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建页HF_2井国产油基钻井液应用技术_章文斌

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建页 HF_2 国产 钻井 应用技术 章文斌
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第 卷 第嫌江 汉石 油 科技年 月建页 井国产油基钻井液应用技术章文斌 , 钟少华 , 于成旺中国石化江汉石油管理局钻井一公司, 湖北潜江摘 要: 建页 井是一口非常规大位移水平井, 其钻探目的在于落实建南地区南高点 自流井组大安寨、 东岳庙段泥页岩含气性, 获取建南地区南高点自流井组大安寨、 东岳庙段地质评价参数, 为整体评价该区块页岩气勘探潜力提供地质依据。通过叙述建页 井国产油基钻井液施工的重难点, 国产油基钻井液施工过程和工艺技术以及施工过程中出现的复杂情况, 在钻井液施工上与哈里伯顿合作采用油基钻井液体系 , 取得了很好的效果, 对今后继续实施油基钻井液技术具有一定的帮助, 同时也为江汉油田的非常规页岩油、 气资源的大力开发提供了技术支撑。主题词: 建页 井; 非常规页岩气;水平井;国产油基钻井液;应用技术建页 井是中石化江汉石油管理局部署在上扬子地台川东褶皱带石柱复向斜建南构造南高点侏罗系下统自流井组东岳庙段页岩气预探井, 是一口非常规大位移水平井, 其钻探目的在于落实建南地区南高点自流井组大安寨、 东岳庙段泥页岩含气性 , 获取建南地区南高点自流井组大安寨、 东岳庙段地质评价参数, 为整体评价该区块页岩气勘探潜力提供地质依据。 针对该井上部砂泥岩地层疏松易剥落掉块、堵漏防漏难度大; 大斜度井段和水平段长定向托压、 易粘卡 , 极易形成岩屑床、 摩阻大等技术难题, 在建页 井采用哈里伯顿油基钻井液成功钻探的基础上 , 对该井二开 井眼使用国产油基钻井液。 本井前期对国产油基钻井液进行了室内性能评价, 并通过现场细化国产油基钻井液维护处理措施等, 顺利完成了该井二开长水平段的钻探施工任务 。 该井由江汉钻井一公司钻井队承钻。工程、 地质概况工程简介建页 井是建南构造南高点的一口预探井 ,井型为水平井, 主探侏罗系自流井组东岳庙段, 兼探自流井组大安寨段。 该井设计斜深 水平段 点垂深为 , 方位° 位移靶点垂深为 方位 。 ,位移; 钻井补充设计井深 , 设计造斜点为 , 水平段长 。 该井采用 的钻头钻导管, 导管使用正电胶搬土浆钻井液钻进至井深 套管下深 水泥返至地面;一开采用 钻头空气钻进至井深套管下深 水泥浆返至地面, 封隔上部凉高山段及沙溪庙组不稳定易垮层段。 二开采用 钻头, 由于一开套管鞋处承压能力不足’ 为减少油基钻井液的漏失, 分别使用钾基聚合物钻井液和油基钻井液体系钻进。井深 侧钻 , 完成造斜和水平段钻进 ; 水平段井斜 。 ° , 方位 。 ° , 全井水平位移 。 下人 生产套管 ,套管下深 , 采用水平井套管分段射孔压裂方式完井。 建页 井井身结构示图见 ( 图 。