醇还可 以提高钻井液抗 高固 相含量的能力 。见 表 2 。 了 一 D L 维普资讯 4 1 采 1 3 ／ 76井 泥浆 配方平均浓度 未说明者均指公 斤／ 立方米 井段 l 2 9 8 tA 井段 长度 ．井 1 1 1 3 2 2 4 0 2 2 4 1 2 9 7 3 2 33 4 2 5 KCI 8 4 2 5 8 6 1 8 4．5 NS i Os 1 l 1 6 7 聚阴离 子 3 7 4．5 3 9 纤维素 淀粉，糊精 l 2 6 1 4 4 1 3 2 生物胶 1 7 2 8 1 4 鬃乙二醇 0 2 4 2 0 ％ v／ v H2 S清除剂 6 6 1 6 4 8 8 重 晶石 3 4 5 4 0 5 6 0 表 2 使用和不使用聚 乙二醇进行 固相 污染 测试 钻 屑音量 ．磅／ 橘 0 2 5 5 0 7 5 1 0 0 1 2 5 1 5 0 流变性 5 0 ℃ 基浆 塑性粘度，厘泊 2 0 2 7 3 0 3 7 5 0 动切力 ，磅 ／ l 0 0 平方英尺 2 8 4 4 5 2 6 3 8 1 1 U 静切力 ．1 0秒 ， 9 1 2 1 3 1 8 2 4 4 4 磅 ／ l 0 0平方英尺 静切力．1 0 舟， l 1 1 5 1 7 2 3 3 0 5 0 磅 ／ l 0 O平方英尺 基浆 5 ％襄 乙 。加2l 25 28 3 0 31 3 4 动切力 ，磅以0 0 2 8 3 0 3 9 4 3 4 9 5 5 6 4 平方英尺 静切力 ，l 0秒 ． 9 1 0 1 l 1 3 1 4 1 5 1 8 磅／ l 0 0平方英尺 静切力，l 0 舟， 1 2 1 1 1 3 1 7 1 7 1 9 2 2 磅／ l 0 0平方英尺 井况和地层岩性 1 9 9 6年第 四季度 和 1 9 9 7年第 一季度 经 营者的勘探方案是在挪威近海钻探和测试两 口油井 第一 口井位于挪威北海油 田的南 部 S O g r l e盆地 的 3 ／ 7区块。第 二 口井 位于北 海 北部 的 3 O ／ 1 1 区块。 ／ i i 3 ／7 6井最开始的 目标是找出预计深度 为 3 4 4 5 m 的 J u r a s s i c 地 层的顶 界和预计 深度 为 3 8 4 5 m 的 S p e k h u g g e r油层底 界之 间 的间 距 ，并且取样。该井的井身结构如 图 1所示 。 这 口井对选择泥浆体系所具有的挑战性就是 在 No r l a n d 组和 Ho r d a l a n d组之间的第三系括 性页岩段获得稳 定的井 眼和 在 E k o f i s k白垩 层获得接近于钻头大小的井眼。这个地 区的 有些井是使用 油基泥浆来钻 穿这些地 层的。 但是 ，当看到收集岩屑和 回注泥浆所花 费的 成本时 ，就发现这样处理是非常麻烦的。 3 0 ／ 1 1 5井最初的 目标是找出预计 深度 为 3 3 4 7米的 T a r b e r t 地层的顶界和预计深度 为 3 8 4 7米的 Dl - ,d k e 地层顶界之间的 间距并且 图 1 3 ／ 7 6井井身结构示意图 取样。该井的井身结构见图 2 。 因为北海北部 Ho r d a l a n d组页岩 比 Gmb e n中部页岩 的活性 要差．所以预计解决这 口井的稳 定性问题要 容易一些。因为 B a l d e r s a l e和 C r o me r K n e e l 泥岩的活性粘土 蒙脱石含量很高，所以 钻井液必须 具有 良好 的稳定 粘土／ 泥岩的功 能，以便能顺利地钻穿这些页岩／ 泥页岩。 钻井液选择和 目标 经营者具 有积极 的环保意识 ，在挪威 近 海的钻井过程中没有使用油基泥浆和合成基 泥浆。