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第 2 6卷 第 4期 2 0 0 9年 7月 钻 井 液 与 完 井 液 DRI LLI NG F LUI D COM P LETI ON FLUI D Vo1 . 26 No. 4 J u l y 2 0 0 9 文 章 编 号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 0 9 0 4 0 0 7 8 0 3 双靶点大斜度延伸 井水基钻 井液技术 陈文俊 何 兴华 刘 绍元 罗立公 胜利石油管理局钻井工程技术公司 , 山东东营 摘 要 老斜 4 5 4井是位于胜利桩西地 区的一 口双靶点、 大斜度评价井。该井完钻井深为 3 7 9 0 m, 垂深为 2 9 4 0 . 2 m, 水平位移为 1 2 3 8 . 4 m, 造斜点井深为 2 3 1 2 . 8 4 m, 全井最大井斜为 7 8 . 8 3 。 。针对该 井地层特 点, 采 用 了聚合醇强 抑制水基钻井液 , 其具有 良好的流变性 , 润滑 防卡 性, 抑制、 携岩 能力强, 有效预 防 了井壁失稳 , 满足 了大斜度延伸井 的钻 井要求。在应用过程中得到 以下经验 在钻遇严 重造 浆地 层 时, 高分 子量聚合物絮凝包被 剂与 固控设备 的配合 使用 , 对钻井液流变性能的稳定起着决定性作用; 在大斜度长裸 眼段施工 中必须 坚持短程起下钻 , 及 时修整井壁, 以 钻井液的净化保优化 。该井钻 井液工艺技术为桩西地 区大斜度延伸井实现安全 、 快速施工提供 了参考 。 关键 词 大斜度井 ; 聚合 醇钻 井液 ; 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 1 地 质 工 程 概 况 1 . 1 地质 概况 老斜 4 5 4井 位 于 渤 中 坳 陷 埕 北 凹 陷 南 部 斜 坡 带 , 钻 探 目的是 向东扩 大 老 4 5 1 井 区沙 河 街 组含 油 气 范 围 。该 井馆 陶组 以上地层 成岩 性差 , 泥岩 性软 , 蒙脱 石含 量 高 , 造 浆 严 重 ; 东 营 组 上 部 地 层 以细 砂 岩 、 粉砂岩 为 主 , 下 部 地 层 为 灰色 、 深 灰 色 泥 岩 和 油 页岩 , 易产 生 剥蚀 掉块 ; 沙 河街 组 地 层 倾 角 大 , 主 要 由灰 绿 色泥岩 、 灰 质 油 泥 岩 、 灰 色砂 岩 、 灰 褐 色 油 页 岩 和细砂 岩 、 粉砂 岩 组 成 , 不 整合 面 、 断层 面 附近 易 漏失 , 泥 岩段 易掉块 、 坍 塌 。 1 . 2工 程概 况 该井 完钻 井深 为 3 7 9 0 m, 垂 深 为 2 9 4 0 . 2 m, 水 平位 移为 1 2 3 8 . 4 m, 造 斜点 井深 为 2 3 1 2 . 8 4 m, 全 井最 大井 斜 为 7 8 . 8 3 。 。第 一 靶 垂 深 为 2 7 0 0 . 0 0 m, 闭合 距 为 3 5 2 . 4 3 m, 第 二靶垂 深 为 2 9 1 0 . 0 0 m, 闭合距 为 1 1 5 2 . 4 2 m。井 身结 构 为 / J 4 4 4 . 5 mm 3 4 7 m 3 3 9 . 7 mm3 4 5 . 7 m , 水 泥 返 至 地 面 ; 3 1 1 . 2 mm2 8 4 8 m 2 4 4 . 5 mm2 8 4 2 . 9 m , 水 泥返 至井深 7 0 0 m; 2 1 5 . 9 mm3 7 9 0 m。 2 钻 井液技术难 点 2 . 1 井眼稳定性 老斜 4 5 4井位 于黄河 入海 口附近 的滩海 地 区 , 整个 造斜 段都 在东 营组 , 地层 胶结 疏松 , 蒙脱石 含量 高口 ] , 加上 斜井段 钻 屑反 复研磨 的程 度高 , 易引 起造 浆严 重 , 导致 钻井液 中的无用 固相 含量 高 。