建页 井设计地层数据及气水层位置一览表 ( 见表 表建页 井油基钻井液技术难点第一作者简介 : 章文斌, 男 , 年 月毕业于重庆科技学院油田应用化学专业 , 工程师 , 现在江汉石油管理局钻井一公司从事钻井液技术管理工作。?3 6 ?江汉 石 油 科 技 第 卷导管 : 井眼外径:钻达井深: 设计 渎际导管外径:导管下深: 实际水泥返深: 地面一开: 井眼外径: 中钻达井深: 设计 实际套管外径:套管下深: 设计 实际水泥返深: 地面二开: 井眼外径:钻达井深:套管外径:套管下深:水泥返深: 地面图 建页 井井身结构示意图参照邻井建 井资料和实际施工情况, 在常规钻井液不能完全满足施工要求的前提下 , 通过分析认为 , 该井二开钻井液施工技术难点主要有以下几点 :本井二开使用的油基泥浆主要处理剂加量低, 而在处理剂低加量的前提下如何保证油基钻井液的各项性能优良 , 满足井下需要, 增大了现场施工的难度。本井为一口大位移水平井, 井斜变化率大, 大斜度井段长; 且套管鞋处为砂泥岩属应脆性地层不稳定, 易剥落 、 掉块。 要求钻井液具有较强的防塌、 抑制、 封堵能力的同时又要有足够的密度平衡地应力 , 保证井眼稳定、 畅通。—开 套管鞋处承压能力不足 ,当量密度只有 , 而这一密度又无法满足下部页岩地层增斜段、水平段的正常钻进 , 且上部砂泥岩地层井壁不稳定 、 裂缝发育, 施工过程多次发生漏失, 地层承压能力差, 钻井液密度窗口窄 , 后期增斜段及水平段钻进中钻井液防漏 、 堵漏 、 提承压难度大。斜井段岩屑携带困难 , 岩屑多 , 极易形成岩屑床, 如果携带和清除不及时, 很容易使钻具的摩阻升高、 扭矩增大而引发井下复杂。 对钻井液的携带悬浮 、 清洗井眼能力提出了很高的要求。进入水平段后随着井深增加和水平段增长, 摩阻、 扭矩逐渐增大, 易托压造成定向施工困难甚至发生粘卡 , 要求钻井液具有很高的润滑性能。油基钻井液现场应用油基钻井液的配制鉴于建页 井哈里伯顿的油基钻井液成本高 , 因此本井采用的国产油基钻井液, 其具体配方如下:柴油 主乳 ) 辅乳 ) 润 湿 剂 ) 储 备 碱有机土 ) 降 失 水剂 )酸性暂堵剂 氧化沥青 )盐水 重晶石注: 配方中的处理剂均需要通过混合漏斗高剪切加入, 以保证处理剂能够很好的分散到柴油里 ,确保油基泥浆的乳化效果。由于建页 井剩余的哈里伯顿油基泥浆较多 , 且结构强 、 固含高。 因此我们首先根据室内试第 期 章文斌等 : 建页 井 国产 油基钻井液应用技术层组 段上溪庙组下沙溪庙组油气水提示故障提示油层防垮防漏含气层含气层防漏防漏防溢防漏防漏防垮建页 井设计地层数据及气水层位置一览表设计深度底界深度 厚度 岩性描述以紫红色、 暗紫红色砂质泥岩为主 ,夹浅灰色中 厚粉砂岩、 细砂岩 , 底部为厚层状细 中砂岩紫红色 、 暗紫红色砂质泥岩为主, 夹浅灰色粉砂岩 , 灰绿色泥质粉砂岩及细砂岩上部以紫红色泥质粉砂岩为主, 夹浅灰绿色细砂岩 ;中部以灰绿色泥质粉砂岩为主 , 夹深灰色页岩及泥质粉砂岩; 下部为灰绿色细砂岩上部为灰绿色细砂岩、 粉砂岩及深灰色页岩 ; 下部为泥质粉砂岩及砂质泥岩互层灰绿色粉砂岩 、 细砂岩夹泥质粉砂岩上部以灰色、 浅灰色泥岩为主 , 夹浅灰色 、 灰绿色粉砂质泥岩; 中部以灰绿色 、 灰色粉砂质泥岩为主, 夹深灰色页岩及泥质粉砂岩; 下部为深灰、表代号靶灰黑色介壳泥岩页岩, 夹深灰色粉砂质泥岩防喷注 : 设计垂深是以地面为 确定。 