抗高溫防塌鉆井液技術(shù)在渤南深探井中的應(yīng)用

抗高溫防塌鉆井液技術(shù)在渤南深探井中的應(yīng)用摘要：隨著勘探開渤南地區(qū)深井深部地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地層巖性可鉆性差，研磨性強(qiáng)，機(jī)械鉆速慢，井下復(fù)雜情況和事故多，鉆井周期長(zhǎng)，鉆井成本高，已經(jīng)嚴(yán)重制約當(dāng)前的勘探和開發(fā)工作。隨著勘探開發(fā)的不斷深入，深井?dāng)?shù)量越來越多，如何有效提高深井鉆井速度顯得尤為重要。我們通過近幾年實(shí)鉆井資料分析，渤南地區(qū)深部地層鉆井速度慢的原因主要是沙三以下地層機(jī)械鉆速太慢，平均機(jī)械鉆速只有1.5米/小時(shí)左右。而且深層巖性交替變化大，坍塌掉塊嚴(yán)重，井徑變化大，易導(dǎo)致井下復(fù)雜，影響固井質(zhì)量等。因此，針對(duì)此地層的特點(diǎn)，開展提高渤南地區(qū)深層鉆井速度技術(shù)研究，對(duì)縮短鉆井周期具有極其重要意義。

關(guān)鍵詞：優(yōu)快鉆井渤南深探井鉆井技術(shù)應(yīng)用

一、影響深井鉆井速度因素

一是井眼穩(wěn)定問題，二是機(jī)械能量問題（防斜不能解放鉆壓），三是破巖方式和效率問題（鉆頭是關(guān)鍵），四是鉆井參數(shù)的優(yōu)選問題。

近年來，我們?cè)陂_發(fā)深井高效能鉆頭的工作上做了大量工作，取得了一些成果。如在義174、義69等7口井中試驗(yàn)應(yīng)用215.9msx516mpdc鉆頭，累計(jì)進(jìn)尺2687米，平均鉆速4.6米/小時(shí)，所鉆地層均為沙二至沙四段，創(chuàng)單只鉆頭進(jìn)尺、機(jī)械鉆速在深部地層最高紀(jì)錄，在深井提速方面取得突破性進(jìn)展。但也存在一些問題，主要還是由于我們防斜問題沒有很好解決，致使鉆井參數(shù)放不開、機(jī)械鉆速低，通過試驗(yàn)對(duì)比，鉆壓在80kn以上時(shí)機(jī)械鉆速能提高一倍。其次，存在水力能量不足的問題，試驗(yàn)證明，泵壓如果能提高到30兆帕，鉆井速度將會(huì)提升40%左右。但由于我們裝備、管線的壓力等級(jí)的影響，還無法做到25兆帕以上的噴射鉆井。

二、主要研究推廣內(nèi)容

1.地層巖性分析

渤南油田構(gòu)造主要為濟(jì)陽坳陷的沾化凹陷，是在始新世時(shí)期來自南面陳家莊凸起的多期洪積扇和水下沖積扇而形成的縱向上相互疊置的大型砂礫巖體，砂礫巖扇體向南超復(fù)于古生界不整合之上，向北伸入渤南洼陷。同時(shí)本區(qū)新生界古近系地層被數(shù)條北西向延伸的盆傾斷層切割，形成斷階帶，使斷層上升盤沙四下砂體與下降盤沙三段烴源巖對(duì)接，有利于油氣運(yùn)移和聚集。濟(jì)陽坳陷復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境給鉆井工作帶來了一系列的困難，包括上部地層成巖性差易造成坍塌卡鉆；沙三下部、沙四段地層巖石強(qiáng)度高、研磨性強(qiáng)、可鉆性差；復(fù)雜多壓力系統(tǒng)，東營(yíng)組下地層侵角大，易井斜，嚴(yán)重制約該地區(qū)深井中深井鉆井速度。

2.抗高溫防塌鉆井液技術(shù)推廣應(yīng)用

根據(jù)渤南地區(qū)2005-2011年已施工中深井情況分析總結(jié)可知，本區(qū)塊上部地層粘土礦物以蒙脫石為主，地層松軟，滲透性好，水化膨脹能力強(qiáng)，粘切高易發(fā)生起鉆遇卡，下鉆遇阻，粘切低易發(fā)生下鉆遇阻劃眼；下部沙河街組井段，以泥質(zhì)、灰質(zhì)泥巖段及油頁(yè)巖和灰綠、灰、紫色泥巖與粉砂、細(xì)砂巖互層為主，極易發(fā)生剝落掉塊及垮塌。以上原因造成鉆井過程中起下鉆遇阻劃眼，井壁穩(wěn)定問題十分復(fù)雜。

根據(jù)渤南地區(qū)的地層特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了適合渤南地區(qū)的雙聚磺胺基聚醇鉆井液體系，并對(duì)該體系進(jìn)行了詳細(xì)的室內(nèi)研究，對(duì)其性能研究表明，該體系具有抑制性強(qiáng)，抗鹽、抗鈣和抗巖屑侵的能力強(qiáng)，儲(chǔ)層保護(hù)性能優(yōu)良等特點(diǎn)。