因此 , 控 制 上部地 层造 浆 , 确保 上部 大 井 眼 稳 定是 保 证 后 期 顺利 施工 的前 提 。 老斜 4 5 4井斜 度 大 , 最大 井 斜 超 过 7 5 。 , 大 斜度 井段 较长 , 水 平位移 较 大 。从 力学 方面 考虑 , 上覆 地 层 压力 的径 向分力 及各 向同性 的岩石 向井 内的侧 向 力很 大 , 井壁 极易 失 稳 垮 塌 ; 从 化学 方 面 的因 素看 , 斜 井段 暴露 在钻井 液 中 的面 积 较 大 , 钻井 液 浸 泡 时 间长 , 滤 液渗 入地 层 的量多 , 引起 井壁 失稳 的可能 性 增 大 。 2 . 2 井眼净化性能 在 大 斜度 井 段 由于钻 具 长 期贴 于 下井 壁 , 增 加 了井 眼 中钻 屑 的清洗 难度 , 易形 成不 稳定 的岩 屑床 , 加上 钻具旋 转 时 的研磨 效应 , 钻 屑被 反 复 碾压 而 破 碎 , 大量 的钻 屑微粒 } 昆入 钻 井 液 中造 成 固相 含量 升 高 , 使 井下 摩擦 阻力 和旋 转扭矩 增 大 , 井 下变得 比较 复杂 ] 。因此 , 在大 斜 度 、 大位 移 、 小 排量 、 低 返 速 的条 件下 , 如何 及 时有效 地将井 底 岩屑携 带 出来 , 是 大斜 度 、 大位移 井能 否顺 利施 工 的关 键 。 2 . 3 润滑防卡性能 由于钻具 与井壁 的接触 面积大 , 摩 阻高、 扭 矩 大 , 给 钻 井施 工带 来 很 大 困难 。 如 何 加 强 钻井 液 的 第一作者简介 陈文俊, 助理工程 师, 1 9 8 3年生 , 2 0 0 5年毕 业于长江 大学应用 化学专业, 现在从事钻井液科 研和现场技术 服务工作 。地址 山东省东营市钻井工程技术公司 ; 邮政编码 2 5 7 0 6 4 ; 电话 1 3 9 0 6 4 7 6 7 l 1 ; E - ma i l c w j 1 9 8 3 s l o f . c o rn。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 6卷 第 4期 陈文俊 等 双靶 点 大斜 度 延伸 井水 基钻 井液技 术 7 9 润滑性、 保证井下安全是该井的一大难点。 按 照 以上原 则 , 通 过 大量 室 内的实 验 , 确定 在斜 井 段采 用 聚合醇 强 抑 制水 基 钻 井 液 , 其 基 础 配 方 如 下 。 4 ~6 膨 润 土 0 . 1 % ~ 0 . 2 Na CO。 0 . 3 ~ 0 . 5 P AM 0 . 2 ~ 0 . 5 S J 一 1 2 ~ 3 KF T 2 ~ 3 S MP 一 1 2 ~ 3 S P NH 3 ~5 HAD- 3 低 荧 光封 堵 防塌剂 2 ~ 3 % 聚合醇 0 . 5 ~ 1 . 0 硅氟 稀 释剂 2 S L NR 纳米 乳 液 1 ~2 石 墨 Na OH 3 钻 井 液现 场处 理 与 维 护 3 . 1一开 0 ~3 4 7 m 一 开 配浆 开钻 , 钻 进 中不 断 补 充 清 水 。一 开 完 钻后用 0 . 5 HV C MC封井 , 确保下套管作业 的顺 利 。钻 井液 基础 配方 如下 。 5 膨润 土 O . 1 ~0 . 2 Na C 0。 0 . 1 ~ 0 . 2 Na OH 0 . 1 ~0 . 2 oA HV CMC 3 . 2二开 3 4 7z 8 4 8 m 在钻 至井 深 1 5 5 0 m 前采 用 大排量 清 水快 速 钻 进, 根据地层造浆情况用 0 . 3 ~0 . 5 P AM 胶液 维护 , 保证 清 水 钻进 。钻 至井 深 1 5 5 0 m 处 改 小 循 环 , 开启 除砂 器 、 离 心 机 , 先 用 NP AN 调 节 流 型 , 再 大量补充 P AM 胶液 , 保证钻井 液中高分 子量聚合 物 含 量 不 低 于 O . 3 % 。 随 着 井 深 增 加 , 用 P A一 1 、 KF T和 S J 一 1逐渐降低滤失量。