库尔德油田SN-2井钻井液技术.pdf

第 3 2卷 第 3期 2 0 1 5年5月 铭井液与 完 井液 DRI LLI NG FLUI D COM PLET1 0N FLUI D 、 ， o 1 ． 3 2 No ． 3 M a y 2 01 5 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ． i s s n ． 1 0 0 1 5 6 2 0 ． 2 0 1 5 ． 0 3 ． 0 1 4 库尔德油田 S N． 2井钻井液技术 邹大鹏 大庆钻井工程技术研究院钻井液分公司，黑龙江大庆 邹大鹏 ． 库尔德油田S N． 2井钻井液技术 『 J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 5 ，3 2 3 5 1 5 4 ． 摘要伊拉克库尔德油田是世界上为数不多的未开发大型油田之一，库尔德地质条件十分复杂，储层高含硫化氢， 井漏、井塌、卡钻等复杂事故经常出现，导致钻井周期长、施工难度大、钻井成本高的一系列问题。介绍了s N． 2井 安全钻进的钻井液技术。该井应用清水钻进技术、井眼净化技术和平衡封堵防塌技术，解决大井眼失返性漏失的问题 和窄密度 窗 口钻进 的难题 ； 应用 密度达 2 ． 2 g ／ c m 的欠饱和 盐水钻 井液体 系，解决 盐膏层 卡钻和硫 化氢处理 的问题。通 过优选各开次钻井液体系和井下复杂处理技术，S N． 2井钻井周期比邻井缩短 6 5 d 。 关键词 欠饱和盐水钻井液 ； 井塌 ； 井漏 ； 高密度 ； 高含硫化氢 中图分类号 T E 2 5 4 - 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 1 5 0 3 0 0 5 1 - 0 4 库尔德油 田受多年 战乱 的影 响，油 田一直没有 得到很好的开发 ，2 0 0 4年首批 国外石油公 司进入库 尔德地区，着手该地区4 0 余个区块的初步勘探。由 于缺乏地质认识和相应 的钻井技术 ，大部分井临时变 更设计甚至提前完井 ，据统计 ，平均单井处理事故时 间占单井钻井周期一半左右。S N 。 2 井地质条件复杂， 容易发生井漏、井壁坍塌，多孔洞和裂缝，存在异常 高压，硫化氢含量高 [1 -3 ] o该井应用安全钻进钻井液 技术实现完钻井深4 9 5 0 m， 钻井周期 1 6 5 d 的好成绩， 不仅为甲方实现了地质勘探目的，同时，为今后库尔 德油 田的勘探开发 ，提供了宝贵的钻井技术经验。 S N． 2井位于库尔德南部 S a r z a i n区块 ， 海拔 1 4 0 0 m。库尔德油 田为海相沉积油 田，地表 为山区地貌 ， 受到地质构造运动的影响，地层错综复杂， 埋藏深度 差异较大 ，多褶皱和断层地带 。一开预测含有断层 ； 二开含有裂缝性灰岩地层和大段硬脆性泥岩地层 ，容 易发生井漏、井壁坍塌掉块，邻井多次出现卡钻和钻 具填埋事故 ； 三开上部地层泥页岩和砂岩互层 ，中下 部为灰岩层 ，含有 白云岩夹层 ，多孔洞和裂缝 ，地层 承压能力低 ；四开地层岩性主要为灰岩地层 ，存在异 常高压层 ，C h i a G a r a泥页岩和灰 岩互层 ，含 有高浓 度硫化氢气体 。 1 工程地质概况 2 钻井液技术难点 S N一 2井 是一 口深 层 定 向探井 ，该 井造 斜 点为 1 9 5 0 m，完钻垂 深为 4 9 2 4 m，井斜为 1 8 o ，方 位 为 2 3 5 。 ，完钻井深为 4 9 5 0 1 T I 。该井为五开井身结 构 ，一开使用 西6 6 0 ． 4 mn l 钻头钻 到 6 5 0 m，完钻层 位 S in j a r 层 ； 二开使用 4 4 4 ． 5 m m钻头钻到 1 8 5 5 m，完钻层 位 A l i j i 层 ； 三开使 用 西3 6 1 ． 