川渝東部氣田復(fù)雜深井水平井鉆井液工藝技術(shù)_圖文

1、文章編號:1001 5620(2007S0 0104 03川渝東部氣田復(fù)雜深井水平井鉆井液工藝技術(shù)王新學 周華安 楊蘭平 賈興明 楊峰(四川石油管理局川東鉆探公司,重慶江北摘要 川渝東部氣田的地質(zhì)傾角大、多壓力系統(tǒng)并存、壓力系數(shù)高、天然氣中含高濃度硫化氫。針對該地區(qū)的地層特點,天東97X 井采用高抗硫聚合醇 鉀聚磺鉆井液鉆井?，F(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明,該鉆井液性能穩(wěn)定,具有一定的防塌性、剪切稀釋性和潤滑防卡性能,并且具有懸浮攜巖能力和抑制造漿能力強、高溫穩(wěn)定性好等特點,較好地解決了該井巖屑床的形成、微裂縫發(fā)育地層的防塌和大斜度井中起下鉆摩阻大時的防卡難題,滿足了該氣田復(fù)雜水平深井鉆井需要。關(guān)鍵詞 聚合

2、醇 鉀聚磺鉆井液 高密度鉆井液 抑制性 潤滑性 井眼穩(wěn)定 川渝東部氣田 水平深井中圖分類號:T E254.3文獻標識碼:A1 工程概況天東97X 井位于五百梯構(gòu)造南端軸部偏東翼,是川渝油氣田第一口以石炭系黃龍組為目的層的水平井。該井井深為5469.20m,垂深為4754m,A 點井深為5333.80m ,B 點井深為5342m,水平位移為1235m,水平段長980m,最大井斜角為65.48 ,在二疊系和三疊系近3000m 地層裸眼鉆進,具有巖性復(fù)雜、多壓力系統(tǒng)并存、井壁不穩(wěn)定、鉆井速度低、復(fù)合曲率半徑小,位移大等特點,鉆井液性能調(diào)整控制窗口窄。2 鉆井液主要難點2.1 復(fù)雜多壓力系統(tǒng)同裸眼井段

3、中有嘉陵江組二3一段(井深24463156m ,地層壓力系數(shù)為1.3,飛仙關(guān)組長興組(井深31564950m,地層壓力系數(shù)為1.4,龍譚組茅口組(地層壓力系數(shù)為1.7 2.0,油氣層活躍,易井噴、井塌。實鉆鉆井液密度為1.252.15g/cm 3,51005200m 井段密度控制窗口小于0.02g/cm 3。飛仙關(guān)組地層中H 2S 含量達120.67mg/m 3,長興組地層中H 2S 含量達21.371mg/m 3。2.2 地層巖性復(fù)雜三疊系地層富含泥質(zhì)、石膏,造漿和污染嚴重;二疊系龍譚組以深灰色灰?guī)r、碳質(zhì)、硅質(zhì)頁巖為主;梁山組地層以黑色頁巖、砂巖為主,夾灰色鋁土質(zhì)泥巖及煤線,并有燧石結(jié)核,易

4、造漿、坍塌和縮徑。2.3 定向造斜點井深、位移大、井眼軌跡變化大有2個定向造斜扭方位點,極易形成巖屑床。造斜井段為2945.533158.5m 和31853304m ,最大狗腿度為7.8 ,造成井下摩阻成倍地增加。井斜由5.7 上降到45.1 ,又下降到42.73 ,上升為65.48 ,下降到48.03 ;方位由317 下降到0.6 ,上升為157 ,下降到143 ,上升為150.7 ,在井下形成一個大 S !井眼和2個小 S !井眼;在24462900m 和29005342m 井段,起鉆摩阻分別為58t 和90134t,下鉆摩阻分別為58t 和2028t 。2.4 鉆井速度慢該井段機械鉆速平

