樂東22-1氣田超淺層大位移井鉆井液技術(shù)

程玉生,楊洪烈,胡文軍

卜繼勇,向雄 (中海油田服務股份有限公司油田化學事業(yè)部,廣東湛江524057)

樂東22-1氣田超淺層大位移井鉆井液技術(shù)

程玉生,楊洪烈,胡文軍

卜繼勇,向雄 (中海油田服務股份有限公司油田化學事業(yè)部,廣東湛江524057)

針對樂東22-1氣田淺層地層疏松、成巖性差,易坍塌、水化起泥球,淺層大位移井摩阻大等問題,室內(nèi)對聚合物/KCl鉆井液體系的流變性、抑制性和潤滑性進行了優(yōu)化研究,并在樂東22-1氣田A14h井、A15h井的2口超淺層大位移水平井得到了成功應用。A14h井、A15h井是南海西部迄今為止垂深最淺的超淺層大位移井,具有垂深淺,水垂比高,水平位移大,井斜大的特點?，F(xiàn)場應用結(jié)果表明,優(yōu)化后的聚合物/KCl體系成功解決了該區(qū)塊長久以來的泥球、井眼凈化、潤滑防卡等技術(shù)難題,確保了?9套管順利下到位。該井的鉆探成功對于類似淺層大位移井鉆井液體系的優(yōu)選及應用具有一定的指導和借鑒意義。

超淺層大位移井;鉆井液;潤滑性;井眼清潔;樂東氣田

樂東22-1氣田區(qū)域構(gòu)造位于鶯歌海盆地中央泥底辟構(gòu)造帶東南端。在以往的開發(fā)過程中,鶯歌海盆地上部地層梳松易水化,鉆進過程中極易產(chǎn)生泥球,嚴重時會堵塞高架槽及返出口,影響鉆井工程作業(yè);同時,淺層大位移井摩阻大,給鉆井和大斜度、長裸眼井段內(nèi)下入技術(shù)套管帶來很大難度。

為了最大程度地利用樂東22-1井口平臺開發(fā)樂東組淺層氣層,在后續(xù)開發(fā)調(diào)整井中,特別設(shè)計了A14h井和A15h井這2口超淺層大位移井,目的層段為樂東組一段。該井是迄今為止南海西部乃至整個海域垂深最淺的超淺層大位移井。因此,必須對現(xiàn)有鉆井液的體系進行優(yōu)化,以便更好地滿足氣田生產(chǎn)的需要。

1 超淺層大位移井鉆井液技術(shù)難點

樂東22-1氣田A14h井和A15h井這2口超淺層大位移井鉆井施工中的鉆井液技術(shù)難點主要表現(xiàn)在以下幾個方面:①井壁穩(wěn)定難,淺層存在地層疏松易坍塌,井壁穩(wěn)定性差,造斜防碰風險大;②井眼凈化難,淺層泥巖水化易起泥球,造成攜巖及井眼凈化困難;③潤滑防卡難,鉆井造斜時出現(xiàn)高摩阻、高扭矩,在大斜度、長裸眼井段內(nèi)下入技術(shù)套管摩阻大。

2 室內(nèi)研究

根據(jù)該區(qū)塊地層的特點,結(jié)合該井的實際情況以及鄰井的鉆井經(jīng)驗,開發(fā)出適合樂東22-1氣田A14h井和A15h井這2口超淺層大位移井的聚合物/KCl鉆井液體系。

2.1 流變性評價

減小鉆屑在環(huán)空中的質(zhì)量分數(shù)是防止泥球形成的技術(shù)措施之一。水平管路模擬試驗[1]表明:流變性能相似的油基鉆井液和水基鉆井液的井眼凈化能力基本相同,所以在相同動態(tài)條件下,鉆井液的井眼凈化能力主要取決于其流變性而不是體系類型。注入具有很強懸浮、攜帶巖屑能力的特殊流體段塞是清掃井下巖屑床的有效方法之一[2]。

樂東區(qū)塊淺部地層,可鉆性極好,在滿足造斜的要求下,鉆速較快。當排量一定,獲取高的動塑比,能夠有效地提高巖屑攜帶效率。為此,在鉆井液體系中通過加入流型調(diào)節(jié)劑PF-VIS來調(diào)節(jié)鉆井液的動切力。室內(nèi)測定的鉆井液性能見表1?？梢钥闯?聚合物/KCl鉆井液體系的動切力及NΦ3讀數(shù)較高,可以滿足施工過程中攜巖、井眼凈化及減少泥球產(chǎn)生的要求。

表1 鉆井液體系的流變性評價

2.2 抑制性評價

改變電化學環(huán)境,減少活性固相在鉆井液中的比表面積,也是防止泥球形成的技術(shù)措施。通過使用無機鹽抑制劑KCl和加入高分子包被劑PF-PLUS來防止鉆屑水化聚結(jié)。通常加入無機鹽來控制活性粒子的表面電性。