现场要根据实际补心高重新计算调整 。表 建页 井生身结构数据开钻次序井段钻头系列 套管程序 环空水泥返深 备注导管地面一开 方案一 中 地面 干法固井二开水平井 地面验结果, 采用新配国产油基钻井液与哈里伯顿油基钻井液按体积比 混合稀释后, 再将密度加重至。 共配置密度为 她基钻井液配好后油基钻井液性能: 密度: 、粘度 : 、 、 : :、 : 、 油水比 、 : 。侧钻前油基钻井液的维护处理严格按照要求清洗配浆设备至符合要求; 按照钻井液设计中油基泥浆配制方法配制油基泥浆, 并利用井下钻头水眼对油基泥浆充分剪切到凉山大安寨巧鞍山东岳庙流井组系 绩屮统下统侏罗系?3 石 油 科技 第 卷性能稳定后方可开钻;钻进过程中充分使用好固控设备减少泥浆中的有害固相, 维持钻井液的低密度固相不超标, 保证泥浆性能的稳定, 确保有效和快速钻进;如果钻进过程中出现固相含量增加, 及时开启离心机清除有害固相并结合加人适量柴油进行稀释, 使油基钻井液性能稳定。钻进中适当补充乳化剂、 等控制钻井液粘度在 之间, 动塑比不低于 , 以确保钻井液的携砂性。 当井斜大于 ° 时, 采用稠塞清扫井眼, 清除岩屑 , 确保井眼干净。通过维持严格的乳化状态电稳定性大于和使用 , 使 滤失控制在 以内° 形成的泥饼光滑薄韧 ( 小于。降低钻具与井壁的摩擦力, 降低摩阻提高钻井液的润滑性以保证增斜段及水平段的正常钻进。通过加人乳化剂或 盐水 , 控制合理的油水比, 前期保持油水比为 ,后期随着井深的增加而适当提高到 之间 , 以获得良好的高温流变性。钻进中用 制泥浆的 失低于设计要求 , 用 加强泥饼质量, 加强钻井液的封堵性, 阻止滤液进入地层, 提高井壁的稳定性能, 防止页岩地层綱。严格按照要求定时监测油基泥浆的各项性能指标, 根据监测数据对性能做出维护处理; 新配的油基泥浆基液要按照循环周法细水长流形式逐步加人到循环体系中 , 保证循环体系的性能均匀 、稳定。由于上部砂岩地层承压能力不足, 钻进中密度只能维持在 左右 , 因此进人水平段之前补充 氧化沥青 、 及细颗粒的封堵材料用以填充井壁, 提高泥桨的封堵能力, 防止页岩段井壁出现掉块, 满足水平段页岩地层的正常钻进。 视情况进行短起下钻拉划井壁, 确保井眼干净、 井壁规则稳定。进人水平段后, 随着水平段的增长, 及时补充氧化沥青、等封堵材料的消耗量, 提高钻井液的填充能力 , 视情况补充 、 乳化剂等提高体系润湿性和表面活性剂的含量, 改变岩屑的润湿反转能力 , 以改善体系的抗钻屑侵污能力。严格按照设计要求监测油基泥浆的各项性能指标 , 及时根据监测数据对性能做出维护处理侧钻后钻井液主要施工措施侧钻段控制密度 在保证侧钻段井壁稳定的同时尽可能防止井漏的发生。钻井液粘度控制在 以上 , 在左右 , 在以上 , 以提高钻井液的悬浮携带能力 , 确保井眼干净。由于泥浆的结构的增强, 因此每趟起下钻要严格控制好起下速度’ 下钻到底开泵前先转动钻具破坏泥浆结构后 , 再采用单凡尔、 双凡尔、 三凡尔逐步增大排量的方法, 避免操作过猛压漏地层。