胜坨油田ST6井钻井液技术.pdf

第 2 5卷 第 2 期 2 0 0 8年 3月 钻 井 液 与 完 井 液 DRI LLI NG FL UI D ＆ COMPL ETI ON FL UI D Vo1 ．2 5 NO． 2 M a r ． 2 00 8 文章 编号 l O O l 一 5 6 2 0 2 0 0 8 0 2 0 0 7 9 0 4 胜坨油 田 S T6井钻 井液技术 丁海峰 宋彦 波 吴春 国 郭 良 杜 海涛 胜利石油管理局 黄河 钻井 三公 司 ， 山东东 营 摘 要 S T6井是胜坨 油 田的一 口重点探井 ， 完钻井深为 4 4 5 0 m。胜坨油 田的深部地 层钻探给 钻井液 带来 了 许多技术难题， 主 要表现在 沙河街组地层 井壁稳定 性差 ， 沙 四段地层不仅含有 易造成井 涌、 井漏 的高压油 气层 ， 而 且其砂岩地层含 有大量 的酸性气体和大段 的盐 膏层 ， 给钻 井液处理 造成 了很大 困难。针对 以上难 题， S T 6井采用 了聚硅 醇低 渗透抗盐膏钻井液 ， 同时配合 了相应的技术措施 ， 取得 了较好的应用效果 ， 满足 了该 井钻 井施工 要求 。 关键词 钻井液 井眼稳定 盐 膏层 高 密度 抗高温 酸性气体 的污染 胜坨油 田 中图分 类号 T E 2 5 4 ． 3 文献标识码 A 近几年 ， 随着 勘 探 技 术 的 发 展 和一 些 新 技 术 的 应用 ， 胜坨 油 田在 4 0 0 0 m 以下 沙 四段地 层 发 现 了 良好的油气显示 。由于该油 田地质情况复杂、 油层 压力高 ， 在早期的钻井施工中相继发生 了以下复杂 情 况 沙 二 和 沙 三 段 地 层 井 壁 稳 定 性 较 差 ， 垮 塌 严 重 ， 导致 了局 部划 眼 ； 沙 四段 地 层 含 有 高 压油 气 层 ， 容 易造成 井 涌 、 井 漏 ， 同时该 段 的砂 岩地 层含 有大 量 的酸性气体 ， C O 。的侵人 使钻井液 的流动性变差 ， 给钻井液的处理造成 了很大 困难 ； 钻井液的密度高 2 ． 0 5 g ／ c m。 ， 使钻井液的稳定性变差 ， 维护周期变 短 。S T 6井是胜坨油 田的一 口重点探井， 完钻井深 为 4 4 5 0 m。针对 S T6井在 钻井 过程 中出现 的钻 遇 盐膏层、 井壁垮塌 、 C O 。的污染和井底高温等难题 ， 通过室内实验 ， 优选出了聚硅醇低渗透抗盐膏钻井 液 配方 ， 并 采取 了相应 的技 术措施 ， 取 得较 好 的应用 效果， 满足了钻井施工要求 。 1 地质 特点及 井身结构 1 ． 1 地质特点 ①平原组 、 明化镇、 馆陶组 及东 营组 以上地层 ， 地层成岩性差 ， 主要由黏土、 流沙、 泥岩和砂岩组成 ， 蒙脱石含量较高。钻井施工 中易发生井漏 、 沉砂 卡 钻 、 黏土造浆严重而污染钻井液 、 起下钻阻卡严重等 复杂 情况 ； ② 沙一 段 至沙 三 段 地 层 所 含 黏 土逐 渐 减 少 ， 泥岩以伊利石和伊／ 蒙混层 为主， 泥岩微裂缝发 育 ， 随着钻井施工周期的延长 ， 钻井 液滤液 的浸泡 ， 泥页岩开始垮塌掉块 ， 易发生起下钻阻卡 、 划眼、 憋 泵 、 电测阻卡等复杂情况 ； ③沙 四上地层某些砂层、 砂砾岩层孔隙发育， 承压能力较低， 邻井钻井施工中 发生了大的漏失， 漏失量达几百 m。 ， 损失时 间超过 1 0 d ， 因此 在钻 遇该 阶段 时应 注意 防 漏 ； ④ 沙 四段 地 层含有较多的含膏泥岩、 盐岩和膏盐 ， 在钻井施工 中 钻井液易发生盐膏等化学污染； ⑤沙 四段某些地层 含有大 量 的酸性 气体 ， 易污 染钻井 液 。 