KCl是最常用的無機鹽抑制劑,可提高鉆井液的抑制性,防止井徑擴大。室內(nèi)采用熱滾回收率和線性膨脹率試驗方法分別評價了聚合物/KCl鉆井液對巖樣和黏土的防膨效果,試驗結(jié)果見表2?？梢钥闯?聚合物/KCl鉆井液將巖樣回收率從清水的36.0%提高到87.0%,黏土的膨脹率從清水的47.5%降低到13.5%;表明優(yōu)化的聚合物/KCl鉆井液具有很強的抑制鉆屑分散能力,有利于井壁穩(wěn)定和防止泥球的形成。為滿足鉆井液抑制性的要求,建議KCl的質(zhì)量分數(shù)在鉆井液體系中保持在3%以上。

表2 聚合物/KCl鉆井液體系抑制性評價

2.3 潤滑性評價

大位移井裸眼井段長,鉆屑質(zhì)量分數(shù)高,鉆具的摩阻大,鉆進及下套管期間的摩阻問題嚴重,尤其是下套管時幾乎沒有多余的懸重。減小摩阻技術(shù)主要是通過優(yōu)化井下工具和鉆井液性能,有效地減小管柱與井壁之間的摩阻扭矩。因此,鉆井液的潤滑性是井段作業(yè)成功的關(guān)鍵。通過加入質(zhì)量分數(shù)1%液體潤滑劑PF-LUBE、1%改性石墨PF-GRA和1%塑料小球PF-BLA,可以使聚合物/KCl鉆井液體系的潤滑系數(shù)降低至0.1358,潤滑性能良好。

2.4 抗污染性評價

大斜度、大位移鉆井液的性能穩(wěn)定性至關(guān)重要。鉆井過程中,鉆屑不可避免地進入到鉆井液。因此試驗評價了其抗污染性能。聚合物/KCl鉆井液體系在60℃,熱滾16h試驗條件下的抗污染試驗結(jié)果見表3。加入質(zhì)量分數(shù)5%的劣質(zhì)土對聚合物/KCl鉆井液體系的流變性能幾乎沒有影響,能較好地滿足鉆井需求。

表3 鉆井液抗污染試驗結(jié)果

3 現(xiàn)場應用與效果分析

3.1 現(xiàn)場應用井的基本情況

樂東22-1氣田A14h井和A15h井為2口開發(fā)調(diào)整井,井型為超淺層大位移水平井,補心海拔53.23m,水深93.5m,30in隔水導管下深(已錘入)216.73m。設(shè)計斜深分別為1933.44、1904.03m,垂深分別為607.23、608.63m,水平位移達1505m,水垂比分別為2.4、2.36,井斜分別為90.25、90.32°,儲層溫度60℃左右。

3.2 現(xiàn)場鉆井液的性能維護

鉆進期間,用PF-PLUS和KCl維持泥漿強的包被抑制性,保持無機鹽KCl質(zhì)量分數(shù)大于3%。井斜大于30°后,用PF-VIS提高動切力大于14Pa,提高井眼的凈化能力?？刂沏@速小于40m/h,排量3200～3800L/min,通過變化轉(zhuǎn)速和排量來判斷所采用的技術(shù)措施對提高井眼清潔程度是否有效,以優(yōu)化鉆井參數(shù)[3]。及時補充PF-GJC和PF-LUBE,提高鉆井液的潤滑性。

3.3 現(xiàn)場應用效果分析

該聚合物/KCl鉆井液體系在樂東A14h井和A15h井這2口超淺層大位移井的成功應用,有效抑制了淺層泥巖的過度水化,較好地防止了泥球的形成。該體系具有良好的流變性和攜巖性能,井眼凈化效果好;?12in井段完鉆后起鉆,測量上提下放,差值4t,反算2口井的摩阻因數(shù)分別為0.15和0.13,確保了?9in套管順利下到位。

4 結(jié)論

1)聚合物/KCl鉆井液體系的流變性良好,動塑比高,可以滿足大位移井的攜砂及井眼凈化要求。

2)聚合物/KCl鉆井液體系成功解決了樂東區(qū)塊淺層大位移井中長期存在的泥球黏卡、井壁不穩(wěn)的難題,現(xiàn)場作業(yè)順利。

3)聚合物/KCl鉆井液體系成功解決了潤滑防卡問題,確保了大斜度、超淺層大位移井套管的順利下入。

[1]吳爽,李驥,張焱.大位移井技術(shù)研究的現(xiàn)狀分析[J].石油鉆探技術(shù),2002,30(5):17～19.

[2]Ahmed R M,Takach N E,Savitri M.Experimental study on fiber sweeps in horizontal and highly deviated configurations[J]. SPE120644,2009.

[3]李相方,隋秀香,劉舉濤.大位移井井眼清潔監(jiān)測技術(shù)[J].石油鉆采工藝,2001,23(5):1～3.

[編輯] 帥群

TE254

A

1000-9752(2014)12-0146-03

2014-08-20

程玉生(1980-),男,2003年中國石油大學 (華東)畢業(yè),碩士,工程師,現(xiàn)從事鉆井液與完井液的技術(shù)研究與應用工作。