水基泥浆 的使用量也减少 到了最小 程 度 ，并且对海 洋生物 以及底栖生物群 没有 毒 害。为了准备这两 口井 的钻探工作 ，先后对 K CI A T 和 KC I ／ P A C ／ 聚 乙二 醇 泥浆体 维普资讯 4 2 泥浆管线 譬 譬 国外钻井技术 第十六卷1 9 9 8年第 6 期 圈 2 3 0 ／ 1 1 ～5井井身结 构示意圈 系进行 了试验。近几年 ，在部分水解 聚丙烯 酰胺钻井液体系中加入 聚乙二醇 ，被认 为是 在挪威近海钻井中的标准体系 体系中加入 聚乙二醇是为了提 高对页岩的抑制 能力。一 些辅助性的数 据表 明，由于第三 系页岩 的活 性所 引起的井眼不稳定性必将使处理剂 的用 量和排放 体积 增加。这 是在 非采油时 间里存 在的一种 潜在 风险 ．使 经营者感到能够在这 些方面取得进步。在了解 到硅酸盐钻井液在 北海其它 区块 已经成功地使用 。决定将硅酸 盐钻井液作为本次钻井 方案中候选的泥浆体 系。现场数据和各种文献不 断报 道 。使 用硅 酸盐钻井 液后井眼稳定 ．井 径规则 。钻屑完 整。基于这些发现 ，经营者选择硅酸盐钻井 液 ，是为了达到以下几个 目标 1 在钻达富含粘土的 No r d l a n d地层和 Ho r d a l a n d地 层 时 能使井 眼稳 定。3 ／ 7区块 Ho r d a l a n d页岩的典型矿物组成 如表 3所示。 在钻进这些地层时 。经常发现的问题是 泥包 钻头和井底动力钻具 、井眼坍塌、堵塞流道、 起下钻遇阻和钻杆被卡等等。 2 在 钻达 E k o f i s k白垩 层时使 井 眼基 本规则。因为普通 的水基泥浆会引起对地 层 的严重冲蚀。 3 节约成本 。钻井液 的成 本以及 泥浆 对钻井效率的影响必须进行监测 。并 且与其 它辅助数据进行 比较 。 4 对环境影响小。这种体 系中所使 用 的所有处理剂 向海水 中的排放量 没有 限制。 使用的钻井液的体积和化学试剂的数量必须 进行监测并且与辅助数据进行 比较 。 这些井的所有油层都用同样 的钻井液钻 进 ，泥浆 中所有的溶解硅酸盐均被耗尽 。 袁 3 3 ／ 7区块 H a I - d页岩层 x衍射岩性 分析 整个 区块岩性舟析 ％ 伊利石 石英 长石 岩盐 高I l争 石 蒙脱石 1 6 1 1 邗 1 0 枯土矿物含量 2微米 ％ 伊利石 伊利石 高峰石 绿泥石 蒙脱石 2 5 6 4 1 2 h 钻井计划 实验室配制 除 了在这个油 田使用的硅 酸盐钻井 液的一般配方外 ，实验室 的工作围 绕以下几个方 面进行 确定 氢氧化钠在维护 体系性能和抗 温能力 中所起的作 用；确 定体 系中加入聚乙二醇后所允许的固相含量限度 ； 确定在硅酸根 离子迅速耗尽后 。由于减少 了 硅酸钙沉淀对体 系的胶凝作用 ，对泥浆体系 稳定 性 的 影 响。在 井 底 温 度 达 到1 0 0 “ 2 2 1 2 下后随着碳酸钙 白垩被部份溶解 ， 估计会发生这些现象 。 预计 E k o f i s k白垩层 的井底 静 止温度 将 超过 1 0 0 ℃ 2 1 2 下 。随着温 度上 升 。白垩 岩在水溶液 中的溶解 度增加。实验 室测定了 由于硅酸钙沉淀的积累对钻井液流型的影响。 非常清楚 ，在静置一段时间后应该倒掉一 定 体积的已受污染、性能变坏的泥浆。 实验室也测定了体系中加入聚 乙二 醇之 后对泥浆性 能的影响。加入 聚乙二酵可 以提 高泥浆在 白垩层 的抗温 能力 。当体 系中加入 3 ％ 体积 比的聚乙二醇之后 ，泥浆的静失 水速率 、动失水速率和动态的流变性 能都 得 到了提高。 ● 一 叫 面 维普资讯 4 3 为 了减少在整个钻井过程 中钻井液的总 耗费量 ，实验室也测定 了硅酸根离子是否从 体系中完全耗尽的用量，以保证它在钻探 整 个油层的过程 中始终能够起 作用。