9 5 mm钻 头 钻到 3 2 8 9 m，完钻层位 L o w e r S a r m o r d 层 ； 四开使 用 2 1 5 ．9 m m钻头钻到4 5 0 0 m， 完钻层位 Y a m a 层； 五开使用 西1 5 2 ．4 m m钻头钻到 4 9 5 0 m，完钻层位 S a r g e l u层 。 1 全井均可能发生漏失 ，断层或溶洞易发生失 返性漏失 ，高渗透性砂岩孔隙连通性好 ，钻遇欠致密 白云岩 、灰岩裂缝性漏失 ，地层承压能力低 ，如果不 能及时处理 ，则会引发严重漏失。 2上部地层泥岩段 长，地层胶结能力差 ，地应 力强，垮塌严重，同时存在高渗透砂岩、裂缝性灰岩 地层 ，形成漏 、塌 同层 ，安全密度窗 口窄 。 3 储层压力异常高，邻井硫化氢浓度高达 1 6 0 0 g ／ c m ，易发生钻井液硫化氢污染、油气侵，存在井 控 风险。 第一作者简介 邹大鹏，工程师，1 9 8 3年生，现在主要从事钻井液技术研究和服务工作。地址 大庆市红岗区八百晌钻井 工程技术研究院 ；邮政编码 1 6 3 4 3 1；电话 0 4 5 9 4 8 9 3 6 3 1 ／ 1 3 8 3 6 7 6 2 8 4 0； E - ma i l z o u d a p e n g 2 0 2 1 3 s i n a ．t o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 2 钴井液与 完井液 2 0 1 5年 5月 4 由于地层压力高，同时含有石膏层，盐膏层 厚度在 1 5 0 m左右 ， 钻井液密度低容易发生缩径卡钻 。 5采用高密度欠饱和盐水钻井液 ，钻井液性能 维护和抗污染能力要求较高。 3钻 井液关键 技术 3 ． 1 一开钻井液技术 根据就地取水的原则 ，对现场井水进行 了检测 ， 氯离子含量为 1 2 0 0 e ／ m ，钙离子含量 为 3 2 0 m ， 镁离子含量为 2 0 0 g ／ m3 ，该井水可以用于现场配浆 。 3 ． 1 ． 1 钻井液配方 一 开钻进使用钻井液体系配方为 井水 7 ％膨 润土 0 ． 5 ％C MC HV O ． 1 5 ％Na O H 0 ． 3 5 ％Na 2 C O 3 。 清 扫 液 配 方 为 井 场 水 1 2 ％ 膨 润 土 0 ． 1 5 ％ Na OH0 ． 6 ％ Na CO3 0 ． 1 5 ％Ca O。 3 ． 1 ． 2 钻井液施工技术 一 开钻到 1 5 0 m发生失返性漏失， 使用高浓度大 颗粒堵漏材料堵漏 ， 堵漏未果 ， 后采取清水钻进技术 ， 且每钻一柱用 5 IT I 。 高黏钻井液清扫井底 ，要求储备 高黏钻井液 2 0 0 1 T I ，调整黏度达到 8 0 ～1 2 0 S ， 大 于 2 0 。钻进过程 中，因消耗大量清水 ，供水量不能 满足正常排量钻进 ，维持在 1 ． 5 ～2 L ／ mi n ，井底岩屑 浓度过大，容易发生钻头泥包。 清水钻进技术关键要点如下。①在失返漏失情况 下 ，采用大颗粒复合堵漏剂进行堵漏没有效果 ，说明 地层裂缝较大，在保证井壁稳定的前提下，可以采取 清水钻进。②清水钻进期间，每钻进 5 1T I ，泵人 5 n l 高黏清扫液，清扫液在低返速条件下具有较强的携岩 能力 ，能够及时将钻屑带到漏层 中，有效清洁井 眼， 先开泵晚停泵，防止岩屑回落堆积造成沉砂卡钻 [ 4 - 5 ] 。 ③由于使用清水钻进， 钻头附近岩屑浓度较高，特别 是钻遇灰泥岩地层， 钻头易发生泥包， 在进尺变慢时， 将浓度为 2 ～3 g ／ L防泥包剂的强碱 p H大于 1 0溶 液泵人井 内， 能够有效清洁钻头。④下完套管 固井后 ， 采取往井眼和套管环空 内，先填人砂砾石、废弃织物 起到填充阻挡作用 ， 然后用水泥浆多次 回填“ 打帽子” ， 保证表层套管封固要求 。 