5、均為1.1m/h,最低時小于0.5m /h,鉆井周期長達420d 。3 鉆井液技術(shù)思路1高抗硫聚合醇 鉀聚磺鉆井液可解決泥質(zhì)、鋁土質(zhì)頁巖的分散造漿、防塌、防膏鹽和高含硫問題。2在不同井段使用不同的鉆井液密度,防止井噴、井漏、高壓差卡鉆以及防止因石膏、鋁土質(zhì)泥巖引起污染和吸水縮徑及二疊系地層掉塊卡鉆。3盡量控制較低的膨潤土含量和固相含量,防止黏土增黏效應(yīng),提高對固相的接受能力。4提高鉆井液的潤滑防卡性,優(yōu)化流變性和濾失造壁性,防止在定向井段中形成巖屑床。第一作者簡介:王新學,工程師,1974年生,現(xiàn)在川東鉆探公司鉆井液作業(yè)部從事鉆井液工作。地址:重慶市江北區(qū)大第24卷增刊 鉆 井 液 與 完 井

6、 液 V ol.24(supplement2007年9月 DRILLING FLU ID &COM PLET ION FLUID Sept.20074 現(xiàn)場應(yīng)用效果4.1 一開、二開(02446m井段該井段采用聚合物無固相鉆井液體系,其密度為1.02g/cm3,黏度為36s,pH值為9。鉆井過程中,井下沒有出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象,比鄰井的機械鉆速提高了23倍,其配方如下。清水+(0.05%0.1%KPAM+(0.05% 0.1%PH P+(3%5%防塌劑FRH+(1% 2%LV CMC+(7%15%KCl4.2 三開(24465342m大斜度井段三開采用高抗硫聚合醇 鉀聚磺鉆井液鉆井,鉆井液密度為1.2

7、0g/cm3,黏度為40s,靜切力為1/3 Pa/Pa,濾失量為8mL,pH值為9,其配方如下。5%膨潤土原漿+25%井漿+(2%3%高溫降濾失劑RST F+(1%3%LV CM C+10%重晶石粉井深2945.53m后用PDC鉆頭造斜鉆進,轉(zhuǎn)速為7585r/min。在 215.9mm井眼排量為25 28L/s,鉆井液膨潤土含量控制為2520g/L,并加入XC和SM 1,使井漿在低剪切速率下具有初始凝膠強度和較好的流動性,有效地清除了井下巖屑床。在井深3100m加入0.05%XC和0.5%SM 1,處理后鉆井液密度為1.52g/cm3,黏度為53s,靜切力為3.0/5.5Pa/Pa,濾失量為6

8、mL,pH值為9, 6、 3的讀值分別從12和01提高到24和13,摩阻從25t下降至20t。每鉆進100200m 在20m3鉆井液中加入0.08%XC和1%SM 1處理劑,形成一段局部高濃度的清掃液,對井下進行清掃,再配合短程起下鉆和變排量循環(huán),及時清除巖屑床。從監(jiān)測結(jié)果看出,鉆井液具有很強的攜砂能力,在低速梯度下具有高讀值。電測和下套管一次到底,無沉砂,無阻卡,表明井下沒有形成巖屑床。鉆井液性能見表1。1采用近平衡鉆井,提高鉆井液密度,加強液壓支撐,防止力學不穩(wěn)。龍譚組、梁山組地層存在力學不穩(wěn)定問題,需提高液柱壓力平衡井眼徑向分力。鉆至井深3150m出現(xiàn)井涌,將鉆井液密度從1.42 g/c

9、m3提高至1.94g/cm3后井下恢復(fù)正常;在井深3725m泵壓下降,再次井涌,將密度從1.94g/cm3提高至2.15g/cm3后井下恢復(fù)正常。由于考慮到井下壓差大時易發(fā)生壓差卡鉆,鉆至井深4950m 時將鉆井液密度從2.15g/cm3分2次降到2.02 2.05g/cm3之間。鉆至井深5001m時井下有明顯坍塌物,將鉆井液密度由2.01g/cm3提高至2.06 g/cm3,處理后黏度為51s,濾失量為0.8mL,pH 值為10,坍塌物明顯減少,井下恢復(fù)正常。表1 天東97X井在常溫常壓下的流變性能井深m g/cm3F VsGelPa/Pa24462900 1.251.393941 1.02

