趙凌云
(大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院,黑龍江大慶163413)
PFP190井作為一口致密油水平井,三開直井段長186m,造斜段長416m,水平段長1350m,使用低固相氯化鉀鹽水鉆井液體系施工。本井三開鉆進(jìn)周期僅為11.04d,平均機(jī)械鉆速16.98m/h,其中直井段達(dá)到37.20m/h,造斜段達(dá)到13.87m/h,水平段達(dá)到16.88m/h,鉆速快且未出現(xiàn)任何井下復(fù)雜事故,創(chuàng)造了目前大慶致密油水平井三開造斜段最高日進(jìn)尺202.26m、水平段最高日進(jìn)尺300.15m、三開一趟鉆最長進(jìn)尺1047.32m等多項記錄。在三開施工過程中,通過優(yōu)化鉆井液配方和現(xiàn)場施工工藝技術(shù),保證了鉆井液具有良好的流變性、抑制性、潤滑性和井壁穩(wěn)定能力,為三開安全、快速鉆進(jìn)提供了有利保障。
PFP190井三開鉆遇青山口組和泉頭組,青山口組地層巖性主要為灰黑、黑灰色泥巖和粉砂質(zhì)泥巖,灰色泥質(zhì)粉砂巖和粉砂巖,呈不等厚互層,其中在青二三段存在斷層,斷距30m,易塌易漏。泉頭組地層巖性主要為灰黑、黑灰、灰綠、紫紅色泥巖,灰色粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖,棕灰、棕褐色含油粉砂巖,呈不等厚互層,其中砂巖的泥質(zhì)含量約為7%~20%,粒度中值0.03~0.35mm,易縮徑、土侵和劣質(zhì)固相侵。本井目的層為泉頭組的扶余油層。PFP190井的三開地質(zhì)情況見表1。
表1 PFP190井三開地質(zhì)情況
PFP190井為三開井身結(jié)構(gòu),一開完鉆井深131m,使用膨潤土漿鉆井液施工,鉆井液由鉆井隊自行維護(hù)處理;二開完鉆井深1120m,使用鉀鹽共聚物鉆井液施工,鉆井液由鉆井隊自行維護(hù)處理;三開完鉆井深3072m,造斜點1306m,著陸點1722m,直井段和造斜段使用螺桿+LWD儀器施工,水平段使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向儀器施工,鉆井液體系為低固相氯化鉀鹽水鉆井液,由大慶鉆井工程技術(shù)研究院提供鉆井液技術(shù)服務(wù)。PFP190井的工程簡況見表2。
表2 PFP190井工程簡況
(1)青山口組地層易剝落坍塌,井壁穩(wěn)定性差,且本井預(yù)計在青二、三段鉆遇斷層,存在漏失風(fēng)險。
(2)泉頭組巖性比較復(fù)雜,灰黑、黑灰色和紫紅色泥巖質(zhì)地堅硬,容易剝落掉塊;灰綠色泥巖質(zhì)地較軟,造漿性強;粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖的巖屑粒徑小且成型度差,固控設(shè)備清除比較困難,容易侵入鉆井液造成劣質(zhì)固相侵。
(3)高鉆速的情況下,對鉆井液懸浮和攜帶巖屑能力要求非常高。
(4)本井三開造斜段的平均造斜率大于6°/30m,最大8.75°/30m,水平段長1350m,且在水平段鉆進(jìn)過程中反復(fù)調(diào)整井斜找層,最大井斜92.47°,最小井斜87.16°,要求鉆井液具有非常好的潤滑減阻能力。
因本井三開鉆遇的青山口組和泉頭組地層均含有大段泥巖,鉆進(jìn)過程中容易發(fā)生土侵,為保證施工過程中的鉆井液性能穩(wěn)定,配制的新漿中,控制膨潤土含量低于2%,同時加入了足量的胺基抑制劑配合后續(xù)加入的包被劑[1],使得體系具備了非常強的抑制能力。為防止青山口組地層失穩(wěn)和鉆遇斷層發(fā)生井漏,配漿時直接加足封堵防塌處理劑和隨鉆堵漏劑,降低鉆遇斷層發(fā)生井漏的可能性。另外,聚合醇是一種具有多種功能的處理劑,在抑制、封堵防塌、潤滑等方面都具有良好效果[2],其具體配方為:
清水+0.1%純堿+0.2%氫氧化鉀+8%氯化鉀+5%氯化鈉+2%封堵防塌劑Ⅰ型+1%封堵防塌劑Ⅱ型+2%聚合物降濾失劑Ⅰ型+1%隨鉆堵漏劑Ⅰ型+1%隨鉆堵漏劑Ⅱ型+2%胺基抑制劑+2%聚合醇+1%液體潤滑劑+0.05%提切劑。
配完后地面循環(huán)混勻,鉆塞前將技套內(nèi)的老漿全部置換掉,然后使用鉆井泵循環(huán)鉆井液兩個循環(huán)周,同時將鉆井液密度提至設(shè)計上限,滿足開鉆性能后,使用新漿鉆塞。
另外,出于井控安全和井壁穩(wěn)定等方面的考慮,本井三開鉆井液密度在施工過程中始終控制在設(shè)計上限。
為減少新漿的循環(huán)剪切時間,提高施工效率,現(xiàn)場調(diào)整了包被劑的加入時間,在配制新漿期間未提前加足包被劑,而是在鉆塞過程中均勻補充包被劑至含量不低于0.5%,有效避免了新漿未經(jīng)充分剪切直接通過200目篩布時振動篩跑漿的情況發(fā)生,減少了不必要的工時損失。