造斜前调整好钻井 液 性能 , 控 制 黏度 为 3 5 ~ 4 5 S , AP I 滤 失 量 小 于 1 0 mL, 塑 性黏 度为 1 0 ~ 1 5 mP a S , 动切 力 为 4 ~ 6 P a , 静切 力为 2 ~4 / 4 ~ 1 0 P a / P a , p H 值 为 8 ~ 9 , 膨 润 土含量 为 4 0 ~ 6 0 g / L, 固相 含量 小 于 1 2 % , 含砂 量小 于 0 . 3 。同时加 入 1 聚合 醇润 滑剂 , 提 高钻 井液 的润 滑性能 。 随着斜 井 段 不 断 增 长 , 特 别 是 井 斜 角 达 到 3 5 。 以后, 钻屑极易在斜井段聚积形成砂桥 , 大量的钻屑 经钻杆 反复 地碾 磨 破 碎 之后 水 化 分 散 到 钻井 液 中, 造成钻井液黏度和切力高 、 滤失量大 、 泥饼虚厚 ] 。 因此, 工程上保证每钻进 1 0 0 ~2 0 0 m 短程起 下钻 一 次 , 且每次均拉到造斜点以上 , 及时修复井壁 , 破 坏岩屑床的形成。每次短程起 下钻后 , 大量虚泥饼 和岩屑随之进入钻井液中, 应及时开启除砂 、 除泥器 和离心机 , 清除有害 固相 , 控 制含砂量 在 0 . 3 以 内, 固相含量在 1 2 以内。根据井下摩阻与扭矩情 况 , 补 充 聚 合 醇 润 滑 剂 , 增 强 钻 井 液 的 润 滑 防 卡 能 力 。随着 井 深 增 加 和 井 底 温 度 的 升 高 , 逐 步 加 入 S MP 一 1 、 S P NH, 将井浆转换 成聚磺体 系, 进~ 步降 低滤失量 , 改善泥饼质量 , 同时加入 HAD - 3 , 提高钻 井 液 的封 堵 防塌 能力 。 在二开井段结束前 1 0 0 m, 调整好钻井液性能 , 控制 黏度 为 5 0 5 5 S , 滤 失 量 小 于 5 mL, 塑 性 黏度 为 1 5 ~2 O mP a S , 动 切力 为 5 ~8 P a , 静切 力 为 2 ~ 4 / 4 ~1 5 P a / P a , p H 值 为 8 ~ 9 , 膨润 土含 量 为 5 0 ~ 6 O g / L, 固相 含 量小 于 1 2 , 含 砂 量 小 于 0 . 3 。 加入 足 量 的聚合 醇 润 滑剂 和 纳米 乳 液 , 在增 强 钻 井 液润 滑性 能 的 同时 , 着 重 提 高 钻井 液 的抑 制 防塌 能 力 , 防止 中途 完 钻 时 间过 长 造 成 井 壁 失 稳 垮塌 。完 钻后 , 通 过短 程起 下 钻 措 施 , 破 坏 岩 屑 床 , 彻 底 循 环 钻 井 液 , 保 障井 眼 清洁 , 用配 制好 的聚合醇 润 滑剂含 量 达 1 的润 滑 防 卡 钻井 液完 全 封 闭 斜 井 段 , 保 证 电测作业的顺利进行 。在起钻下套管前使用塑料小 球配制润滑防卡钻井液完全封闭斜井段 , 确保下套 管施 工顺 利 。 3 . 3三 开 2 8 4 8 ~3 7 9 0 m 该 井段 主要 钻 遇 沙 河街 组 , 由 于沙 河 街组 地 层 主要 为硬 脆 性 泥 岩 , 钻 井 液 的 主 要 任 务 为 防塌 、 防 漏 、 防喷 、 防 卡 、 保 护油 气层 , 以保证 施工 顺利 和井 眼 规则 。 三开前 在 套管 内对 二开 钻井 液进 行 防塌强 化处 理 , 钻 水泥 塞 时加入 3 ~5 k g / m。的 Na C O 。防止水 泥 污染 。 钻 进过 程 中使用 0 . 3 %P AM 胶 液 维 护 , 根 据 钻 井 液 性 能 变 化 情 况 , 定 期 补 充 S MP 一 1 、 S P NH 和 KF T, 将 AP I 滤 失量 控 制 在 3 mL左 右 , 高 温 高 压 滤失 量控 制 在 1 O mL以下 。 进入 A 靶 点后 , 加 大聚 合醇 润 滑 剂 和纳 米 乳 液 的用量, 重点加强钻井液的抑制性 , 同时提高钻井液 的润 滑 防塌能 力 。 