3 ． 2 二开钻井液技术 3 ． 2 ． 1 钻井液配方 二开采用盐水 乙二醇聚合物钻井液体系， 配方为 井水 3 ％膨润土 0 ． 1 ％Na O H 0 ． 1 5 ％Na 2 C O 0 ． 2 ％增 黏 剂 D QM． XD 0 ． 3 ％ 包 被剂 DQ M． P A 1 ． 5 ％ 封堵 防 塌剂 D QM． S X 2 ． 0 ％抗盐降滤失剂 DQ M． S T 0 ． 2 ％杀 菌 剂 Ma l c i d e 2 ％ 乙二 醇 Gl y c o l 2 0 ％Na C l 3 ％KC l 0 ． 1 ％ 缓蚀剂 C o n q u o r 4 0 4 0 ． 1 ％消泡剂 De f o a me r 。 3 ． 2 ． 2 钻井液施工技术 该 井 钻 进 到 1 1 5 0 m发 生 漏 失，钻 井 液 密 度 为 1 ． 0 8 ～ 1 ． 1 c m ，漏 失 速 度 为 3 m ／ h ，使 用 q u i c k s e a 1 ． F、 q u i c k s e a l M 进行随钻封堵。钻进到 l 2 5 0 m加盐将密度提高到 1 ． 1 5 g ／ c m ，再次发生了漏失， 漏失速度为 4 m ／ h，现场配制 2 4 m 复合堵漏剂注入 井底，静止 5 h 堵漏后，开泵循环，井漏现象消失。 钻进到 l 4 0 0 m后井口振动筛有井壁剥落块返出， 井 深 1 6 0 0 m继续将密度提高到 1 ． 2 6 c m ，井壁剥落 现象仍然存在。二开完钻后再次提密度到 1 ． 3 2 g ／ c m。 ， 钻井液黏度提高到6 0 ～6 5 S ，井壁基本稳定。 二开安全密度窗 口窄 ，井漏主要是 由 Al ij i 灰岩 地层孔 隙连通和 Ko l o s h泥岩存在微裂缝而引起 ，现 场采取保持钻井液中q u i c k s e a l F 、q u i c k s e a 1 ． M 的有 效浓度为 5 ％，通过随钻堵漏和静止堵漏相结合，使 堵漏剂不断填塞孔道后 ， 漏失现象逐渐消除，逐步提 高 了地层承压能力 ，完钻井下无漏失。 采用了封堵平衡技术 ，在进入易塌地层前提 高 DOM． S X浓度 到 4 ％，保持 Gl y c o l 浓度 为 3 ％，增强 钻井液 的封堵造壁能力 [ 6 - 7 ] o现场取塌块岩样经室内 清水浸泡 2 4 h ，几乎无分散现象，说明该井段泥岩水 敏性不强。因此 ，采取提高密度方式平衡地层应力 ， 提高井壁稳定能力。考虑长泥岩段井壁稳定 因素 ，降 低泥岩井段裸露周期 。二开完钻后 ，采取直接下套管 的方式 ，套管顺利下到井底 ，固井施工顺利。 3 ． 3三开钻井液 技术 3 ． 3 ． 1 钻井液配方 三开采用盐水聚合物钻井液体 系，配方为 井 水 3 ％ 膨润土 0 ． 1 ％Na O H 0 ． 2 ％Na 2 C O 0 ． 2 ％ D QM X D 2 ％DQ M S T 0 ． 3 ％DQ M P A 3 ％C a C O3 - F 0 ． 2 ％ M a l c i d e 1 0 ％Na CI 0 ． 2 ％ Co n q u o r 4 0 4 0 ． 1 ％ De f b 锄 e 什 3 O／ 0 q u i c k s e a 1 一 F 2 ％q u i c k s e a l M 。 堵 漏 浆 配 方 为 清 水 3 ． 0 ％Kwi k s e a l C O ． 2 ％ DQM- - XD 3 ％Kwi k s e a l - - M 5 ％Nu t p l u g - C 5 ％Nu t p l ug - M 2％ Ca CO3 - M 2％Ca CO3 - C 3 ． 3 ． 2 钻井液施工技术 三开井段地层岩性以灰岩为主，地层灰岩和 白云 岩孔隙较为发育，连通性较好 ，岩性存在不整合面， 易发 生漏失 ，该 井段主要 以防漏堵漏 为主。