4.2.1 直井段鉆進(jìn)
鉆進(jìn)期間,按照約0.1t/100m進(jìn)尺的速度,持續(xù)補充包被劑,以便于鉆井液能夠始終具有強的包被能力。因直井段鉆速快,平均機(jī)械鉆速超過37m/h,鉆進(jìn)期間使用提切劑調(diào)整鉆井液性能,保證鉆井液在較低粘度的同時,具有較高的切力和合理的動塑比,提高鉆井液攜砂效果[3]。
4.2.2 造斜段鉆進(jìn)
進(jìn)入造斜段后,振動篩提前更換成230目篩布,并繼續(xù)按比例持續(xù)補充包被劑。另外,除包被劑和部分液體潤滑劑外,其他處理劑全部提前配制成膠液再進(jìn)行補充。膠液配方為:清水+0.1%~0.2%氫氧化鉀+8%氯化鉀+5%氯化鈉+2%封堵防塌劑Ⅰ型+2%聚合物降濾失劑Ⅰ型+2%胺基抑制劑+2%聚合醇+3%液體潤滑劑+2%固體潤滑劑。
井斜達(dá)到30°后,按循環(huán)周一次性補充循環(huán)鉆井液總量2%的液體潤滑劑,保證鉆井液含油量不小于3%,同時,根據(jù)循環(huán)鉆井液量,在日常維護(hù)用膠液中一次性增加循環(huán)鉆井液量2%的固體潤滑劑,并在補充鉆井液量的過程中,逐漸補充到循環(huán)鉆井液中,以進(jìn)一步提高鉆井液的潤滑能力。
井斜達(dá)到45°后,根據(jù)井下摩阻情況隨時補充液體潤滑劑,并逐漸將鉆井液的含油量提高到不低于5%。在固控設(shè)備使用方面,逐漸提高高速離心機(jī)的使用率,控制鉆井液中劣質(zhì)固相含量。
4.2.3 水平段鉆進(jìn)
進(jìn)入泉頭組前,隨著鉆遇巖性由硬質(zhì)泥巖轉(zhuǎn)變?yōu)檐浤鄮r和粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖等,振動篩即使裝配230目篩布,鉆井液的固相含量仍然會隨著進(jìn)尺有明顯的升高。隨著固相含量的升高,鉆井液流變性、API漏失量、摩阻等各項性能都會出現(xiàn)不同程度的惡化。
現(xiàn)場除了提高固控設(shè)備尤其是高速離心機(jī)的使用率外,通過調(diào)整鉆井液性能,保持粘度在50~55s,含油量不小于5%,固相含量(含鹽)不大于20%,膨潤土含量不大于3.5%,同時利用聚合物提高Φ3、Φ6讀數(shù),提高懸浮能力,以減少水平段鉆進(jìn)過程中巖屑垂沉形成巖屑床[4],再配合相應(yīng)的工程措施,全力保障井下安全和快速鉆進(jìn)。
由于聚合物類降濾失劑加量有限,濃度過高會嚴(yán)重影響鉆井液流變性,同時在劣質(zhì)固相不斷侵入的情況下,聚合物類降濾失劑與體系內(nèi)固相含量的相對比例會逐漸降低,導(dǎo)致API濾失量的快速增大,為了在控制API濾失量的同時能夠兼顧鉆井液流變性,在進(jìn)入水平段后,及時調(diào)整維護(hù)用膠液的配方,增加了對固相含量耐受性更強的聚合物小分子抗高溫抗鹽降濾失劑,現(xiàn)場使用效果比較明顯,水平段施工期間,API濾失量始終小于3.4mL。
另外,在水平段鉆進(jìn)期間,每100m進(jìn)尺另外補充0.5~1t液體潤滑劑,充分保證鉆井液的潤滑能力,降低井下摩阻,為提高機(jī)械鉆速提供有利條件。
水平段使用的膠液配方為:清水+0.1%~0.2%氫氧化鉀+8%氯化鉀+5%氯化鈉+2%封堵防塌劑Ⅰ型+1%~2%聚合物降濾失劑Ⅱ型+2%抗高溫抗鹽降濾失劑+2%聚合醇+2%胺基抑制劑AP-1+3%液體潤滑劑+2%固體潤滑劑。
4.2.4 完井作業(yè)
完鉆前,使用降粘劑調(diào)整鉆井液粘切,控制粘度不超過55s,提前為完井作業(yè)做好準(zhǔn)備。完鉆后,使用雙?212mm螺扶通井兩遍,通井循環(huán)期間繼續(xù)使用降粘劑控制鉆井液粘切。因本井未測井,第二遍通井起鉆前,向井內(nèi)泵入潤滑劑封閉漿填充水平段,以保證下套管作業(yè)的順利施工。三開套管下深3069.61m,套管下入順利。
因為低粘切鉆井液對固井質(zhì)量有利[5],固井前,調(diào)整鉆井液性能,將粘度降至45~50s,初切降至不大于2Pa,終切不大于8Pa,以便于提高固井質(zhì)量。本井三開固井施工非常順利,固井質(zhì)量優(yōu)質(zhì)率達(dá)到90.13%。
PFP190井三開鉆井液性能見表3。
表3 PFP190井三開鉆井液性能表
(1)低固相氯化鉀鹽水鉆井液體系在PFP190井三開施工過程中的應(yīng)用效果良好,尤其在井眼凈化、潤滑減阻、井壁穩(wěn)定和提高機(jī)械鉆速等方面表現(xiàn)優(yōu)異,能夠充分滿足現(xiàn)場施工要求。
(2)低固相氯化鉀鹽水鉆井液維護(hù)處理簡單方便,性能穩(wěn)定易調(diào)控,在PFP190井的成功應(yīng)用,能夠為其他致密油水平井的鉆井液維護(hù)處理提供一定的技術(shù)參考。