10、.5/2.05.029003156 1.501.534553 1.03.5/3.07.031564970 1.942.155062 2.55.0/8.012.049705342 2.032.055058 2.53.0/10.012.0井深mFLmL泥餅厚度mm2強抑制性鉆井液增強層間聯(lián)接防止水化。龍譚組和梁山組地層均存在黏土水化膨脹問題,加劇了力學上的不穩(wěn)。要選用聚合醇和能提供K+、Ca2+離子的無機鹽(如KCl、KOH、CaO等處理劑。從造斜點以后,鉆井液的黏土線膨脹率為12% 18%,抑制性比較穩(wěn)定,說明維護處理平穩(wěn),各種處理劑的含量相對穩(wěn)定。在井深2900m后取井漿分析膨脹性,結(jié)果見表2

11、。配方如下。井漿+10%TX(31,1/5N+2%RST F+3% FRH+5%PPL防塌潤滑劑+3%M SJ聚合醇+5% KCl+1.5%CaO表2 天東97X井不同深度井漿濾液的膨脹率(%th蒸餾水2900m井漿3500m井漿4000m井漿4500m井漿5100m井漿5300m105第24卷增刊 王新學等:川渝東部氣田復(fù)雜深井水平井鉆井液工藝技術(shù)表3 天東97X井鉆井液的濾失量鉆井液井段mA PI濾失量F L/mL泥餅厚度/mm高溫高壓靜態(tài)濾失量FL/mL泥餅厚度/mm高溫高壓動態(tài)濾失量FL/mL泥餅厚度/mm在井深3500m井下有少量的剝落掉塊,泥巖成團狀,加入2%M SJ、7%KCl和

12、5%PPL后,井下返出的巖屑逐漸恢復(fù)正常,泥砂巖層理清晰。3加強屏蔽封堵,提高造壁能力。龍譚組和梁山組地層層理微裂縫發(fā)育,易引起地層坍塌。鉆井過程中盡量降低濾失量(見表3,改變滲入水的性質(zhì)。依據(jù)屏蔽封堵原理選用各種處理劑封堵地層,減少濾液進入,控制薄而韌的濾餅,提高防塌造壁能力。在井深3700m進行鉆井液處理,其配方如下。井漿+5%混合劑CT3 4 N a(31,1/5N+3%MSJ+5%SM 1+5%FRH+7%PPL+重晶石粉處理后鉆井液密度為1.94g/cm3,黏度為54s,濾失量為1mL,泥餅厚度為0.5mm,pH值為10,濾餅薄而韌,高溫高壓靜濾失量泥餅厚度從2cm降為1cm,高溫高

13、壓動濾失量泥餅厚度從1.5cm降為1cm。鉆進中巖樣代表性好,未有坍塌物,井眼穩(wěn)定,順利鉆穿該地層。起下鉆正常,無沉砂,電測、固井一次成功。井深5274.10m換頂驅(qū)過程中,井溫130#,靜止240h后,下鉆通井順利到底,表明鉆井液熱穩(wěn)定性好,其性能見表4。表4 在井溫130#下靜止240h后的鉆井液性能性能g/cm3P VmP asGelPa/PaYPPaFVsFLmLFL H TH PmLK f水平段鉆井液的技術(shù)關(guān)鍵是保持井眼穩(wěn)定,形成規(guī)則的井眼,以利于在井壁形成光滑的泥餅,從而降低起下鉆摩阻和鉆進中的扭矩。鉆井過程中進入含硫化氫氣層前在鉆井液中加入足量的防硫劑,防止硫化氫對鉆井液的污染。