在钻覆 盖 在砂岩油 藏之上的页岩过程中 ，如果硅酸盐 没有 自然地耗尽 ，就需要采取化学 处理 措施 除去 s i 。实验室也测定 了体系中加入 石膏 C a S O4 的反应效果。试验数据表明这些措 施都可以施行 ，对泥浆的流变性和滤失性能 没有 明显的影响。试验结果如表 4 ～7所示 。 裹 4 用氢氯化钠去障 a 污染的处理措施 基灌 O 5 基藏 O 加 基藏 O 1 5 基藏 O 2 1 3 基液 基 灌 O 磅／ 桶 Ns OH 磅桶Ns OH 磅 ／ 桶 N a 0H 磅 桶Na 0H p H值 1 2 6 8 4 1 0 1 1 1 ．2 1 1 ．5 1 2 ．5 S iC h ，mg A 5 0 ．0 0 0 0 7 5 0 1 5 0 0 0 3 5 6 5 0 4 6 5 0 0 Na z O，mg A 2 4 9 0 I 31 ．0 0 0 8 2 5 2 7．9 3 6．0 4 6． 5 s Ns z O 2 1 1 1 1 1 3 8 5 2 8 4 5 5 8 7 5 M F 4 0 3 8 5 5 7 3 88 l l 0 裹 5 使用和不使用聚乙二辞进行高温稳定性测试 裹 6 石膏掼耗硅酸盐的情况 基浆 5 ％ 基浆 体积比 聚乙二醇 流变性 5 0 C 2 1 2 “ F 6 0 0 瑚 0转 5 4 5 5 5 ／ 3 6 2 0 o ／ 1 0 0转 2 7 ／ 1 B 2 8 ／ 1 9 6 转 4 ／ 3 4 ／3 塑性粘度 ， 厘泊 l 9 1 9 动切力 ，磅 ／ 1 0 0平方英尺 1 6 1 7 堂 皇 1 0 秒 ／ 1 0 分 t 磅／ 1 0 0 3 ／ 4i 3 ／ 4 平 方 英 尺 p H值 1 2 5 1 2 ．4 A P [ 失术，毫升／ 3 0 分钟 4 0 3 8 高 温高 压失 水 1 0 0 “C，毫 升／ 3 0 6 2 3 8 分 高温高压失水，1 0 0 E，1 0 0 商 瞬时失水 ，毫升 2 8 2 2 3 o分钟失术 ，毫升 5 4 4 0 泥饼厚度 ，毫米 l 2 l 2 泥饼结构 致密，坚韧 致密 ．坚韫 范一 9 0 动失水 3 岩 1 0 0 C，1 0 0 0 ． ， 毫升 ／ l丹 钟 0 ．2 3 0 1 8 ∞ I 束 坤 时帅 6 l 2 1 0 9 基浆 l 0 0 基浆 磅 桶 膏 6 0 0 , 3 0 0转 5 8 7 5 3 ／ 3 2 2 0 0 ／ 1 0 0转 2 9 ／ 1 9 2 5 ／ 1 7 6 转 7 ／ 7 4 ／3 静切力 ，加 秒 ．磅 ／10 0平 7 4 方英 尺 静切力 ，l 0分 ，磅／ 1 0 0平 1 0 5 方英尺 塑性桔度 ，厘泊 2 1 2 1 动切力 ，磅 ／ 1 0 o平方英尺 1 6 1 1 S i C h。毫克／ 升 4 4 2 5 0 2 2 5 0 0 Na 2 0，毫克 十 2 4 8 0 0 l 3 9 5 0 AP 【 失术 ，毫克 ／ 3 0分钟 3 ．8 4 8 后勤工作在钻井作业开始时预先在岸 上混配了足够量 的 K C I 盐水和 Na 2 S i O 3溶液 并运到井场 ，以备 急需。K a 盐水存 放在钻 井平台的储 罐 中，Na 2 S i o 3溶液存放 在 l立 方米的相同储罐 中。考虑到挪威北海冬 季的 主要天气 情况 ，必 须进行 仔细 的协作配 合， 以保证储料能按时供应。 维普资讯 国外钻井技术 第十六卷1 9 9 8年第6 期 裹 7 9 5 ℃热滚前看硅酸盐钻 井液 中自垩岩屑 的影 响 基浆 5 [ 磅桶在 基浆 5 0磅 ／ 捅 基桨 热滚前 白 在熟滚后 白垩岩 垩岩屑 的 屑的影响 响 塑性粘度 ． 