3长庆油田吴起区块水平井钻井液工艺技术 .docx

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1、精品名师归纳总结长庆油田吴起区块水平井钻井液工艺技术胡祖彪、骆胜伟、何恩之、简章臣长庆石油勘探局钻井总公司）摘要： 针对长庆油田吴起区块水平井钻井施工过程中易发生井壁坍塌、粘吸卡钻，井漏等复杂情形的现状，分段选用适合的钻井液体系。上部井段采纳强抑制无固相聚合物钻井液体系，以获得最大的机械钻速。斜井段和水平段采纳低固相强润滑聚合物钻井液体 系，既有利于油层的爱护，也有利于斜井段和水平段安全快速钻井的要求。关键词： 水平井吴起区块井眼稳固润滑油层爱护前言与常规定向井相比，水平井具有明显的优势：单井产量高，可钻穿多个层位的油层，采收率高，开采时间长，综合效益高。所以，对于低产低渗透油 层，水平井钻井

2、具有极大的意义和价值。近年来，在长庆油田水平井钻井数量快速增加，特殊是在吴起区块的广泛分布，为“三低”油藏的高效开发供应了更为有利的技术手段，经过不断的摸索和实践，对吴起区块的水平井钻井液工艺技术，取得了一些成果和体会。1. 的质简况长庆油田吴起区块油藏主要是三叠系延长组的细粒砂岩。该区块水平井钻 遇的的层有第四系黄土层。白垩系志丹统。侏罗系安定组，直罗组，延安组和 富县组。三叠系延长组。第四系黄土层胶结松散，欠压实，简单发生井漏。志 丹统洛河组孔隙度大，渗透率高，而且某些的带仍存在垂直和水平的裂缝，容 易发生渗透性漏失和失返性恶性漏失。直罗组中上部100M 左右的层含有大量伊利石和伊蒙混晶层

3、，直罗组岩性为上部棕红，灰绿色泥岩夹细砂岩，的层稳 定性差，简单坍塌，导致井径扩大。延安组上部为黑色泥岩为主，夹粉砂岩和 煤层，简单坍塌，下部的层稳固，富县组易塌且易漏，延长组砂岩中粘土含量 丰富，极易吸水膨胀，造成缩径，但的层比较稳固。2. 难点分析2.1 钻井液要求低密度延安组和延长组高岭土含量丰富，的层造浆才能强，而油层砂岩可钻性可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结强，钻时快，钻屑浓度大，同时PDC 钻头破岩机理与牙轮钻头破岩机理的不同： 岩屑细小，泥质更易分散，更为细小的岩屑由于药品加量不足难于包被， 劣质泥质在的面沉砂池无法沉淀下来，造成钻井液混浊，故钻井液密度上升也比较

4、快，而水平段钻进过程中要求钻井液密度掌握在较低值，具有肯定的困 难。因此，要求钻井液有良好的抑制性，以掌握钻屑分散，爱护较低的密度。同时，充分使用好固控设备，尽量清除钻井液中的有害固相。2.2 直罗组和富县组井壁易失稳直罗组中上部 100M 左右的层含有大量伊利石和伊蒙混晶层，由于伊蒙混晶层的不均衡水化，使得的层稳固性差，简单坍塌。富县组为杂色泥岩夹灰白 色粗砂岩，泥岩吸水分散性强，易发生井壁垮塌，无论是直罗组仍是富县组， 井壁坍塌掉块易引起钻进过程中蹩钻，垮塌形成的“大肚子 ”井眼，特别不利于携砂、中途电测，不规章井眼对水平井段的携带岩屑也会带来特别不利的影响。因此直罗，富县段防塌掌握的好坏

5、是直接影响到水平井能否安全施工的重要因素。2.3 摩阻掌握由于有比较长一段井段井斜角从45增加到 86以上，水平段的长度一般长 300-600m，在大井斜角斜井段和水平段，钻具与井壁的接触面积大，滑动钻进 的阻力也大，而且随着钻井液密度的上升，简单发生粘吸卡钻。因此，要求钻 井液具有良好的润滑防卡才能。摩阻的掌握能否达到要求也是一口水平井能否 安全顺当完钻的关键。2.4 钻井液携砂才能和井眼清洁由于斜井段和水平段比较长，几百M 的钻具紧贴在下井壁，假如钻井液没有较强的携砂才能，那么很简单形成岩屑床，对钻具形成嵌埋，造成井下复杂。所以斜井段和水平段的钻井液必需有较强的携带岩屑才能，防止岩屑床的形