14、進入長興組前對鉆井液(配方:井漿+5%混合劑TX Na(31,1/5N+2%除硫劑+2%NaOH進行處理,主要增加鉆井液的防硫性。加入足量的降濾失劑和瀝青質(zhì)類的封堵膠結(jié)材料,嚴格控制鉆井液高溫高壓動態(tài)和靜態(tài)濾餅厚度,減少鉆具嵌入泥餅時的包角,改善鉆井液的造壁性,強化濾餅質(zhì)量,增強濾餅的抗剪切性,降低濾餅滲透率,消除或降低液柱壓差作用,減小鉆具嵌入濾餅中的深度。提高鉆井液自身的潤滑性,其性能見表5。表5 天東97X井鉆井液的防卡、潤滑性井深mL EM極壓潤滑系數(shù)45min泥餅?zāi)Σ料禂?shù)滑塊式泥餅從井眼軌跡方面看,在2945.533158.5m和31853304m井段井斜變化率和全角變化率均達最大,

15、形成了狗腿!,使得起下鉆摩阻增大。起鉆前在井底和復(fù)雜井段環(huán)空墊注超強潤滑減阻的防卡鉆井液進行封閉,以封堵未短程起鉆的井段和狗腿度較大的井段,確保起下鉆都一次成功,同樣在電測、下套管前注入具有超強潤滑減阻作用的防卡鉆井液,保證電測、下套管一次成功。加入固體潤滑劑前后的摩阻大約相差1020t。(下轉(zhuǎn)第109頁106 鉆 井 液 與 完 井 液 2007年9月現(xiàn)象。二開23004964m井段共短程起下鉆17次,每次都暢通無阻,沒有任何阻卡現(xiàn)象;每趟鉆起出的鉆頭、扶正器、鉆桿接頭處均無任何泥包現(xiàn)象。這充分說明了鉆井液攜巖洗井效果好、潤滑性良好。3鉆井液抗污染能力強,成功穿越多套純石膏層。鉆至井深451

16、4m進入大段的膏質(zhì)泥巖以后,增加了抗鹽抗鈣處理劑用量,鉆井液性能一直保持相對穩(wěn)定,成功穿越了膏泥巖井段。4鉆井液具有良好的潤滑性能,能降低多套壓力系統(tǒng)下壓差卡鉆的風險。4 油氣層保護技術(shù)為有效保護油氣層,大古1井采用乳化石蠟封堵、超低滲透成膜低傷害鉆井液油氣層保護技術(shù)。乳化石蠟是以非離子表面活性劑、石蠟和潤滑油為主要原材料,采用膠體化學原理制得的石蠟乳液防塌潤滑劑,用光散射法測得其粒徑小于0.5 !m,流動性好,在水中易分散。乳化石蠟具有很強的封堵性和潤滑性,通過在近井壁處形成滲透率極低的屏蔽帶,提高泥餅質(zhì)量,有效阻止鉆井液完井液中的固相顆粒和濾液進入地層深部,從而避免鉆井液對油氣流通道的永久

17、性堵塞,起到了良好的油氣層保護作用。超低滲透成膜鉆井液能在井壁上形成無滲透泥餅,有效阻止鉆井液完井液中的固相顆粒和濾液侵入,從而很好地保護了油氣層和提高了地層承壓能力。該體系主要是在聚磺鉆井液基礎(chǔ)上加入超低滲透油氣層保護劑NPL 1和屏蔽暫堵劑PB 1、QS 2。大古1井四開井段使用以超低滲透油氣層保護劑為核心處理劑的超低滲透低傷害聚磺鉆井液體系,對及時發(fā)現(xiàn)良好的油氣顯示和有效進行油氣層保護都取得了較好的效果,在四開59716268m 井段共發(fā)現(xiàn)了5套油氣顯示層。5 結(jié)論1 大古1井克服了多套壓力系統(tǒng)條件下施工的困難,成功完成鉆達寒武系深部的探井施工任務(wù),為全方位認識大澇壩二號構(gòu)造儲層特征和油