厘泊 2 5 硷 超出测量范围 动切 力 ．磅／ 1 0 0平方 2 9 田 超出涌量范围 英尺 静 切 力，1 0秒 ．磅／ 2 3 l 3 0 超出测量 范围 L 0 0平方英尺 静 切 力，1 0分 ．磅／ 2 6 l 3 5 遥出测量 范围 1 0 0平方英尺 A PI失 水 ． 毫 升／ 3 0 3 3 2 l 2 ． 2 分钟 P H值 1 2 3 1 2 2 1 2 0 S 02 ．毫克 ／ 升 5 0 2 5 0 5 1 0 0 0 儿加0 Na 2 0．毫克 研 2 6 0 0 0 2 6 0 0 0 帅 培训所有的工程师在实验室都进行了 广泛的培训 ，包括 配制各种密度的钻井液 和 可能钻遇 的各种污染的污染实 验。这些污染 物包括 高温下的钻 屑、盐水、C h和 白垩 以及硬石膏 无水硫酸钙 。预先必须进行安 全培训 ；必须对参与整个钻进 过程中处理 泥 浆的工作人员说 明高 p H 值泥浆体系可能 引 起的井下事故 ；必须向他们说 明关于 硅酸盐 泥浆的抑制机理的最新理论 ，使 泥浆工程师 对井下可能发生的事故有个感性认识 。 为了帮助现场工程师 ，起草 了一份详细 的现场工作指南 ，这份指南是在现场泥浆公 司、实验室、技术服务 和经营部 门的协商会 议上确定 的。这次会议列举了为保证钻井安 全所必须注意的问题 。指南中还解释 了这种 泥浆体系的发展历史 和抑制机理。需 “ 真正” 注意的关键之处包括 1 泥浆体系的配制与维护。 2 硅酸盐在不同的岩性和井眼尺寸下 的消耗量。 3 稀释计划。 4 所要求的泥浆性能和如何维护这些 性能。 5 泥浆测试技术。包 括测量活性 S l C h 含量的滴定方法 这种滴定方法可以精确到 5 ％。这样 的精度对实验室和现场滴定是可 以 接受的，并且 比文献 中报道的使用比色计的 主观方法要精确得多 6 对所有常见污染 物可能引起 的意 外 事故的处理方法。 7 了解硅酸盐泥浆体系的发展历史。 3， 76 井 井身结构 无隔水管 钻 3 6 井 眼，将 3 0 “ 套 管 下 到 1 6 0米 5 2 5英尺处。 无隔水管钻 1 7 井眼 ，将 1 3 套 管下 至 1 1 0 0米 3 6 0 9英尺处 钻 1 2 井 眼，钻穿 高活性 的第三 纪粘 土层、页岩层 和 Ho r d a l a n d组 的泥 灰 岩 层， 并保持井眼垂直、规则。将 9 套管下人 2 9 7 0米处，进入 E k o fi s k白垩层 7 0米。 钻 8 井 眼 ，钻穿 E k o f i s k白垩层 后钻 达 C r o me r Kn o l l 层 ，将 寸尾 管下 至大 约 3 4 0 0 米 1 1 1 5 5英尺 处。 钻 6 饼 眼 ，钻 穿 Ma n d a l 油层和 F a r s u n d 地层 ，进入 Ha n g e s u n d地层 约 1 5 0米 ，钻达 井深为 4 2 5 0米 ，评价 预计在 F a r s u n d地层中 的 S p e k k h u g g e r 油层 。 性能测试 在 3 ／ 76井 中，硅 酸盐 钻 井 液 用在 1 2 井眼和 8 井段 。在 6 讲 段使用的是 已 经消耗了硅酸盐的体系。将硅酸盐 钻井液 的 实际性能与预计性能进行比较 ，硅酸盐钻井 液的性能比预期的要好。 由表 8和表 9可见 ，标准裸眼时 间 小 时／ 米 在 1 2 井段从 0 ．1 3减少到 0 ．1 0 ； 在 8 1／ 2 井段从 0 ． 7 3减少到 0 ． 4 5 。 钻进过程 中每 米的泥浆成 本，在 1 2 井段 计划 1 0 8 0 ． 7 0 k r ／ m 1 7 3 ． 0 7美 元／ 米 ， 实际 7 2 5 ． 4 7 k r ／ m 1 1 6 ． 