钻进至 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第3 2 卷 第 3 期 邹大鹏库尔德油田s N 一 2 井钻井液技术 5 3 2 3 6 1 m K o me t a n地层 ，岩性为灰岩 出现缓慢漏 失 ，继续钻进观察 ，钻进至 2 3 6 4 1T I 漏速增加 ，漏速 为 1 5 m ／ h； 钻进至 2 3 7 5 m 时，漏速增加到 5 7 m ／ h 。 停止钻进， 泵入 2 0 m 堵漏浆， 静止堵漏， 堵漏成功。 恢复正常钻进后 ，钻进到 2 4 2 5 m时，再次发生漏失 ， 平均漏失速率为 2 0 m ／ h ，然后采取复合堵漏 水泥 塞方式进行堵漏 ，堵漏成功。经过几次堵漏后 ，直到 钻进至 中途完钻井深 ，无漏失发生。该井三开井段起 下钻通畅 ，无其他复杂情况 。 三开井段主要复杂情况为井漏 ，该地层岩性为白 云岩和灰岩互层 ，灰岩孔 隙发育较好 ，连通性好 ，现 场采取 “ 以防为主，防堵结合”的原则 ， 钻进过程中 保持钻井液中堵漏材料的有效含量，起到随钻封堵的 效果，保持钻井液密度控制在 1 ． 0 8 ～1 ． 1 0 g ／ c m ，钻 井液黏度调整到 4 0 ～5 0 S ，提高井眼净化能力 ，漏层 钻进控制机械钻速在 6 m／ h以内，每钻进一个单根划 眼 2 遍 ，将岩屑及时返出地面，降低环空压耗，做好 防漏工作。应用桥塞水泥塞复合堵漏技术，通过复合 堵漏剂桥浆架桥 ，在近井壁通道 内形成暂时的封堵架 桥填充 ，然后用水泥进行加固 ，增强井壁承压能力 ， 起到迅速封堵、防止再次发生漏失 的 目的。 3 ． 4 四开钻井液技术 3 ． 4 ． 1 钻井液配方 四开采用欠饱和盐水聚合物钻井液体系，配方 为 井水 0 ． 1 5 ％Na OH 0 ． 2 ％N％ C O 0 ． 2 ％DQ M XD 1 ． 5 ％DQ M S X 2 ％DQ M- P L 0 ． 3 ％ 包 被 剂 D QM P A 2 0 ％Ca CO3 一 F 0 ． 2 ％M a l c i d e 2 5 ％Na Cl 2 ％Gl y c o l 0 ． 3 ％ 除 硫 剂DQM ES 0 ． 2 ％Co n q u o r 4 0 4 0 ． 1 ％ De f 0 a me 什0 ． 5 ％稀释剂 DQ M． D L 重晶石 。 3 ． 4 ． 2 钻井液施工技术 该井段钻井液在三开井浆基础上进行改造 ，通过 加人 N a C 1 将钻井液中的 c r含量提高到 1 6 0 0 0 0 ～ 1 7 0 0 0 mg ／ L，钻至 3 7 0 0 m取心观察 岩心 中 H， S浓 度 达到 9 0 0 mg ／ L ，在 4 1 0 0 m气测值 突然升高 到 1 2 0 mg ／ L，关井循环加重 ，逐步提高钻井液密度 ，密 度最高达到 2 ．0 4 e C c m ，该井段完钻后，下套管到 4 1 2 0 i n遇阻 ，经过多次活动仍无法解卡 。 四开井段地层为异常压力地层 ，录井气测结果见 表 l 。根据表 1中的数据情况 ，需要按循环周逐渐提 高钻井液密度，保持钻井液密度缓慢增加。盐膏层井 段 4 1 0 0 ～4 2 5 0 m ，工程上采取 “ 进一退二 ”方 式来做好井壁规则工作，防止盐膏层缩径卡钻，在钻 进过程中没有发生明显 的阻卡现象 ，但是在下套管过 程中发生 了遇阻 ，被迫提前固井 。 加入烧碱将p H值控制在 l 0 ～1 l ； 使用 D Q M E S 等除硫剂，并使其在钻井液中有效含量不低于 0 ． 5 ％， 防氢脆断钻具 ； 使用腐蚀环来检测腐蚀速率，加入有 效浓度不低于 0 ．2 ％的 C o n q u o r 4 0 4 ，当测得腐蚀速率 较大时增加其用量， 防止钻井液腐蚀钻具和钻井设备。 钻井液性能见表 2 。 表 1 S N． 