1 ． 2 井身结构 S T6 井 一 开用 r 『 J 4 4 5 mm 钻头 钻至 井深 3 5 1 m， 下人 r 『J 3 3 9 ． 7 mm 表层套 管至井深 3 5 0 m； 二开用 r 『J 3 1 1 ． 2 mm钻 头 钻 至 井 深 3 1 6 0 m， 下 入 2 4 4 ． 5 mm技术套 管至井深 3 1 5 6 ． 9 4 m； 三开用 2 1 5 ． 9 mm 钻 头钻 至井 深 4 4 3 6 I l l- 完钻 。 2 钻井液技 术难 点 ①二开井眼尺寸大 ， 环空返速低， 坍塌应力高 ， 井壁稳定较难控制 ， 要求钻井液具有 良好 的悬浮能 力 。二 开钻遇 上部 胶 结 较 差 的 地层 ， 地 层 易 吸 水膨 胀、 缩径 ， 而且沙河街组地层砂 泥岩互层多， 泥岩层 理发育 、 破碎 ， 易垮塌掉块； ②三开钻遇大段盐岩 、 盐 膏层 ， 要求钻井液具有 良好的抗盐膏污染能力 ； ③该 地区地温梯度高 3 ． 5℃／ 1 0 0 m ， 预计 S T 6井井底 温度在 1 6 0。 C左右 ， 要求钻井液有 良好的抗温性能 ； ④高密度钻井液维 护困难 ， 钻遇砂砾岩时预 防及控 制井漏的难度较大； ⑤酸性气体的污染增加 了钻井 第一作者简介 丁海峰 ， 工程师， 1 9 7 0年 生， 1 9 9 2年毕业于石 油大 学钻 井工 程专 业， 现为胜利油 田黄河钻 井三公司钻井液 负责人。地址 山东省东营市东城 区钻 井三公 司技术 办； 邮政编码 2 5 7 0 9 1 ； E ma i l d i n g h f 2 0 0 8 1 6 3 ． c o rn。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 0 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 0 8年 3月 液 处理 的难 度 。 3 钻井液的优选 基于低渗透钻井液的封堵能力强， 并能提高地 层 的承压 能力 ， 聚硅醇钻 井液 的抑制 防塌能 力强 ， 因 此 选用 聚硅醇低渗 透抗 盐膏钻 井液 。 3 ． 1 包被剂的优选 采用 滚动 回收试验 评价 高分子包 被剂对 岩样 的 抑 制能力 。实验选 用 T1 7 4井 沙三 中地 层 2 ～5 mm 的岩屑 ， 测 得 岩屑 在 0 ． 2 KP AM、 0 ． 2 P AM D S 、 0 ． 2 L S - YW 、 0 ． 2 P AM S Y溶液 和清水 中的 回收 率 分 别 为 8 5 ． 6 5 、 7 O ． 8 3 、 8 2 ． 9 5 、 7 1 ． 6 4 和 4 0 ． 8 2 。选用回收率较高的 K P AM 或 I s Yw 作 为包被 剂 。 3 ． 2 降滤失剂的优选 1 聚合物类抗复合盐降滤失剂的优选。聚合物 类抗复 合盐 降滤失剂 的优选 结果见 表 1 。 表 1 聚合物降滤失剂的抗高温抗盐降滤失效果 注 热 滚 条 件 为 1 5 o C、 1 6 h。 从 表 1可 以 看 出 ， 抗 复 合 盐 降 滤 失 剂 L L 一 2在 高温滚 动后 对含 盐膏钻 井液 的降滤失 效果较 好 。表 1中钻 井液配 方如下 。 1 密度为 1 ． 1 2 g ／ c m。的基浆 1 5 Na C 1 5 Ca C1 2 2 褐煤 、 树 脂类 降 滤 失剂 的协 同作 用 。