6、成。2.5 中途对比电测中途对比电测时，井斜角一般会达到45左右，测井仪器靠自身所受重力可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结前进，在下部时基本是躺在下井壁上往下走，假如井壁润滑性不够好，就会造成遇阻。所以中途对比电测时的泥浆要能够同时满意携带钻屑和润滑井壁的要求。2.6 油层爱护由于长达几百 M 的水平段全部在油层中钻进，而后期钻井液密度简单上升到比较大的值。打开油层到完井一般有几天的时间，因此油层浸泡的时间也比 较长。所以水平段钻井液密度的掌握和失水量的掌握均要考虑到对油层的保护，密度和失水尽量掌握在较小的值。同时，完井液的配制也要做到低污染和低损害，从而最大可能的爱护油层。3.

7、 分段钻井液设计针对吴起区块水平井钻井施工中钻井液工艺面临的技术难点，在以往钻井实践体会的基础上，分井段选用适合的钻井液体系，既有针对性，又可大量节约钻井的成本。3.1 表层第四系黄土层胶结松散，欠压实，简单发生井漏，一开时应采纳细分散钻 井液堵漏剂钻进，钻至设计井深提高粘度，挑选性加入SM-1、CMC 、白土等，清洗井底，确保表套顺当下入井底。3.2 二开至造斜点该井段钻进的层为白垩系华池组，洛河组，安定组，直罗组，延安组，富县组，由于该井段设计为不下技术套管，依据的层特性，钻井液设计为无固相聚合物钻井液体系，尽可能提高钻速为下部井段的固相掌握打好基础。二开后至直罗组前，采纳清水聚合物快速钻

8、井液钻进，加入 0.05%-0.1%絮凝剂 PAM 或 PHP，使钻屑快速絮凝沉降，确保这一井段较快的机械钻速。提高液相粘度以防止洛河段渗漏。在加入强抑制性和爱护井壁的 CMP，BLA-MV和 FSJ-4，完成进入直罗前的防塌预处理，使漏斗粘度达到 3235s，确保足够的聚合物含量以取得该段较规章的井径，为下部携砂供应井眼条件。直罗前的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结处理配方及性能如表 1：3表 1：直罗前的处理配方及性能配方性能：1.011.03g/cmPAM ： 0.10.3%FV：3235s可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结CMP ： 0.10.3% BLA

9、-MV：0.10.3%PV： 5-8mP.s YP： 25Pa可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结FSJ-4： 0.10.3%pH： 73.3 斜井段及中途电测斜井段钻井液体系采纳低固相聚合物钻井液体系，此段井斜将逐步达到水平，钻井液的润滑性和携砂才能特别重要，特殊是在造斜钻进过程中，排量受到限制，因此要求钻井液具有良好的携砂才能。由于禁止混油，所以使用的为无荧光液体润滑剂 RSD-3。同时，适当的提高粘度和切力并保证较好的流淌性。斜井段体系基本也是中途电测的钻井液，所以保持性能的稳固对于中途电测是很有利的。配方及性能见表2，依据所测的泥饼摩擦系数，加入润滑剂RSD-3 确保泥饼摩

10、擦系数小于 0.1。表 2：斜井段钻井液配方及性能配方性能膨润土： 34%：1.031.06 g/cm3SM-1 ： 0.10.3%Fv： 4060s FT-342： 0.30.5%Pv： 816mP.sYP： 28PaHMS-1 ： 0.30.5%APIFL ： 8.0mL CMC ： 0.10.2%Kf ： 0.1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结NaOH ： 0.050.15% RSD-3 ：0.5%0.8%Sc： 0.3% pH ： 8.09.0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3.4 水平段。水平段采纳低固相低失水低密度钻井液体系。在斜井段钻井液的基础上，

