墾平1井鉆井液技術(shù)

趙健春 路 峰

摘 要 孤東地區(qū)為一新勘探區(qū)塊,為綜合開發(fā)多套油層體系。布置了一口大位移水平井。對墾平1井施工過程中易發(fā)生井壁坍塌、粘吸卡鉆,井漏等復雜情況的現(xiàn)狀,選用適合的鉆井液體系。上部井段采用強抑制無固相聚合物鉆井液體系,以獲得最大的機械鉆速。斜井段和水平段采用低固相強潤滑聚合物鉆井液體系,有利于斜井段和水平段安全快速鉆井的要求。

關鍵詞水平井;井眼穩(wěn)定;墾平1井;潤滑

中圖分類號TE254文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2009)112-0032-01

與常規(guī)定向井相比,水平井具有明顯的優(yōu)勢:單井產(chǎn)量高,可鉆穿多個層位的油層,采收率高,開采時間長,綜合效益高。所以,對于低產(chǎn)低滲透油層,水平井鉆井具有極大的意義和價值。近年來,在勝利油田水平井鉆井數(shù)量迅速增加,為“三低”油藏的高效開發(fā)提供了更為有利的技術(shù)手段。我隊承擔了勝利油田一口重點水平探井墾平1井的施工,通過墾平1井的順利完鉆,對該地區(qū)水平井鉆井液技術(shù),取得了一些成果和經(jīng)驗。

1地質(zhì)簡況

勝利油田墾平1井位于濟陽坳陷沾化凹陷墾利斷裂帶墾利潛山三臺組地層高部位。油藏主要是中生界三臺組的細粒砂巖。該區(qū)塊水平井鉆遇的地層有平原組、明化鎮(zhèn)組、館陶組、東營組、沙一段、沙二段、沙三段、沙四段、三臺組。平原組、明化鎮(zhèn)組、館陶組、東營組膠結(jié)松散,欠壓實,容易發(fā)生井漏。沙一、沙二、沙三、沙四段孔隙度大,滲透率高,而且某些地帶還存在垂直和水平的裂縫,容易發(fā)生滲透性漏失。

2難點分析

2.1鉆井液要求低密度

根據(jù)設計要求,全井泥漿密度控制在1.15g/cm3。而鉆井自然比重都可達到1.15g/cm3以上,油層砂巖可鉆性強,鉆時快,鉆屑濃度大,同時PDC鉆頭破巖機理與牙輪鉆頭破巖機理的不同:巖屑細小,泥質(zhì)更易分散,更為細小的巖屑由于藥品加量不足難于包被,劣質(zhì)泥質(zhì)在地面沉砂池無法沉淀下來,造成鉆井液混濁,故鉆井液密度上升也比較快,而水平段鉆進過程中要求鉆井液密度控制在1.15g/cm3以下,具有一定的困難。因此,要求鉆井液有良好的抑制性,以控制鉆屑分散,維持較低的密度。同時,充分使用好固控設備,盡量清除鉆井液中的有害固相。

2.2沙一段以上地層井壁易失穩(wěn)

沙1段上部地層地層穩(wěn)定性差,容易坍塌。泥巖吸水分散性強,易發(fā)生井壁垮塌,坍塌掉塊易引起鉆進過程中蹩鉆,垮塌形成的“大肚子”井眼,非常不利于攜砂,不規(guī)則井眼對水平井段的攜帶巖屑也會帶來十分不利的影響。因此,防塌控制的好壞是直接影響到水平井能否安全施工的重要因素。

2.3摩阻控制

由于有比較長一段井段井斜角從45°增加到86°以上,墾平1井水平段的長度達到1494m,在大井斜角斜井段和水平段,鉆具與井壁的接觸面積大,滑動鉆進的阻力也大,而且隨著鉆井液密度的上升,容易發(fā)生粘吸卡鉆。因此,要求鉆井液具有良好的潤滑防卡能力。摩阻的控制能否達到要求也是一口水平井能否安全順利完鉆的關鍵。

2.4鉆井液攜砂能力和井眼清潔

由于斜井段和水平段比較長,千米的鉆具緊貼在下井壁,如果鉆井液沒有較強的攜砂能力,那么很容易形成巖屑床,對鉆具形成嵌埋,造成井下復雜。所以斜井段和水平段的鉆井液必須有較強的攜帶巖屑能力,防止巖屑床的形成。

2. 5311.2mm井眼大排量形成泡沫多

311.2mm井眼條件下,為保證攜砂能力,要求鉆井排量達到30l/s,在大排量的情況下,泥漿上行速度過快,將產(chǎn)生大量氣泡。而且受到HCO3-污染,也易產(chǎn)生氣泡。嚴重損壞了泥漿性能,造成粘切不好控制。

2.6油層保護

由于長達千米的水平段穿越多套油層,而后期鉆井液密度容易上升到比較大的值。打開油層到完井時間較長,因此油層浸泡的時間比較長。所以水平段鉆井液密度的控制和失水量的控制均要考慮到對油層的保護,密度和失水盡量控制在較小的值。同時,完井液的配制也要做到低污染和低損害,從而最大可能地保護油層。

3分段鉆井液設計

針對墾平1井鉆井施工中鉆井液工藝面臨的技術(shù)難點,在以往鉆井實踐經(jīng)驗的基礎上,分井段選用適合的鉆井液體系,既有針對性,又可大量節(jié)省鉆井的成本。

3.1表層

新生界平原組:灰黃色、棕黃色粘土,夾粉、細砂層,上部見薄層海相沉積,中下部見有鈣質(zhì)、錳質(zhì)結(jié)合,夾有劣質(zhì)泥炭;底部為含有淡水沙層,與下伏地層呈角度不整合接觸。膠結(jié)松散,欠壓實。一開時應采用清水開鉆,利用地層粘土自然造漿,提供鉆井液的粘度和切力。鉆進后期,適當?shù)奶岣哒扯?確保表套順利下入井底。