0 8美元 ／ 米 。在 8 井段计划 4 8 5 ． 0 0 k r ／ m，实际 4 6 3 ． 0 0 k r ／ m 7 4 ． 0 8美元／ 米 。 维普资讯 钻进每米的材料消耗量 公斤／ m ，在 l 2 井段计 划 9 0 ． 0 ，实 际上 只用 了 4 8 ． 0 。 在 8 井段计划 5 3 ． 7 7 ，实际是 4 8 ． 0 。 寰 8 3 ／ ／ 一6 并 1 2 } 段实际 与预翻的性能对 比 变化百 宴际 预计 争 事 ％ 泥浆类型 硅酸盐 硅 酸盐 车井段长度 ．米 1 8 6 8 1 8 7 0 0 ． 1 车井段钻井天数 5 6 1 6． 7 攥眼时同 ，天8 1 0 一如 ． 0 正常井眼露时问．小时／ 米0 1 0 0 ． 1 3 2 3 ． 1 车井段泥浆成车，K n 俅 7 2 5 ． 4 7 瑚 1 ． 7 0 3 2 9 泥浆消耗量 ，立方米／ 朱 0 1 7 0 ． 6 0 7 1． 7 泥浆址理剂用量 ， 公斤／ 米 4 8 帅 一 4 6． 7 囊 9 3 ／ ／ 一6井 8 段 实际与预计性能对 比 变化百 宴际 预计 争 事c ％ 泥浆类型 硅 酸盐 硅酸盐 奉井 段长度 ．米 4 5 2 4 3 0 5 ． L 丰井段钻井 天数 7 7 0 攥眼时问，天 9 1 3 3 0． 8 正常井 眼裸露时同 ，小时 ／ 米 0 ． 4 5 0 7 3 3 8 4 丰井段泥浆成车．I 【 r ／ 米 4 6 3 ． 3 7 4 8 6 ． 0 3 4 7 泥浆用量 ，立方米 ／ 米 0 ． 5 0 0． 5 0 0 泥浆处理 剂用量 ．公斤／ ．米 4 8 5 3 ． 8 1 0 7 整个钻井情况 如图 3所示 。从 图中可 以 看出。钻 l 2 和 8 井段 是在计划 的时 间 内，与最优曲线接近。整个钻井周期和钻 井 成本分别节省 1 6 ％和 7 ％ 图 4 实际资料表 明，硅酸盐钻井液 的性能优 良。表 l 0和表 l l列出了硅酸盐钻井液与在 另外三 口对 比井 中使用其它水基泥浆相 比的 全部性能数据。这 三 口对 比井 中所使用的泥 浆类型有 Ka／ P Ⅲ 体系，Kc l ／ 聚乙 0． 呻 ， ∞ 0 0 l 0 0 0． ∞ 1 ， ∞ ． 呻 E 0 0 呻0 0 墓 2 5 0 0 _伽 3 0 0 0． 0 0 3 5 0 0． 0 0 4 ． 0 0 4 Ⅻ∞ 时 葡 ． * 图 3 3 ／ ／ 一6井钻井时 间曲线 口什蝈-宴际 图 4 3 ／ ／ 一6 井 全部钻井成本 和钻井 时间与预计对 比图 二醇体系和海水／ 术质素磺酸盐体系。下列标 准可用来判别一些相关的性能 1 标 准裸服 时间 即钻进每米 的井眼 裸露时间 小时 。 2 钻速 R O P 。 3 钻井每米的泥浆成本。 4 钻进第一段的材料消耗量 公斤／ 米 ，不包括水基液体中加入的重晶石和水 。 通过对钻进 l 2 井 的 比较证 实 了硅酸 盐钻井液的良好性能。这个区块的 H0 r d a l 8 1 1 d 组 中高活性的粘 土层 曾经使 用过 P H P A或聚 乙二醇体系 ，但并投有得到 有效的抑制。很 明显 ，井 C中钻进 l 2 井段 时的标准裸服 时间是 3 ／ 7 6井的 2 ． 2 4倍 ，这表明 了硅酸 盐泥浆体系具 有优良的抑制性。通过使 用硅 酸盐体系使 3 ／ 7 6井的平均钻速高于其它三 维普资讯 国外钻井技术 第十六卷1 9 9 8 年第6 期 口对 比井 ，每米 的钻井成本要低于其它 的聚 合物泥浆和不含氯化钾海水 的木质素磺酸盐 体系。使用硅酸盐泥浆体系后 泥浆掭加剂的 全部消耗 以吨计 要低于其它所有对比井。 