随着 斜 井 段 的 延 伸 , 上 提 钻 具会 使摩阻、 扭矩不断增长变化 , 仅仅加入液体润滑剂并 不能有效降低钻具 的摩阻 , 特别是不能有效降低钻 具 在技 术套 管 内 的摩 阻 , 因此 加入 了 1 ~2 %石 墨 类固体润滑剂并配合 1 的聚 合醇润滑剂 , 以增强 钻井液的润滑性能, 减小套管 内摩阻。同时, 工程上 必须保证每钻进 1 0 0 ~2 0 0 m短程起下钻一 次, 每 次短程起下钻拉到技术套管内, 及时修复井壁, 破坏 岩屑床的形成 。每次短程起下钻后 , 大量 的虚泥饼 和岩屑进入钻井液 中, 应及时用除砂 、 除泥器和离心 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 9年 7月 机 清除有 害 固相 , 以钻 井 液 的 净化 保 优 化 。正 常 钻 进 过程 中 , 用 0 . 3 P AM 胶 液 维 护 , 并 根 据 钻 井 液 性 能变 化情况 , 补 充 防塌剂 、 降滤 失剂 。 进 入油气 层 前 1 0 0 m, 将 钻井 液 密 度 提 高 至 设 计 上 限 , 增强 钻井 液液 柱对 井壁 的径 向支撑 力 , 继续 补 充 防塌剂 、 抗 高温高 压 降滤失 剂 、 聚合物 、 润 滑剂 , 改 善泥 饼质 量 , 同 时加 入 足 量 的 聚合 醇 防 塌 剂 和纳 米 乳液 , 强 化 钻 井 液 的抑 制 防 塌 能 力 , 保 证 井 眼稳 定 。完 钻后 通过 短 程起 下 钻 破 坏 岩 屑 床 , 彻底 循 环 钻井液 , 并 开启 离心 机 及 时 除 去井 眼 中返 出的有 害 固相 , 保证 井 眼 清 洁 。起 钻 电测 前 用 2 左 右 的塑 料球 和 1 的酯 基 润 滑 剂 配 制 润 滑 防 卡 钻 井 液 , 完 全封 闭裸 眼段 , 以利 于完 井 电测 、 下 套管 等作业 的顺 利进行 。 老斜 4 5 4 井 钻井 液性 能 如表 1所示 。 表 1 老 斜 4 5 4井 部 分 井段 钻 井 液性 能 斜深 J0 F P y P i n g / c m。 s mPa s Pa Ge l FL C。 Pa / Pa mL p H Kf 1 6 8 0 1 . 1 0 3 5 1 0 4 . 0 z / 6 1 0 . 0 8 . 0 0 . 3 0 . 0 8 7 5 1 8 2 5 1 . 1 1 3 7 1 0 5 . 0 z / 8 8 . 4 8 . 5 0 . 3 0 . 0 6 1 2 1 9 3 0 1 . 1 2 3 7 1 1 5 . 0 2 / 7 8 . 2 8 . 5 0 . 3 0 . 0 5 2 4 2 1 4 6 l _ 1 2 3 8 1 2 7 . 0 z / 9 6 . 8 8 . 5 0 . 3 0 . 0 4 3 7 2 3 1 0 1 . 1 4 4 0 1 4 7 . 5 3 / 1 0 6 . 0 8 . 0 0 . 2 0 . 0 4 3 7 2 4 6 0 1 . 1 5 4 0 1 1 6 . 0 3 / 9 4 . 4 8 . 5 0 . 3 0 . 0 3 4 9 2 5 8 7 1 . 1 5 4 4 1 2 7 . 0 3 / 9 5 . 6 8 . 0 0 . 2 0 . 0 3 4 9 2 7 5 2 1 . 1 5 5 0 1 5 8 . 0 3 / 1 2 6 . 4 8 . 0 0 . 3 0 . 0 4 3 7 2 8 3 1 1 . 1 7 4 4 1 2 6 . 5 3 / 1 1 5 . 0 8 . 0 0 . 3 0 . 0 2 6 2 2 9 5 3 1 . 1 6 5 0 1 3 6 . 0 4 / 1 6 4 . 4 9 . 5 0 . 2 0 . 0 4 3 7 3 . 4现场应用效果 现场 施 工表 明 , 聚合 醇 强抑 制 钻井 液 在使 用 过 程 中性 能稳 定 , 流 变性 易 于 调 整 , 返 出 的 岩屑 真 实 、 代 表性 好 , 说 明该体 系 的携 带能 力强 , 能及 时将 岩屑 带 出 ; 该体 系引 入 了纳米乳 液 和聚合 醇 , 增 强 了钻井 液 的抑制 防塌 能力 和 润 滑性 , 成 功解 决 了东 营组 下 部地 层和 沙河街 组 泥 岩 段 易 出现 的掉 块 坍塌 问题 。 