对几 组 褐煤 类 与树 脂类 降滤失 剂的协 同降滤 失作用 进行 了 评价， 结果如 表 2所示。由表 2可 以看出，抗高温 抗盐防塌降滤失剂 K F T、 磺化酚醛树脂 S D - 1 0 2的 协 同效果较 好 。表 2中钻井液 配方如 下 。 2 密 度 为 1 ．1 2 g ／ c m。的 基 浆 0 ．3 9 ／ 5 KPAM 1 ． 5 oALL 一 2 1 0 Na C1 3 Ca C1 2 表 2 褐煤 、 树脂 类降滤失剂协同作用优选 实验结果 注 处理剂加量均为 3 ， 热滚条件为 1 5 0℃、 1 6 h 。 3 ． 3 膨润土含量的确定 钻井液配 方如下 。 密度为 1 ． 1 2 g ／ c m 。 基浆 4 S D - 1 0 2 十0 ． 3 KP AM1 ． 5 L I 一 2 4 K F T十5 低荧光磺化沥 青 Z X 一 8 1 0 Na C 1 十3 C a C 1 。 十重 晶石 。 最佳膨润土含量优选实验结果见表 3 。 表 3 最佳膨润土含量优选 实验结果 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 5卷 第 2期 丁海峰 胜 坨 油 田 S T 6井钻 井液技 术 8 1 从 表 3可 以得 出 ， 钻 井 液 密 度 为 1 ． 8 5 g ／ c m。 时 ， 膨 润 土含量 应控 制在 3 5 g ／ L 以 内 ； 密 度 为 1 ． 9 5 g ／ c m。 时 ， 膨润 土 含量 应 控 制 在 3 0 g ／ I 以 内 ； 密 度 为 2 ． 0 5 g ／ c m。时 ， 膨 润 土 含 量 应 控 制 在 2 0 g ／ I 以 内。根据 以上 实验 ， 优选 的钻 井液 配方 如下 。 2 ～ 4 膨 润 土 0 ． 3 ～ 0 ． 4 KPAM 1 ． 5 ～ 2 V oo L I 一 2 2 ～ 3 硅 甲基 防塌 降 滤 失 剂 S AK 4 ～ 5 KF T 4 ～ 5 S D - 1 0 2 4 ～5 Z X 8 0 ． 8 ～1 高效硅氟稀 释剂 S F 一 1 0 ． 5 ～1 硅 氟稳 定 剂 S F - 4 3 ～ 4 聚合醇防塌剂 C FH 2 ～3 低渗透处 理 剂 KS Y 4 钻井液 的维护处理 4 ． 1 二 开 二 开 采 用清 水 大循 环 钻 进 上部 松 软 地 层 ， 要求 钻井液排量为 5 0 ～5 5 I ／ s ， 同时加 入 0 ． 4 的聚合 物胶液抑制地层造浆 ， 在钻至井深 1 5 5 0 m时 ， 控制 聚合物胶液的加量 ， 使地层适当造浆 。在井深 1 7 5 6 m 时 改 小 循 环 ， 用好 固控 设 备 ， 加 入 S AK 和 S F 一 1 对钻井 液 进 行 定 性 处 理 。处 理 后 的 钻 井 液 密 度 为 1 ． 1 4 g ／ c m。 ， 黏 度 为 3 4 S ， 滤 失 量 为 8 mI ，塑性 黏 度 为 1 2 mP a S ， 动切力 为 4 P a 。 小循 环定性 处理 后 ， 在钻进 过程 中用 KP AM 胶 液 和 S F 一 1胶液 对 钻 井 液进 行 维 护 控 制 。