3.2二開至造斜點

該井段鉆進地層為新生界明化鎮(zhèn)組,館陶組,由于該井段設計為不下技術(shù)套管,根據(jù)地層特性,鉆井液設計為無固相聚合物鉆井液體系,盡可能提高鉆速為下部井段的固相控制打好基礎。

二開后至館陶組前,采用清水聚合物快速鉆井液鉆進,為保證施工后期該井段井眼暢通,在鉆該段地層時,使井眼適當?shù)臄U徑。二開后,鉆井液采取清水加入0.05%-0.1%絮凝劑PAM,以大循環(huán)的方式鉆進,使鉆屑快速絮凝沉降,確保這一井段較快的機械鉆速。進入館陶組底部利用地層粘土自然造漿;改小循環(huán)鉆進,充分利用固控設備清除鉆井液中的劣質(zhì)固相(密度控制在1.10g/cm3-1.15g/cm3),以PAM膠液維護鉆井液性能。

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3.3斜井段

斜井段鉆井液體系采用低固相聚合物鉆井液體系,此段井斜將逐步達到水平,鉆井液的潤滑性和攜砂能力十分重要,特別是在造斜鉆進過程中,排量受到限制,因此要求鉆井液具有良好的攜砂能力。由于禁止混油,所以使用的為白油潤滑劑。同時,適當?shù)奶岣哒扯群颓辛Σ⒈ＷC較好的流動性。保持性能的穩(wěn)定對于正常鉆進是很有利的。配方及性能見表2,根據(jù)所測的泥餅摩擦系數(shù),加入白油潤滑劑確保泥餅摩擦系數(shù)小于0.1。

3.4水平段

水平段采用低固相低失水低密度鉆井液體系。在斜井段鉆井液的基礎上,加入助劑適當提高體系的粘度和切力,逐步改造為水平段鉆井液,同時充分使用固控設備,控制密度和失水,保護油層。配方見表3:

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4墾平1井鉆井液處理與維護

4.1一開(0~307m)

一開使用清水鉆井,使用清水+PAM開鉆,200米后,利用地層粘土自然造漿,提供鉆井液的粘度和切力,適當?shù)奶岣哒扯?確保表套順利下入井底。

4.2二開至造斜點(307~1607m)

二開后,保持清水量充足,采用清水鉆進,保證經(jīng)驗擴大率,保證井眼暢通,逐步加入PAM絮凝。鉆進至直館陶組后,改為小循環(huán)。一次性加入:PAM:75kgSJK-1:2000kgNPAN:300kg NaOH:400kgKFT:2000kg配制防塌泥漿,性能見表4。以后配制膠液進行補充,保證直井段鉆井液的低密度以滿足快速鉆進的需要。根據(jù)現(xiàn)場情況看,提前提高液相粘度。同時,多種聚合物復配的強抑制鉆井液體系,在體系性能穩(wěn)定穩(wěn)定的情況下,可以有效保證井壁穩(wěn)定,以利于下部井段的攜砂。

4.3斜井段(1607~2267m)

造斜井段仍使用聚合物鉆井液體系,在上部井段鉆井液的基礎上,逐步加入PAM、NaOH、鹽水稀釋劑、消泡劑、WNP-2、ZX-8、Ca(OH)2、多脂化樹脂、消泡劑、KFT、BLL-2等,同時,從造斜開始加入白油,改善滑動鉆進時的潤滑性,性能見表5。根據(jù)現(xiàn)場觀察,此泥漿能夠滿足攜帶鉆屑的需要,在滑動鉆進時也可以獲得相對較快的機械鉆速。

4.4水平段(2267~3401m)

進入水平井段后,采用低固相低失水低分子聚合物鉆井液體系,由于此段泥漿要逐步改造為完井液,所以,在上段泥漿的基礎上,進一步控制失水和密度,適當提高動切力和靜切力以及潤滑性,改善泥餅質(zhì)量和泥漿流動性,加大潤滑劑量,保證低的泥餅摩擦系數(shù)。

根據(jù)現(xiàn)場效果來看,該泥漿流動性和潤滑性均較好,并能夠滿足攜帶鉆屑和潤滑的雙重需要,鉆進正常順利,無阻卡復雜情況,并且,聚合物對有害固相的強抑制作用,再配合固控設備的有效使用,使得鉆井后期的密度上升得到有效控制,對于油層保護有積極的意義。

現(xiàn)將泥漿藥品用量統(tǒng)計如表6。

5結(jié)論及建議

1)多種聚合物抑制鉆井液體系,不僅有利于直井段的快速鉆進,而且可以有效保井壁穩(wěn)定,以利于下部井段的攜砂。

2)控制適當?shù)你@井液粘度,充分攜帶干凈井眼內(nèi)的砂子。加入足量的潤滑劑,保持較低的摩阻。這些措施可以保證井斜較大時電測的一次成功。

3)白油潤滑劑在低密度低固相低失水聚合物鉆井液中的使用,不僅能夠得到薄而致密的潤滑性好的泥餅,而且改善了鉆井液的流動性。配合固控設備的有效使用,使得鉆井后期的密度上升得到有效控制,有利于油層的保護。

4)消泡劑的使用消除了二開后氣泡產(chǎn)生過多的現(xiàn)象,有效的保證了鉆井液的穩(wěn)定性。

參考文獻

[1]裴建忠,王樹勇.勝利油田鉆井液工藝技術(shù)[M].北京:中國石油大學出版社,2009.