18、氣運移、圈閉的情況奠定了基礎(chǔ)。2 鉆井液性能穩(wěn)定,抗污染性強,成功穿越了6套高壓鹽水層和厚度大于1200m的具有明顯石膏污染的地層。3 鉆井液防塌抑制性強,井徑規(guī)則;鉆井液潤滑防卡效果好,使用高密度鉆井液的二開和三開井段總計短程起下鉆25次,每次都暢通無阻、沒有任何阻卡現(xiàn)象,短程起下鉆一次到底率為100%。4 在該井的三開和四開井段成功應(yīng)用乳化石蠟潤滑防塌技術(shù)和超低滲透成膜保護油氣層技術(shù),都取得了良好的現(xiàn)場試驗效果。(收稿日期2007 05 23;H GF=07SW13;編輯 汪桂娟(上接第106頁5 結(jié)論1 高抗硫聚合醇 鉀聚磺鉆井液具有抑制造漿能力強、防塌能力強、剪切稀釋性好,懸浮能力強、

19、潤滑防卡性能好、高溫穩(wěn)定性好等優(yōu)良特點,滿足了該氣田復(fù)雜水平深井鉆井。2 該井較好地解決了巖屑床的形成問題、微裂縫發(fā)育地層的防塌問題、大斜度井段中在起下鉆摩阻很大的情況下的防卡難題。參考文獻版社,1981井技術(shù),1990(收稿日期2007 05 22;H GF=07S10;編輯 張炳芹109第24卷增刊 楊子超:大古1井多壓力系統(tǒng)鉆井液技術(shù)132 DRILLING FLU ID&COM PLET ION FLU ID Sept.2007First author%s address Division of Oilfield Chem istry,China Oilfield Serv ices

20、Limited,Beijing101149,Chi naField Application of Hollow Glass Microsphere Low Density Drilling Fluid.DFCF,2007,24(S0:98 100 Authors JIA Xing ming,FENG Xue rong,YANG Lan ping,ZH OU H ua an,PENG T aoAbstract Using the hollow glass microspher es(density0.38 0.60g/cm3H GS,a low density(0.85g/ cm3biopoly

21、m er MM H poly g lyco l mud w as form ulated in an effo rt to increase the ROP and minim ize the po llution to the low pressure g radient reser voir in the hor izontal w ell Guang%an002 H1,w hich is an ex tended reach(the leng th of the ho rizontal sectio n w as2010mw ell lo cated in Chuany u area.T

22、his paper discussed the for mulation o f the m ud and the pro perty maintenance,as w ell as the so lids contr ol issues. Analy ses w ere done o n the difficulties contr olling the mud density after the m ud w as circulated into the ho le.It is found that H GS also helped reduce the filtr ation rate

23、of the mud.With a broken rate as hig h as 10%,the hollow glass micro sphere had to be reclaimed.Key words low density drilling fluids;ho llow glass micr osphere;lig ht w eig ht material;solids co ntro l; drilling fluid performance;ex tended reach w ells;form ation damage preventionFirst author%s add

24、ress Dr illing Fluid Division of Chuan Do ng Oil and Gas Ex ploratio n Com pany,CNPC Si chuan Petroleum,Cho ng qing400021,ChinaStrongly Inhibitive Drilling Fluid Technology in Icelake Area in Kazakhstan.DFCF,2007,24(S0:101 103 Authors LIU De sheng,LIU Kun,LI Xiao g uang,T IAN Zhao y i,LI Xin w u,SON

25、G Ju junAbstract In drilling the to p ho le of the w ells in Icelake,Kazakhstan,a mud density of1.6g/cm3w as re quired to contro l the hig h pressure shallow w ater zones.Drilling fluid properties became difficult to manip ulate because of the severe mud making formations and the greater ROP,w hich

26、led to frequent dow nhole tr oubles to occur.A set of drilling fluid techniques w as then engineered in an effort to m inimize the dow n ho le pro blems.The field practices show ed that the drilling time for the fir st w ell w as49%less than the5 w ells previously dr illed,and the cost fo r the mud

27、materials w as reduced by38%,w hile the second w ell further reduced the m ud cost by21%com pared w ith the first w ell on w hich the mud techniques w ere ap plied.Key words w ater base drilling fluids;inhibitio n;hole cleaning;w ellbore stabilizatio nFirst author%s address Greatw all Drilling Com pany Ltd.,Beijing100101,ChinaC omplex Horizontal Deep Well Drilling Fluid Technology in East Chuanyu Gas Field.DFCF,2007,24(S0: 104 106,109Authors WANG