进 入 沙 河 街组 地 层 后 ， 在 井 深 1 9 8 0 m 时 开 始 加 入 S AK、 KF T 和 S I _ 1 0 2 ， 逐 步 将 钻 井 液 的 滤 失 量 控 制 在 5 mI 以下 ， 高温高压滤失量控制在 2 0 mL以下 ， 以减 少进 入地 层的 滤液 量 ； 同时 加 入 3 的 C F H 和 3 的 Z X - 8 加强对泥页岩微裂缝 的封堵 ， 将井 壁表面 由亲水 性 转化 为亲 油 性 ， 增 强 泥 页岩 地 层 的 井 壁 稳 定性 和钻井 液 的润滑 性 。 一 般井 眼尺 寸越 大 ， 围岩 的坍塌 应 力越 高 ， 因此 根据 邻井钻 井施 工 中钻 井 液 密 度较 低 1 ． 3 5 ～1 ． 4 0 g ／ c m。 出现严重的井壁坍塌 的现象 ， 该井将钻井液 密度提高至 1 ． 5 0 ～1 ． 5 5 g ／ c m。 ， 施工正常 ， 未出现 井壁坍塌现象 。 二开施工中， 钻井液处理得 当， 性能 满 足 了井 下要求 ， 井 壁稳 定 ， 起 下钻 畅 通 ， 电测 、 下套 管 固井作业 顺利 完 成 。 4 ． 2 三 开 4 ， 2 ． 1 技 术套管 内钻 井液 的维护 处理 三开前， 先在技术套管 内将钻井液性能进行调 整 ， 然后再钻开下部地层。具体处理措施为 开启大 功 率离 心机 和使 用孔径 为 0 ． 1 2 5 mm 的高 频 细 目振 动筛， 彻底清除钻井液中的劣质固相 ， 降低钻井液中 的膨润土含量 ， 将其含量由 6 0 g ／ L降至 5 0 g ／ I ， 再 补充 0 ． 2 的聚合物胶液 7 5 m。 ， 使膨润土的含量降 至 3 2 g ／ L， 钻井液 的密度降至 1 ． 4 0 g ／ c m。 ， 同时加 入 0 ． 5 的 S F 一 1 ， 调 整钻 井液 的流 变性 ； 一 次性 加入 3 S D 一 1 0 2 、 3 KF T、 3 C F H、 3 V oo Z X 一 8 、 3 KS Y、 1 S F 一 4 ， 以提高钻井液的抑 制性 、 防塌性能和抗污 染性能， 降低钻井液高温高压滤失量， 开始循环加重 后 ， 将 钻井 液 密 度 加 至 1 ． 8 0 g ／ c m。 ， 调 整 后 的钻 井 液黏度为 7 2 S ，滤失量为 2 ． 6 mL， 高温高压滤失量 为 1 2 mL。 4 ． 2 ． 2钻进 过程 中钻 井液 的维护 处理 钻进过程中及时补充 0 ． 3 的聚合物胶液 ， 通 过稀 释 剂调 整 钻井 液 流变 性 ， 每钻 进 1 0 0 r n左 右补 充一次防塌剂、 降失水剂， 以维持钻井液中处理剂的 有效含量 ， 当钻至井 深 3 7 5 0 ～3 8 5 0 r n时， 逐渐将 钻井液的密度提高至 1 ． 9 5 g ／ c m。 ， 然后再打开油气 层 ， 在井 深 3 8 8 0 r n钻遇油气层 ， 由于油气非 常活 跃 ， 必须逐渐将钻井 液的密度提高至 2 ． 0 1 g ／ c m。 。 在后期的钻进过程 中， 钻井液受到盐膏侵、 酸性气体 的污染 ， 通过 及时 采取措 施 ， 确保 了钻井 液性 能 的稳 定 ， S T 6井 钻井 液 性 能 见 表 4 。该 井 完 钻 电 测 一 次 成 功 ， 目的层 平均 井径 扩大 率 为 9 ． 6 ， 完 井施 工作 业 顺利 。 4 ． 3 抗盐膏侵处理技术 该 井在 井深 4 2 9 0 r n开始 钻 遇 盐 膏 层 ， 钻 井液 滤 失量 由 1 ． 6 mL上升 为 2 ． 