2.1雙聚磺胺基聚醇鉆井液體系的性能研究

2.1.1抗鹽性能研究

本文首先對(duì)體系的抗鹽性能進(jìn)行研究，在150℃下滾動(dòng)16h后進(jìn)行性能測(cè)定，加入不同含量的nacl，考察體系的抗鹽性能。對(duì)比了常規(guī)聚磺鉆井液和雙聚磺胺基聚醇鉆井液的性能。該體系鉆井液的粘度控制穩(wěn)定，動(dòng)塑比適中，失水低，該體系抗鹽能力優(yōu)于現(xiàn)使用鉆井液體系。

2.1.2抗鈣性能研究

隨后，在150℃下滾動(dòng)16h后進(jìn)行性能測(cè)定，加入不同含量的caso4，考察體系的抗鈣性能。對(duì)比了常規(guī)聚磺鉆井液和雙聚磺胺基聚醇鉆井液的性能。該體系鉆井液的粘度控制穩(wěn)定，動(dòng)塑比和失水變化不大，該體系抗鈣能力優(yōu)于現(xiàn)使用鉆井液體系。

2.1.3抗鉆屑污染性能研究

為了研究該體系在鉆屑侵入情況下的性能變化。本文選用易坍塌層段的巖屑，進(jìn)行抗污染實(shí)驗(yàn)。當(dāng)聚磺鉆井液體系侵入5.0%的巖屑后，體系的動(dòng)切力大幅度增加，且初切增加較大，這會(huì)增加開泵的難度。而雙聚磺胺基聚醇鉆井液體系抑在加入5.0%的鉆屑后，其性能保持穩(wěn)定，動(dòng)切力和失水略有增加，動(dòng)塑比略有降低。這充分證明了該體系具有很強(qiáng)的抗污染較強(qiáng)。

2.1.4抑制性能研究

使用義285地層巖心，壓碎過篩，研磨成200目以上。檢測(cè)硅酸鹽溶液的膨脹抑制性采用np-01儀，試液分別為蒸餾水、雙聚磺胺基聚醇鉆井液的濾液和聚磺鉆井液的濾液。聚磺體系和雙聚磺胺基聚醇體系的抑制性能都很好，比蒸餾水的抑制性高很多。特別是雙聚磺胺基聚醇體系，其抑制性能更佳，最終的膨脹高度只有0.99mm。這是因?yàn)榘坊鄞荚谄渲衅鹬P(guān)鍵作用。

2.2雙聚磺胺基聚醇鉆井液體系的應(yīng)用情況

通過在渤南油田義183、義185、義186、義187井四口井的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，該鉆井液體系能夠有效提高鉆井液的防塌能力，降低鉆井液的高溫高壓濾失量，達(dá)到了“兩好，兩低，三適當(dāng)”水平，整個(gè)施工過程均順利。以義186井為例驗(yàn)證該體系的優(yōu)越性能。

義186井：屬渤南區(qū)塊，是油田部署的一口重點(diǎn)評(píng)價(jià)井，設(shè)計(jì)井深4250m，完鉆井深4250m。該井地層成巖性差、掉塊嚴(yán)重且夾層較多，易斜、易漏、易坍塌。在整個(gè)三開過程中，體系密度在1.35-1.54g/cm3之間變化，粘度和動(dòng)切力變化不大，ph保持穩(wěn)定，hthp不斷降低，潤(rùn)滑系數(shù)均保持在0.08-0.10之間，搬土含量明顯降低。

2.3該體系在渤南地區(qū)得到了較好應(yīng)用效果：

2.3.1雙聚磺胺基聚醇鉆井液具有很強(qiáng)的抑制性，雙聚磺胺基聚醇鉆井液體系通過胺基的強(qiáng)抑制性和聚磺體系的防塌作用，能夠大幅度提高和改善泥餅質(zhì)量，減少鉆井液濾液的進(jìn)入，降低粘土的水化膨脹，起到防塌和井壁穩(wěn)定的雙重效果，能夠最大程度減少了井下復(fù)雜情況的發(fā)生。

2.3.2通過對(duì)鉆井液體系中的粘土含量和流變性能的控制，保持鉆井液最佳性能為：塑性粘度應(yīng)保持在15-30mpa.s，動(dòng)切力應(yīng)保持在10-18pa，鉆井液的動(dòng)塑比保持在0.3-0.5之間，漏斗粘度控制在50-65s。

2.3.3雙聚磺胺基聚醇鉆井液體系能夠抗150℃，較其他的鉆井液體系更適合渤南地區(qū)的應(yīng)用。

2.3.4雙聚磺胺基聚醇鉆井液體系在渤南地區(qū)的使用可以有效的較少?gòu)?fù)雜與事故的發(fā)生。

三、成果及創(chuàng)新點(diǎn)

1.取得的成果

2012年01月-2012年12月與2009-2011年渤南地區(qū)大于3500米同類型井比較，機(jī)械鉆速提高