天山南缘复杂山前构造钻井液技术难点及解决方案.pdf

石油天然气 学报2 0 1 2 年 1 2 月第 3 4 卷第 1 2 期 J o u r n a l o f Oi l a n d Ga s T e c h n o l o g y De c ． 2 0 1 2 Vo 1 ． 3 4 No ． 1 2 l O 5 天山南缘复杂山前构造钻井液技术难点及 解 决方案 徐江 党 冰华 谭春 勤 ， 张光辉 施文 中石化石油工程技术研究 院 ，北京 1 0 0 1 0 1 中石化华北分公 司工程技术研 究院 ，河南 郑州 4 5 0 0 0 6 梅春桂 中石化石油工 程技术研究院， 北 京1 o o 1 o i 中石化西南石油局湖南钻井公 司 ，湖南 长 沙 4 1 o o o o 中石化中原油田分公 司采油工程技 术研 究院 ，河南 濮阳 4 5 7 0 0 0 [ 摘要]针对天 山南缘 山前构 造地层复杂 ，异常高压流体 、强 塑性膏泥岩普遍 存在 ，钻井液 维护处理难度 大的问题 ，对该 区块相关资料进行分析研 究，总结出该 区块钻 井液技 术的 关键 点是，提升 钻井液体 系抑 制水化能力 ；提升钻井液体 系防塌 能力 ；增 大钻 井液 固相 容量 限。以此 为依据 选用 强抑制 高钙盐 聚胺钻 井液体系 ，并在该 区块一 口重 点探 井 D u H4井进行 了现场施工 ，取得 了较好的应用效果。 [ 关键词]钻井液；聚胺；山前构造；膏泥岩；异常高压；井壁失稳；塔里木盆地 [ 中图分类号]T E 2 5 4 [ 文献标志码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 2 I 2 0 1 0 5 一O 3 塔里木盆地天山南缘区块是中石化培育大型天然气田的主力勘探区块之一。该区块属典型的山前构 造 ，地层压力系统复杂 ，具有较大的不确定性 ，钻井液维护处理难度大 ，该区块钻遇了多起不同程度 的 井下复杂情况。为减少井下事故发生率 ，实现该 区块勘探提速 目标 ，研发适用于该区块复杂地层的钻井 液体系变得非常迫切 。 1 复杂地层特点 1 ． 1 多套 膏泥岩 该区块库车 、吉迪克组均存在膏泥岩。库车组膏泥岩压实程度弱，易吸水膨胀 ，具有极强塑性 ，俗 称 “ 胶泥岩” 。膏泥岩水化特性增大了缩径阻卡、钻头泥包风险。该区块的 D u HJ 井 、Y L1 井 、S 3 2井 和 S 3 4井在库车组均出现了不同程度的阻卡 、钻头泥包现象。 吉迪克组膏泥岩埋藏相对较深，泥岩蒙脱土含量减少，主要受上覆地层压力影响表现为强塑性蠕变缩径。 1 ． 2 高压 盐水 层发 育 该区块新生界埋深较厚 ，存在多套高压盐水层 。该区块 的 YL 1井在新生界库车组 3 8 2 m就钻遇 盐水层 ；D u ll1 井 、Y1 井及 YL 3 井在康村组钻遇高压盐水层 ，最高钻井液压稳密度为 1 ． 8 4 g ／ c m。 ；Y1 井在吉迪克组钻遇高压盐水层 ，钻井液压稳密度 2 ． 1 0 g ／ c m。 。 1 ． 3 山前 高 陡地层 易破 碎 。并 壁稳 定性 差 天山南缘区 块位于山前构造口 ] ，强烈的造 山运动致使地层破碎 、裂隙发育 ，同时受古气候环境影 响 ，地 层 剥蚀严 重 ，缺失 多 套地层 ，面对 较大 跨度 变化 的地层 ，钻井 液维 护处理难 度 进一 步加大 。 [ 收稿日期]2 0 1 20 9 1 7 [ 基金项目]中国石油化工集团公司科技项 目 P 0 9 0 0 4 。 [ 作者简介]徐江 1 9 8 1一 ，男 ，2 0 0 4年大学毕业 ，工程师 ，现主要从事钻井液技术研究、井壁稳定研究工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石 油天然气学报 * 油气田开发工程 2 0 1 2年 1 2月 2 钻井液技术关键 2 ． 