11、 加入助剂适当提高体系的粘度和切力，逐步改造为水平段钻井液，同时充分使可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结用固控设备，掌握密度和失水，爱护油层。配方见表3：表 3：水平段钻井液配方及性能配方性能膨润土： 45%： 1.08g/cm3 SM-1 ： 0.10.3%FV ： 4560s FT-342： 0.50.8%PV ：1020mP.sYP ： 510PaHMS-1 ： 0.30.5%APIFL ： 5.0mL CMC ： 0.10.3%Kf ： 0.07 NaOH ： 0.10.15%Sc： 0.3%RSD-3： 0.51.0%pH ： 8.59.54. 吴起区块水平井的施工情形

12、截止目前，我们在吴起区块已经完成了 8 口水平井的施工，表 4 是这 8 口井的基本情形。其中吴平 4 井试验使用了聚硅酸盐 -氯化钾防塌体系，其余使用的是低故相聚合物体系，低故相聚合物钻井液体系的使用，不仅有效的提高了水平井钻井的速度，而且在爱护油层方面有着积极的作用。聚硅酸盐-氯化钾防塌体系在吴平 4 井的试验也取得了肯定的成效，该体系对直罗组中上部100M 易塌井段的防塌成效特别明显，平均井径扩大率较小，但在1127-1152M 是井径54cm，井径扩大率大，造成 1340M 中测遇阻，通井一趟。但在录井的过程中表现出来岩屑少有的真实，对录井工作特别有利，很好的解决了在聚合物应用井段振动

13、筛跑泥浆，很难见到真实岩屑，从而可以防止因录井缘由发生的不必要摩擦，有利于施工的顺当进行。在以后的钻井施工中，通过削减聚硅酸盐-氯化钾防塌体系中聚硅酸盐 -氯化钾的用量，找到解决录井和防塌的平稳点，从而解决吴起区块普遍存在的录井难题，值得连续试验。表 4：吴起区块已完成的水平井情形井号吴平 1吴平2吴平 3吴平 4吴平 5吴平 6吴平 10吴平 11完井井深 m）2545246326882376243527132453水平段长 m）417350524285335504330机械钻速15.3315.8919.9114.9914.2421.8122.92m/h）中测通井 次）10010200可编辑

14、资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结对比现场几口井的钻井液处理和爱护施工情形，以吴平10 井的现场钻井液处理及爱护措施和吴平4 井的聚硅酸盐 -氯化钾防塌体系试验为例，对吴起区块水平井现场的钻井液工艺进行介绍。4.1 吴平 10 井钻井液处理与爱护4.1.1 一开0280m）一开使用膨润土钻井液，使用清水 +NaOH+CMC+ 膨润土充分搅拌水化后开钻， 30M 后钻进中补充清水，钻完表层后，充分循环洗井，确保表套顺当下入。4.1.2 二开至造斜点 2801480m）二开后，保持钻井液总量 200 方左右，逐步加入 PAM 絮凝和防渗漏。钻进至直罗组前 50m，一次性加入： K-PAM+

15、CMP+PAM+FSJ-4+BLA-MV 配制防塌泥浆，性能见表 5。以后配制胶液进行补充，保证直井段钻井液的低密度以满足快速钻进的需要。依据现场情形看，对于洛河组井漏，提前提高液相粘度， 是有肯定预防作用的。同时，多种聚合物复配的强抑制钻井液体系，在体系性能稳固稳固的情形下，可以有效保证直罗组和富县组的井壁稳固，以利于下部井段的携砂。表 5：吴平 10 井钻井液性能井深FvFLPvYPKfpHm）g/cm3）s）mL ）mP.s）Pa）4701.0029711001.01312051716201.01331862718101.04388122.50.0787919801.054271340.

16、0787821401.064872050.06998.523201.075071640.0437924101.074571550.0612925301.085071360.0437926251.075081690.0349927131.085471350.043794.1.3 斜井段14802208m）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1. 小井斜角 小于 30）井段仍使用聚合物钻井液体系，在上部井段钻井液的基础上，逐步加入K-PAM 、CMP 、BLA-MV ，同时，从造斜开头加入RSD-3，改善滑动钻进时的润滑性，性能见表6 中 1620m 时性能。依据现场观看，此泥浆能够满