寰 1 0 3 ／ 7 6井 1 2 钟 段 与其它井的性能比较 3 ／ ／ 一 井名 井 A 井 B 井 c 6井 泥浆类型 硅酸盐 KC I ／ l 海 东 ／ 术质素 井段长度 ，米 1 8 6 8 1 3 6 3 1 1 4 7 1 5 1 6 井段钻井天数 5 3 6 n ／ a n ／ a 裸 眼时间，天 9 4 2 2 8 1 4 标 0I 1 0 7 4 0 ．5 9 0． 2 2 平 慧 2 6 l7 n ／ a 4 7 7 ．7 钻头使用量。十 1 n ／ a 7 1 0 井段泥浆咸丰 ． 7 2 5 ．4 7 1 0 6 6． 8 3 1 5 0 6． 8 2 7 0 3． 2 0 Kr ／米 泥浆使用量， 0 ．1 7 0 ． 7 8 r v ／ a n ／ a 立方米／ 米 泥浆处理剂用量 ． 4 8 7 8 8 8 5 0 登斤 ／ 咪 寰 1 1 3 ／7 6井 8 钟 段与 其它 井性能比较 3 ／ 7 井 A 井 B 井 c 井名 6井 泥 浆 类 型 硅 酸 盐 麟 K a ／ 海 水 ／ p I-／P A 木 质 素 井段长度 ．米 2 5 4 3 4 0 3 9 0 3 6 1 井段钻井天数 7 1 5 n ／ a n ／ a 裸 眼天教8 6 1 9 2 6 4 标 阿’ 0 ．4 5 1． 3 4 1． 6 0 0． 2 7 平均机械钻速 。 4 ．1 n ／ a 2 5 5 ． 2 米 帅日 寸 钻头使用个数 1 n ／ a 4 2 c 2 井段泥浆戚卒 ， 4 6 3 3 7 5 2 3 ．1 5 3 6 9 2 8 4 5 9 5． 2 1 Kr ／ 米 泥浆使用量 ， 0 ．5 3 0 ． 7 2 n 向 n 寺 方 米 ／ 束 泥浆处理剂使用量 ， 4 8 3 5 8 5 4 0 特 斤 ／ 来 硅酸盐钻井液体 系的性能非 常稳定 ，只 需要进行很少的维护处理即可保持 。由于这 类钻井液的性 能只需采取很少的维护措施和 很少需要稀释 稀释量少于 Ka 伊Hl A／ 聚 乙 二醇钻井液 的1 ／ 4 ，使得泥浆处理剂的用量 很少。有趣的是 ，在 3 ／ 7 6井中处理剂耗量 的 6 0 ％是 氯化钾 ，而 井 c中没有 使 用氯化 钾 。泥浆 的配方 如袁 所示 ，在 1 2 井段 泥 浆 的平均性能数据如表 1 2所示 ，在 8 井段 泥浆的性能数据如表 1 3所示 。 正如在实验室进行 实验时预计高温下泥 浆 中白垩岩屑 的影 响那样 ，由于恶劣天气 的 影响 ，在井裸 3 3 6 6米处泥浆静置了 l 8小时， 泥浆发生 了胶凝作用。通过 循环后 ，虽然塑 性粘度 没有影 响，但 动切力 已由 l 7磅／ 1 0 0 平方英尺升 高到 6 7磅／ 1 0 0平方英尺 ，胶凝 强度从 2 3 ／ 2 5磅／ 1 0 0平方英尺升高到 4 4 ／ 4 8 磅／ 1 0 0平方英尺 ，胶体的 自然性质随着时间 增加而增加 的量很小。只有 8立方米受污染 的泥浆被排放掉。 在第三 系页岩 和 E k o f i s k白垩层段 产生 的岩 屑是 大块 的 ，并 且 坚硬 ，不 连 续。从 Ho r d a l a n d地层返 出的岩屑可以清楚地看到钻 头的切削痕迹 ，这说 明硅酸盐钻井液的抑制 性能很好。 在 l 2 井段 的稀释 速度 与现场 指南 文 件所预计的不 同，但 现场工程师很快就将预 计的 0 ． 6立方米／ 米的稀释 速度调 整到 0 ． 1 7 立方米／ 米。在 8 井段 的稀释 速度 与预计 的一 致。 3 O／ j J一5井 井身结构 无隔水管钻3 6 井眼，将 3 套管最少下 到 1 9 0米 6 2 3英尺处。 钻 7 井眼．