1 提 升钻 井液体 系抑 制水 化能 力 天 L j J 南缘 区块 上部新 生 界地层 普遍 使 用 钾铵 基 聚合 物 钻井 液 体 系 ，该 体 系具 有 一 定 的抑 制 水 化 能 力 ，但针 对具 有强水 化能力 的膏泥岩 地层还 显不 足阳 ] ，为有 效抑 制膏泥 岩 的水化 膨胀 ，笔者 在高 钙盐 钻 井 液基 础上 ．引 入 强抑 制剂 X J A l ，该剂 为 聚胺类 产 品 ，抑制 水化 能力 突 出[ 。 2 ． 2 提 升钻 井液体 系防塌能 力 针对l L l 前构造井壁稳定性差 ] ，提升体系的防塌能力应从物理、化学两方面着手 。普遍采用的沥青 质防塌剂是以物理封堵来提高岩石强度的。但单⋯物理封堵针对破碎高陡地层效果不太理想 ，物理封堵 足一个渐进过群 ，而大都表现为亲水特性的岩石 ，极易与钻井液滤液发生接触水化。为避免接触水化对 岩石强度的破坏 ， 提高滤液矿化度 ，膏泥岩的存在不需人为再次引入高矿化度离子 ，为此选用高钙盐 钻井液体系非常适 合陔区块的井壁稳定需求 。 2 ． 3增大 钻 井液 固相容量 限 该区块为压稳高 匮盐水层 ，需使用高密度钻井液。高压盐水存在于较新 的地层中，地层造浆严重 ， 加之埋深较深 ，高温』J 【 1 剧的造浆作用 ，致使高密度钻井液流变性能控制 困难 ，因此，提升钻井液固相容 量限成为解决返一 矛盾[ ‘的有效途径。高钙盐粗分散体系具有较高的固相容量限。 3 现场应用 天山南缘区块的 Du ll4井位于库车坳 陷，是一 口典型的山前构造探井 。该 井现场使用高钙盐聚胺 钻井液体系成功钻进库车组、古迪克组膏泥岩、库姆格列木群的多套高压盐水层 。 高密度高钙盐聚胺钻井液体系配方 在 1 0 0 g水 r } 1 加入 1 ～3 g夏子街土0 ． 5 ～1 ． 2 g X J A 一 1 0 ． 1 ～ 0 ． 3 g KP AM 十 一 ． 卜 0 ． 3 g C MC I V十0 。 3 ～0 ． 6 g P F I 一 H 抗盐抗高温降失水剂0 ． 5 ～1 g液体润滑剂 1 ～3 g沥青质防蚓剂十 适餐重 晶石 。体系中的钙离子均 由膏泥岩地层提供，钙离子质量浓度最高为 2 0 0 0 mg ／ L。 选 择 Du ll1井作为参 比井 ，Du H4井 、D u l1] 井 钻遇地 层 近似度 很 高 ，井 身 结构 相 同 ，由 同一 钻井 公 司 队伍施 工 ，具有很 好 的可 比性 。 3 ． 1 井壁稳 定 、井径 规则 Du HI 井 库 牟 组 钻 进 期 间 ， 2 6 0 0 m 以下 砂 泥 岩 互 层 交 替 频 繁 ， 井壁 水化 失稳 ， 明严重 阻卡 ，其遇 阻情 况见 表 1 。 DL J H】井 钻 进 至2 8 9 0 、 2 9 1 5 、 3 0 52、 3l l 4、 3 1 9 4、 3 2 2 3 ．4 5、 3 3 4 7、 3 3 5 6 m 上 提 接 单 根 时 均 有 遇 阻 ， 个 别单根阻卡严重。D u ll4井库车组钻 表 1 Du H I井库车组起下钻遇阻情况统计 进期 间井壁稳定，短起下顺利 。Du ll4井库车组 1 5 0 ～3 2 8 1 m平均井径扩大率仅 4 ． 7 7 。Du H4井 库车组井径规则，邻井 D u ll1 井库车组上部缩径 ，下部扩径，井径极不规则 。 3 ． 2抑 制能 力强 D u H4井库 车组 采用 1 7 ． 5 i n P D C钻 头连 续 钻进 2 0 d无 泥 包 ，进 尺 2 2 6 9 m，D u ll1井 在该 段 钻 进 期 间 ，钻 头泥包 频 发 ，导致 5 趟 不必要 的起 钻 。 l ～ 3为这 两 口井 的钻 头 照 片 。高钙 盐 聚胺 钻 井 液抑 制 r r Du I I i 井 部 膏泥岩 的水 化造 浆 作用 ，防止 钻 头 的泥包 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m