17、意携带钻屑的需要，在滑动钻进时也可以获得相对较快的机 械钻速。表 6：吴平 4 井钻井液性能井深FVFLPVYPKfpHm）3）g/cms）mL ）mP.s）Pa）6301.0128711201.063420421414451.053218521417651.063310921019981.084181780.141220901.0855520110.06991022681.0955526120.06991023701.09624.530160.087924461.0962530160.078925481.08704.534180.06999.527141.08674.533120.04379

18、2. 大井斜角井段，井斜角超过 30以后，为了井下安全，转化为低固相细分散钻井液体系，井深 1750m 时，在原有钻井液基础上依次加入膨润土、HMS-1 、FT-342、RSD-3，循环匀称后，泥浆流淌性和润滑性均好，性能见表6中 1810m 时性能。3. 中途电测，钻至井深 2021m 后起钻电测，起钻前处理泥浆，依次加入NaOH、膨润土、 HMS-1 、FT342、RSD-3、FSJ-4、SM-1，性能为： ： 1.07g/cm3，FV ：55s，APIFL ：5.2mL ，Kf： 0.0349，电测一次胜利。所以，掌握适当的钻井液粘度，充分携带洁净井眼内的砂子。加入足量的润滑剂，保持 较

19、低的摩阻，这些措施可以保证井斜较大时电测的一次胜利。4.1.4 水平段22082713m）入窗后，采纳低固相低失水低分子聚合物钻井液体系，由于此段泥浆要逐步改造为完井液，所以，在上段泥浆的基础上，进一步掌握失水和密度，适当提高动切力和静切力以及润滑性，改善泥饼质量和泥浆流淌性，加大润滑剂可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结量，保证低的泥饼摩擦系数。依据现场成效来看，该泥浆流淌性和润滑性均较好，并能够满意携带钻屑和润滑的双重需要，钻进正常顺当，无阻卡复杂情形，并且，聚合物对有害固相的强抑制作用，再协作固控设备的有效使用，使得钻井后期的密度上升得到有效掌握，对于油层爱护有积极的意义。4

20、.2 吴平 4 井聚硅酸钾盐 -氯化钾防塌体系试验二开后，保持钻井液总量 200 方左右，逐步加入 PAM、K-PAM 、DF-A 、CMP，同时加入 DF-A 和适量较细锯末 是漏失情形而定），絮凝钻屑和防止洛河渗漏。钻进至直罗组前 50m，一次性加入：聚硅酸钾盐 +氯化钾配制直罗组防塌泥浆，性能见表 7 中 1170m 时性能。以后配制 PAM+K-PAM+CMP 胶液进行量的补充，直至造斜点。斜井段和水平段钻井液配制与爱护与吴平10 井相同。从现场试验情形来看，在加入聚硅酸钾盐和氯化钾后，密度和pH 值同时上升，在直罗井段过程中钻屑不易分散，钻井液的净化成效特别好，录井成效 很好，但在延

21、安井段钻进时有掉块显现。但后期固含较高，降低摩阻困难，在 以后的钻井施工中，通过现场对聚硅酸盐-氯化钾防塌体系中聚硅酸盐 -氯化钾的用量的调配，找到解决录井和防塌的平稳点，从而解决吴起区块普遍存在的 录井难题，也是很有试验价值的。5.结论及建议1） 多种聚合物复配的强抑制钻井液体系，不仅有利于直井段的快速钻进， 而且可以有效保证直罗组和富县组的井壁稳固，以利于下部井段的携砂。2） 掌握适当的钻井液粘度，充分携带洁净井眼内的砂子。加入足量的润滑剂，保持较低的摩阻，这些措施可以保证井斜较大时中途电测的一次胜利。3） 无荧光润滑剂 RSD-3 在低密度低固相低失水聚合物钻井液中的使用， 不仅能够得到薄而致密的润滑性好的泥饼，而且改善了钻井液的流淌性。同时聚合物成分对有害固相的强抑制作用，再协作固控设备的有效使用，使得钻井可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结后期的密度上升得到有效掌握，有利于油层的爱护。4） 聚硅酸钾盐 -氯化钾强抑制防塌体系在吴起区块取得肯定成效，值得进一步试验。第一作者简介 ：胡祖彪： 1991 年毕业于承德石油高专油田应用化学专业， 始终从事钻井液现场技术治理与服务。现在长庆钻井总公司技术进展部泥浆室 副主任。可编辑资料 - - - 欢迎下载