钻穿 No r d l a n d层的底界和 Ho r d a l a n d组 的 顶 界 ，钻 达 Ho r d a l a n d泥 岩 层 ，下入 l 4 管至 l 4 2 0米 4 6 5 9英尺 。 钻 1 2 井眼 ，钻穿 Ho r d a l a n d组 底界 ， 钻达 R o g a l a n d组和 S h e d a n d组 ，下人 9 N 套 管柱 至 3 0 踟 米 1 0 1 0 5英 尺 处 的 C r o me r Kr l l 地层。 维普资讯 47 寰 1 2 3 ／ 7 6井 1 2 饼 段硅藏盐泥浆的平均性能 井段 ．米 1 1 0 3 1 2 3 3 l 2 3 3 一l 9 3 1 1 9 3 1 一一2 3 1 3 2 3 1 3一一2 8 9 7 2 9 8 7 一一2 9 7 3 密度，s G 1 ． 3 0 1 ． 4 2 1 ． 4 7 1 ． 5 0 1 ． 5 0 w ．厘泊 2 2 1 8 1 7 1 8 1 9 YP．磅／ 1 0 o英尺 1 8 2 9 2 8 2 7 2 9 静切力 。磅 ， l 0 o平方英尺 3 ／ 6 1 0 ／ 1 5 1 0 ／ 1 5 1 0 ／ l 5 l 4 6 ／ 3转 5 ／ 3 1 2 ／ 1 0 1 1 ／ 9 1 4 ／ 1 2 1 9 ， l 7 PH 1 2． 2 1 2． 2 1 2． 0 5 11 ． 9 1 1． 9 碱度 2 0 ． 0 ／ 2 6 ． 0 2 5 ． 0 ． 0 2 7 ． 0 ／ 3 2 ． 0 2 5 ． 0 ／33 0 ． 2 7 ． 0 ／ 3 8 ． 0 自 。毫克研 4 1 6 0 0 3 6 5 0 o ∞5 0 0 3 9 5 O O 3 8 6 3 0 N a z O． 毫克／ 升 1 6 1 0 o 1 9 8 4 0 2 1 7 0 o 1 6 4 0 0 2 1 8 0 0 A P I 失木，毫升／30 分钟 4 ． 4 3 ． 2 3 ． 4 3 ． 2 3 ． 9 I v I B T ．牿土当量音量，磅／ 橘 0 ． 2 5 ． 5 5 ． 0 1 0 ． 0 1 2 ． 0 圃相件积音量 ． ％ 6 ． 7 1 2 ． 0 1 3 ． 1 1 3 ． 7 l 3 ． 6 寰 1 2 3 ／ ／ 一 6井 8 井段硅藏泥浆的平均性能 井探间距 ． 朱 2 9 7 3 3 0 3 6 3 0 3 6 一一弛9 2 3 2 9 2 一一 3 3 6 6 3 3 6 6 一一3 4 1 0 1 0 一一 3 4 2 6 J 密度 ．S G 1 ． 5 3 1 ． 5 2 1 _ 5 3 1 ． 5 3 1 ． 5 2 Ⅳ ，厘泊 1 6 1 4 1 3 1 3 1 2 YP ，磅／ 1 0 o平方 英尺 2 1 1 7 1 7 2 0 1 9 静 切力 ．磅 ， l 0 o平方英尺 8 ， l 8 1 8 ／ 2 o 2 5 ／ 2 9 2 5 墙 2 2 ／ 2 4 6 ／3 转 1 2 ／ 8 1 5 ／ 1 3 2 3 2 5 ／24 2 2 ／ 2 1 P H值 1 2 ． 1 l 1 ． 9 1 1 ． 8 1 1 ． 9 1 2 ． 0 ／ 碱度 4 2 ． 0 巧1 ． 0 4 0 ． 0 ／ 4 8 0 4 2 ． 5 ／ 5 0 ． 8 4 2 ． 5 巧0 ． 6 4 3 ． 8 巧3 8 s 。毫克／ 升 4 9 5 0 0 4 8 O 0 0 4 9 2 5 0 5 1 3 5 o 5 1 0 0 0 N a z O毫克／ 升 2 1 7 0 0 2 5 0 0 0 3 2 0 0 0 2 9 5 0 o 3 伽 A P I 滤失量．毫升／ 3 0 分钟 3 ． 6 4 ． 1 3 7 3 ． 0 3 ． 0 Iv I B T。粘土当量音量，磅墒 l 2 ． 0 1 0 ． 