2 mL， 黏度 由 7 8 S 上 升 为 9 6 S ， 切 力 由 l O ／ 2 3 p a ／ P a上 升 为 1 5 ／ 3 5 P a ／ P a ， 膨润土含量 由 2 0 g ／ L上升为 2 1 g ／ L， 钙离子浓度 由 1 2 0 mg ／ L上升 为 1 0 6 0 mg ／ L， 单纯 用稀释 剂 S F 一 1处理效果不理想 ， 根据测得 的钙离 子浓度 ， 加 入 适量 纯碱 ， 对钻 井液 进行 除 钙 ， 并加 入 0 ． 2 的聚 合物 胶 液 1 5 r n 。 ， 随 后加 入 部 分 聚合 醇 防 塌 剂、 KF T、 S D- 1 0 2 、 硅 氟稳 定 剂 ， 恢 复 了钻井 液 性 能 。调 整 后 的钻井 液密 度 为 2 ． 0 1 g ／ c m。 ， 黏 度 为 7 3 S ，滤 失量为 1 ． 7 mL，切力为 1 1 ／ c o P a ／ P a ， 钙离子浓度 为 2 1 0 mg ／ L， 膨润 土含量 为 1 8 g ／ L。 4 ． 4 酸性气体污染处理技术 该 井在 井深 4 3 5 0 r n钻 遇 灰 岩 地 层 ， 由于 酸性 气体的污染 ， 钻井液黏度由 9 5 S上升至 1 2 6 S ， 切力 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 2 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 0 8年 3月 由 1 1 ／ 2 2 P a ／ P a上升 为 1 6 ／ 3 3 P a ／ P a ， 滤 失量 由 1 ． 6 mL上 升 为 1 ． 8 mL， 用 稀 释 剂处 理 不 见效 果 ， 经 滤 液分析 HC O。 的浓度 为 1 3 6 0 0 mg ／ L， C O 。 。 一 浓度 为 5 6 0 0 mg ／ I ， 通过 实验得 知 ， 加入 0 ． 5 的生 石灰 C a O ， 处理 效 果 明 显 。然 后用 少 量 的 稀 释剂 配 合 1 ． 2 t 生 石灰 和 0 ． 1 的聚合 物稀胶 液 1 2 m。 进 行处 理 ， 恢 复了钻井 液性 能 。调 整后 钻井 液 密 度为 2 ． 0 1 g ／ c m。 ， 黏度为 9 6 s ，切 力为 1 0 ／ 2 0 P a ／ P a ， 滤失 量为 1 ． 5 m L。 5 结论 与 认 识 L 针对 S T6 井上部地层胶结差易缩径 ， 下部地 层 易垮塌 的情 况 ， 通 过调整 钻井液 的流变 性能 、 防塌 性能， 并配合短程起下钻， 可以解决大井眼施工中的 井 眼稳定 问题 。 2 ．优 选 出 的钻井 液 配方 能 够满 足 S T 6井 的钻 井施工要求， 钻井过程 中井壁稳定 ， 钻井液抗温能力 达 到 1 6 0℃。 3 ． S T6 井 所采取 的技术 措施 基本解 决 了井 壁不 稳 定 、 盐 膏层 及酸性气 体 的污染 问题 。 4 ．硅氟稳定剂的使用， 提高了钻井液的稳定性 并延 长 了其稳 定周期 。 5 ．钻井 液 中劣 质 固相 的控 制 及 防止 黏 土 颗 粒 细分散还有待进一步地研究和探讨 。 参 考 文 献 [ 1 ] 孙金声 ， 唐继评 ， 张斌 ， 等． 超 低渗 透钻井液完井 液技 术 研 究． 钻井液与完井 液， 2 0 0 5 ， 2 2 4 1 1 - 2 [ 2 ] 鄢捷年． 钻井液工艺学． 东营 石油大学出版社 ， 2 0 0 1 收稿 日期 2 0 0 7 0 9 0 3 ； HGF 0 8 2 N7 ； 编辑 王小娜 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m