快速鉆井液處理劑技術(shù)在車峰5井的應(yīng)用

安傳奇,熊青山,甘新星 (長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院,湖北荊州434023)

劉佩煊 (新疆油田勘探公司,新疆克拉瑪依834000)

1 工區(qū)概況

車峰5井位于準(zhǔn)噶爾盆地西部隆起紅車斷裂帶中段石炭系斷層-巖性圈閉及石炭系斷層-巖性圈閉。主探目的層是石炭系,完鉆井深2700m。該井采用三開井身結(jié)構(gòu)。一開用?444.5mm鉆頭鉆至500m,下入?339.7mm套管封隔表層;二開用?311.2mm鉆頭鉆至1490m,下入?244.5mm技術(shù)套管以封隔八道灣組及以上地層;三開用?215.9mm鉆頭鉆至完鉆井深2700m,下入?139mm油層套管。二開井段鉆揭地層有古近系、勝金口組、吐谷魯群、八道灣組。古近系巖性為褐灰色、灰色泥巖泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖。勝金口組巖性為細(xì)砂巖、含礫細(xì)砂巖與灰褐色、紅褐色及淺灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖不等厚互層。吐谷魯群上部為大套棕褐色、灰褐色泥巖、砂質(zhì)泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖薄層,底部為綠灰色砂礫巖。八道灣組巖性為泥巖與礫巖互層,夾煤層。

鄰井車峰1、車峰2、車峰3和車912井均采用了三開井身結(jié)構(gòu),由于二開井段存在多段泥巖,易發(fā)生鉆頭泥包、鉆具阻卡等復(fù)雜情況,導(dǎo)致二開井段頻繁起下鉆,平均要消耗3只牙輪鉆頭,純鉆時(shí)間長(zhǎng),機(jī)械鉆速偏低,嚴(yán)重的影響了鉆井速度和效益。為了提高車峰5井二開井段的機(jī)械鉆速,筆者根據(jù)地層具體情況,將具有清潔鉆頭、改變潤(rùn)濕性、提高機(jī)械鉆速的快速鉆井液處理劑技術(shù)應(yīng)用到車峰5井的二開段鉆井過程中。

2 快速鉆井液處理劑技術(shù)原理

快速鉆井液處理劑KSZJ-1由帶電荷的蛋白質(zhì)類大分子+表面活性劑+其他輔助成分組成。表面活性劑起乳化作用,但與油基鉆井液的乳化原理相反,屬于反相乳化。帶電荷的蛋白質(zhì)類大分子可以與帶電荷的鉆頭發(fā)生化學(xué)與物理吸附。經(jīng)過這種鉆井液浸泡后,鉆頭與鉆具表面是油性的,不再吸附鉆屑,有效防止鉆頭泥包。其作用機(jī)理主要有以下幾個(gè)方面。

1)清潔鉆頭?？煦@劑KSZJ-1能改變鉆頭、鉆具和鉆屑的表面性質(zhì),消除鉆屑相互團(tuán)聚、吸附鉆頭、大幅度提高鉆井液的極壓潤(rùn)滑性、降低扭矩;

2)改變井底巖石的潤(rùn)滑性、改變鉆頭、鉆屑的潤(rùn)濕性?？焖巽@井液處理劑KSZJ-1能改變井底巖石的潤(rùn)滑性,降低井底巖石對(duì)水的毛細(xì)管阻力,水相快速進(jìn)入巖石的破碎帶,減小或消除巨大的壓持作用。改變鉆頭對(duì)鉆屑的潤(rùn)濕性則有助于防止鉆頭泥包,提高鉆頭作用效率;

3)減少或消除微米、亞微米粒子。

3 性能試驗(yàn)

3.1 配伍性能試驗(yàn)

在聚合物體系中加入0.5%快速鉆井液處理劑,對(duì)加入前后鉆井液的常規(guī)性能進(jìn)行測(cè)試,試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 配伍性能試驗(yàn)

從表1可以看出來,快速鉆井液處理劑與聚合物鉆井液體系具有良好的配伍性,對(duì)鉆井液常規(guī)性能及流變性沒有影響。

3.2 潤(rùn)滑性能試驗(yàn)

車峰5井在二開井段使用聚合物鉆井液體系,在聚合物體系中加入0.5%快速鉆井液處理劑,對(duì)加入前后鉆井液的常規(guī)性能及潤(rùn)滑性進(jìn)行測(cè)試,試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 潤(rùn)滑性能試驗(yàn)

從表2可以看出來,快速鉆井液處理劑加入后,流變性和濾失性基本無變化,泥餅粘滯系數(shù)和潤(rùn)滑系數(shù)均大幅度下降,說明該處理劑能大幅提高鉆井液潤(rùn)滑性。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

車峰5井二開井段所使用的鉆井液體系為聚合物體系,使用的配方為4%坂土+0.2%Na2 CO3+0.2%NaOH+0.6%M AN104+0.6%M AN101+0.5%復(fù)配銨鹽+3%陽離子乳化瀝青+1%低熒光潤(rùn)滑劑+2%～3%JCM-12。并于井深980m處開始加入濃度0.5%的快速鉆井液處理劑,至井深1490m時(shí),共加入1.3t。

在鉆井過程中隨時(shí)補(bǔ)充膠液,保持體系的抑制性能和較好的流變性能。根據(jù)性能變化,使用不同濃度、不同的處理劑膠液維護(hù)鉆井液性能在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。鉆井液參數(shù)以及鉆井參數(shù)如下:鉆井液密度1.10g/cm3,鉆壓100～150kN,轉(zhuǎn)速80～120r/min,排量30L/s。

車峰5井與鄰井車峰1、車峰2、車峰3和車912井處在同一地質(zhì)構(gòu)造帶,地層壓力系數(shù)和井身結(jié)構(gòu)也具有一致性,所以這5口井具有可對(duì)比性。這5口井在二開井段采用的鉆井液體系均為聚合物體系。其中只有車峰5井在二開段加入了快速鉆井液處理劑。對(duì)這5口井二開井段的鉆井參數(shù)以及鉆井時(shí)效進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,如表3所示。

表3 二開井段應(yīng)用快速鉆進(jìn)劑機(jī)械鉆速對(duì)比

從表3可以看出來,在二開井段這個(gè)區(qū)間,采用大致相同的鉆壓、鉆井液密度以及相同鉆井液體系的條件下,鄰井車峰1、車峰2、車峰3和車912井使用了3只牙輪鉆頭,而車峰5井只使用了1只牙輪。鄰井的平均機(jī)械鉆速為12.1m/h,車峰5井平均機(jī)械鉆速為20.21m/h。

5 小 結(jié)

1)針對(duì)車峰5井二開井段存在多段泥巖,易發(fā)生鉆頭泥包、鉆具阻卡等復(fù)雜情況,機(jī)械鉆速偏低,提出將快速鉆井液處理劑技術(shù)應(yīng)用到車峰5井的二開井段鉆井過程中。

2)快速鉆井液處理劑與聚合物鉆井液體系具有良好的配伍性,對(duì)鉆井液常規(guī)性能及流變性沒有影響。泥餅粘滯系數(shù)和潤(rùn)滑系數(shù)均大幅度下降,大幅提高鉆井液潤(rùn)滑性。

3)快速鉆井液處理劑具有良好的提速效果,車峰5井在二開井段后,平均機(jī)械鉆速達(dá)到20.21m/h。

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