从 电测 曲线看 , 老 斜 4 5 4井 三 开井 段 井 眼扩 大率 为 3 . 4 , 且 井径 非常 规 则 ; 在 造 斜 和稳 斜 段 钻 进过 程 中, 未 出现任何 托 压 和压 差 卡 钻 现 象 , 电 测 、 下套 管 作业及中途测试都非常顺 利, 说明该体 系具有 良好 的抑 制 性 和 润 滑 性 。 老斜 4 5 4井 全 井 钻 井 周 期 为 5 5 . 1 2 d , 平 均机 械钻 速为 7 . 6 m/ h 。 4 结 论 与 建 议 1 .聚 合醇 强抑 制水基 钻 井液 性 能稳 定 , 具 有 良 好 的流 变性 、 润滑 防卡 性 和抑 制 性 , 携 岩 能 力 强 , 能 满 足桩 西地 区大斜 度延 伸井 钻井 施工 的要求 。 2 .在 钻遇 严重 造浆地 层 时 , 高分 子 量 聚合 物 絮 凝 包被 剂与 固控 设备 的配 合 使 用 , 对 钻 井液 流 变 性 能 的稳 定起 着决 定性作 用 。 3 . 胜 利桩 西地 区沙 河街 组 地层 以细 砂岩 、 粉 砂 岩 为 主 , 在该 地层 钻 进 时 钻 屑 易在 套 管 中磨 细后 分 散 到钻 井液 中 , 造 成 固相 污 染 , 使 钻 井 液 流 动 性 变 差 , 从 振动筛 上 看返砂 效果 差 , 应 及 时调整 钻井 液 的 流变性 能 , 并适 时开启 除 砂器 和离 心机 。 4 .在大 斜度延 伸井 施工 过 程 中, 工程 上 必须 坚 持短 程起 下钻 , 及 时修整 井壁 , 保持 井 眼规 则 、 清洁 , 同时使用好固控设备 , 及时清除有害固相 , 以钻井液 的净 化保 优化 。 参 考 文 献 陈建华 .郭 斜 1 1大位 移定 向井钻 井液 技术 [ J ] . 石油 钻 探技 术 , 1 9 9 7 , 2 5 2 2 6 2 7 祖峰.大斜度 双 靶定 向井 钻 井技 术 [ J ] . 西部 探 矿工 程 , 2 0 0 3 , 8 1 2 7 4 7 5 徐 大用 , 裴道 中, 黄立新.大位 移水平井 常见 问题机理 分析及对策[ J ] .钻采工艺 , 2 0 0 1 , 2 4 5 2 2 2 5 王宝 田, 何 兴华.胜利 油 田大位移 井钻 井液技 术研究 与应用r- J 3 .钻井液与完井液 , 2 0 0 6 , 2 3 2 8 0 8 2 收稿 日期 2 0 0 9 0 1 1 2 ; HG F 0 9 0 4 W1 1 ; 编 辑 汪桂 娟 ] ] ] ] 1 2 3 4 [ [ [ [ 9 2 7 7 7 2 4 6 4 3 3 6 3 2 3 4 4 2 O O 0 O O O ● ● ● ● ● ● 0 O O O O O 2 2 2 3 3 3 ● ● ● ● ● ● O 0 O O O 0 O 5 O 5 O O ● ● ● ● ● ● 9 8 9 8 9 9 8 4 6 O 0 8 ● ● ● ● ● ● 2 2 3 4 2 2 O 2 1 4 2 2 1 l 1 1 1 1 / / / / / / 3 3 3 4 3 3 O O O O O O ● ● ● ● ● ● 6 9 8 9 9 9 4 8 8 O 1 2 1 1 1 2 2 2 6 8 2 8 6 O 4 4 5 5 5 6 6 6 7 7 8 7 l 1 1 1 1 1 ● ● ● ● ● ● l 1 1 1 1 1 O 7 6 2 4 1 9 4 O 1 2 0 0 1 3 4 5 6 3 3 3 3 3 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
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