0 9 ． 0 9 ． 5 8 ． 5 嗣相件积音量％ l 3 ． 6 1 3 ． 6 1 2 ． 9 1 2 ． 9 1 3 ． 0 利用上部的旧泥浆钻 8 井跟至 3 8 0 0米处并 且测井 ．在 Ta r b e r t 地层顶界和 Dr a k e 地层顶 界之间取样。 性能测试 虽然 3 O ／ 1 1 5井钻遇的坚硬岩石出乎意 外 ，但其钻井周期和钻井成本与预计的一致。 在 1 2 井段使用 了与 3 ／ 76井相 似的泥浆 配方 。在 8 井段使 用的是硅酸根离子已消 耗掉许多 的泥 浆。在 1 2 井 段 ，硅 酸盐的 浓度为 4 0 --4 5克／ 于 。在 8 井段 硅酸盐的 浓度降低到 1 O 克／ 升。因为很精确的对比数 据并不足 以说明钻井效率的高低 ，所以这 口 维普资讯 第十太卷1 9 粥 年第 6期 井采用的性能标准是 1 钻井每米 的泥浆成本与计 划成本和 辅助数据进行比较 。 2 材料消耗量 公斤 ／ 米。不包括重晶 石和与水基液体添加剂相关 的用水量 。 表 1 4和表 1 5分别列出了在 1 2 井段和 8 井段的泥浆性能。硅酸盐钻井液 的性能 比预计的要 好。在钻 1 2 井段和 8 井段 总的戚本比预计的成本要低 2 4 ％。这两个井 段的钻井时问比预计减少了 3 o ％。整个材料 用量也少于本地 区具有相似地 质情况 的井， 或者相当。 衰 l 4 3 0 ／ 1 1 5井 l 2 ．， 井段与其它井 的性 能比较 井名 口 0 ／ 】 1 一 预计J井A 井 B } 一 4 泥 浆 类 型 硅 酸 盐硅 酸 盐； ； 晕 『K 鬯 搿 井殷 长度 ．米 l 6 6 6 8 9 1 6 6 o 8 1 6 1 3 n ／ a 1 7 1 0 8 0 n ／ a 1 2 井段钻井天敷 裸眼天数 井段 泥浆成率一 K r 1 r 7 5 J 3 3 1 7 5 j 1 3 0 2 6 6 1 2 4 4 3 4 混装用量 ． 0 ．2 8 1 0 5 1 n ／a 1 n ／ a 藤 3 3『 5 1『 3 3『1 5 2 公 斤 ／ 来 裹 l 5 井 3 0 ／ 1 1 5井 8 段与 其它井舶性佳比较 l l 泥浆类型 硅酸盐硅酸盐 、 K 叭 CL／ KC L／ 井段长度 ，米 6 3 0 1 7 5 5 5 9 7 1 8 8 2 井 殷 钻井 天 数 5 f 1 2 n ／ a 『n ／ a 操服 天敷 9 1 6 1 7 1 2 井段泥浆成奉 ． K r ／ 来 3 4 1 7 5I 3 3 1 ． 7 5 l 3 ∞． 6 6 J 1 2 4 4 3 4 扼粟律积用量， 立直生生睦 0 ． 2 B 1 0 5 n l n ／ a 斧 ， 3 3 5 1 3 3 1 5 2 从 3 ／ 76井的钻井过程 中可以得到许多 启发，但光从该井泥浆成本比预计节省 1 2 ％ 这一点来看 ，并不 能清楚地说明硅酸盐钻 井 液的优良性能。 5 0 0 o o 】 0 0 0 ∞ 】 5 0 0 0 0 毒 2 5 0 0 0 0 3 0 0 o ． 0 0 3 5 0 0 ． 0 0 4 0 0 0． 0 0 o． 0 0 卸 ∞ 闻 ’ 天 加 ． 呻 6 0． ∞ 、L＼ 一 } 、 ， 一 图 5 3 0 ／ 1 1 5井钻井 时间 曲线 一 时回 鹰奉 u甘划-宴 际 图 6 3 0 ／ 1 1 5井 全部 钻井 时间和 钻井 成本 与预计的对 比 图 5按照钻井天数表示出了整 个钻井情 况。从固中可以看出，1 2 井段和 8 井段 的钻井 时间与 目标一 致，很接 近最优 曲线。 整个钻井周期和钻井成本分别节省了 2 0 ％和 1 4 ％ 图 6 。 数据采集 这些井中所使用 的硅 酸盐钻井