2井四开钻井液密度和气测变化情况 表 2 S N ． 2井四开钻井液性能表 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 4 钴井液与 完井液 2 0 1 5年 5月 3 ． 5 五开钻井液技术 五开井段从 3 9 5 0 n l 套管开窗侧钻，采用欠饱和 盐水聚合物钻井液体系， 开钻后钻井液密度提高到 2 ． 0 g ／ c m 。 ，钻进到 4 0 5 0 1T I 提高钻井液密度到 2 ． 2 g ／ c m ， 该井段主要预防盐膏层缩径和油气侵 。由于密度不断 提高，固相含量上升较明显，高密度钻井液流变性维 护难度加大 ，采取保持 C r浓度在 1 6 0 0 0 0 1 7 0 0 0 0 m g ／ L ，最大限度使用固控设备控制低密度固相，保 持膨润土含量不高于 2 5 L ，配新浆加重前将钻井液 漏斗黏度保持在 3 5 ～4 5 s ， 钻进期间黏度升高后，使 用 DQM． DL胶液维护流变性 ，保持钻井液漏斗黏度 在 9 0 s以内，顺利钻达设计井深 4 9 5 0 m，下套管固 井施工正常。 4结 论 和 认 识 1 ． 针对库尔德区块的漏失层地质构造， 有效解决 了表层失返性漏失、 灰岩渗透性和裂缝性漏失 的难题 ， 节约大量处理漏失的非生产时间。 2 ． 二开地层钻进 ，提高地层 的承压能力 ，在大段 胶结能力较差、硬脆性易坍塌泥岩井段遏制了井壁剥 落， 解决了安全密度窗口 窄的难题。 3 ． 欠饱和盐水钻井液在高密度条件下 ，钻井液流 变性得到了较好 的控制 ，并较好控制了硫化氢对钻井 液的污染和对钻具的腐蚀。 4 ． 采用欠饱和盐水钻井液体系 ，通过提前提高密 度的方式 ，克服了盐膏层缩径的难题 ，成功钻穿了石 膏层 ，完井施工顺利 。 5 ． 通过钻井设计和现场精心组织施工 ，成功完成 S N． 2井 的钻井任务 ，该井 的施工经验为 以后 在该 区 块钻井 ，提供 了良好 的借鉴意义。 参 考 文 献 [ 1 ] 雷又层，向兴金 ． 泥页岩分类简述 [ J 】 ．钻井液与完井液 ， 2 0 0 7，2 4 2 6 3 6 6 ． L e i Yo u c e n g ，Xi a n g Xi n g J i n ． B r i e f i n t r o d u c t i o n o f t h e c l a s s i f i c a t i o n o f s h a l e s [ J ] ． Dr i l l i n g Fl u i d＆ C o m p l e t i o n F l u i d ，2 0 0 7 ，2 4 2 6 3 ． 6 6 ． [ 2 ] 万绪新，刘绍元，王树强 ． 耐温耐盐深井钻井液技术 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 0 2 ，1 9 6 5 9 ． 6 1 ． W a n Xu x i n ， L i u S h a o y u a n，W an g S h u q i a n g ． T e mp e r a t u r e t o l e r a n t an d s a l t r e s i s t an t d r i l l i n g fl u i d f o r d e e p h o l e d r i l l i n g [ J 】 ． Dr i l l i n g F l u i d＆ C o m p l e t i o n F l u i d ，2 0 0 2 ，1 9 6 59 61 ． [ 3 ] 张希文，孙金声，杨枝，等 ． 裂缝性地层堵漏技术 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 0 ，2 7 3 2 9 ． 3 2 ． Zh a ng Xi w e n， S u n J i n s he n g， Ya ng Zhi ， e t a 1 ． Los t c i r c u l a t i o n c o n t r o l i n f r a c t u r e d f o r ma t i o n [ J ] ． Dr i l l i n g F l u i d＆ C o mpl e t i o nFl u i d，2 0 1 0，2 7 3 2 9 3 2 ． [ 4 】 卢小川 ，范白涛 ，赵忠举 ，等 ． 国外井壁强化技术的新 进展 [ J ] ．钻井液与完井液，2 0 1 2 ，2 9 6 7 4 - 7 7 ． L u Xi a o c h u a n ，F a n B a i t a o ，Z h a o Z h o n g j u，e t a 1 ． Ne w r e s e a r c h p r o g r e s s o n we l l b o r e s t r e n g t h e n i n g t e c h n o l o g y [ J ] ． Dr i l l i n gF l u i d＆C o m p l e t i o nF l u i d ，2 0 1 2 ，2 9 6 7 4 - 7 7 ． [ 5 ] 魏文忠，王广书，吕国俭 ． 新 1井严重破碎带地层钻井 技 术难 点及 对策 [ J ] ． 石 油钻 探技 术，2 0 0 6 ，3 4 6 27 ． 29 ． We i We n z h o n g ，Wa n g G u ang s h u ，L v G u o j i a n ． T e c h n i c a l Tr o u b l e s An d Co u n t e rm e a s u r e s W h i l e P e n e t r a t i n g S e v e r e F r a c t u r e Z o n e s I n Xi n 1 we l l [ J 】 ． P e t r o l e u m Dr i l l i n g T e c h n o l o g y ，2 0 0 6 ，3 4 6 2 7 2 9 [ 6 ]6 张东海，马洪会 ． 超高密度钻井液在官 7井的应用 【 J ] ． 钻井液与完井液 ． 2 0 0 6 ，2 3 5 9 - 1 1 ． Zh an g Do n g h a i ，M a Ho n g h u i ． T h e a p p l i c a t i o n o f u l tra h i g h d e n s i t y mu d i n w e l l G u an一 7 [ J ] ．Dr i l l i n g F l u i d＆ C o m p l e t i o n F l u i d ．2 0 0 6 ，2 3 5 9 - 1 1 ． 【 7 】 李海 ． 鲁迈拉南部油田R U 4 5 井溶洞性漏失堵漏技术 【 J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 4 ，3 1 5 9 2 ． 9 4 ． Li Ha i ． S e ve r e mud l o s s c o n t r o l i n we l l RU4 5 r u m a i l a o i l fi e l d [ J ] ．Dr i l l i n g F l u i d＆C o m p l e t i o n F l u i d ， 2 0 1 4 ， 3 1 5 9 2 9 4． 收稿 日期2 0 1 5 ． 0 1 ． 1 8 ；HG F 1 5 0 2 C1 1 ；编辑王超 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m