采用硬质细颗粒随钻堵漏浆钻穿与老井眼垂深对应的漏层 , 漏层穿过后对地层进行提承压 , 尽可能将地层承压能力提高到当量密度并逐步将钻井液密度提高到 以上,以满足水平段的正常施工。提高乳化剂等处理剂的加量 , 尽可能将钻井液的破乳电压提高到 以上。 钻进中及时补充乳化剂的消耗量 , 保证钻井液的乳化稳定性能。漏层穿过后进人东岳庙页岩层水平段前一次性加人 的氧化沥青, 及细颗粒的封堵材料用以填充井壁, 进一步提高体系的封堵、 填充能力。随着井深的增加, 油水比由 步提高到 , 降低滤液中水的含量, 并提高体系的高温稳定性。侧钻段控制泥浆的 滤失小于 ,进人水平段后尽可能将 滤失控制在 以内 ,加强钻井液的封堵性 ; 降低滤液进入地层, 提高井壁的稳定能力。由于地层本身比较脆弱 , 因此在平时操作中要小心谨慎, 如下钻、 开泵、 提密度等, 避免压力激动过大、 泥浆性能局部波动大而引发井漏等井下复杂。 持续騰漏失控制。通过加人具有防塌能力的高分子聚合物第 期 章文斌等 : 建页 井 国产 油基钻井液应用技术表 侧钻后油基井钻井液分段性能井深 粘度 密度油水比固含 碱度表 建页 井东岳庙段提承压效果承压井段 地层 承压方式 提承压后密度 备注东岳庙 桥塞 丨 提承压乳化剂 ’ 增强钻井液对钻屑的包被、 吸附能力。 进一步提高和强化钻井液的封堵、 防塌效果及能力。侧钻后油基钻井液分段性能 ( 见表复杂情况处理井漏及处理措施在全井施工过程中 , 针对建南构造的地质特点, 为防止井漏, 我们首先从泥浆的配方上着手,在泥浆中加大硬质细颗粒刚性堵漏材料、 核桃壳、膨胀堵漏剂等; 利用其膨胀、 填充、 封堵裂缝。 为保证侧钻后新井眼增斜段、 水平段的正常钻进’ 通过分析认为地层承压能力至少提到当量密度才能满足下步施工, 因此对裸眼段主要漏失层进行地层提承压作业, 堵漏提承压的总体方案是采用硬质细颗粒刚性堵漏材料 膨胀性堵漏材料的为主对裸眼段提承压, 主要施工步骤如下:地面配 堵漏浆: 刚性堵漏剂 型刚性堵漏剂 型 核桃壳 (单封 酸性暂堵剂 膨胀堵漏剂。下钻冲划至 以下 , 开泵循环均勻后 , 将配好的堵漏浆泵入井内封住 以上的裸眼井段, 起钻至堵漏浆液面以上, 开泵循环观察液面, 若有漏失 , 则静止堵漏, 若无漏失 , 通过节流循环的方式向井内施加压力。节流循环过程中控制好压力 , 每次增加观察液面有无漏失情况 , 整个过程控制好漏失总量在 以内 , 压力控制在 以内。若节流循环当量密度达到 后不漏 , 则 回 下至 开始逐 步将密度提至观察液面, 无漏失则进人下步作业。通过严格执行以上措施, 井漏得到了有效的控制 , 地层承压能力得到提高 ( 见表 , 满足了侧钻后增斜段、 水平段的正常钻进。 表 为建页井井赚计表?4 0 ?江 汉 石 油 科 技 第 卷表 建页 井井漏统计表井 深 层 位 漏失量 漏失原因 处理方法大安寨 裂缝桥塞堵漏胶质水泥凉高山 、 大安寨压力激动压漏上部漏层、 渗漏桥塞堵漏随钻堵漏东岳庙 上部地层垮塌 、 渗漏桥塞堵漏随钻堵漏凉高山 、 大安寨压力激动压漏上部漏层 、 渗漏桥塞堵漏随钻堵漏一一丨啊『丨扇图 振动筛返出灰黑色页岩掉块、 垮塌物老井眼井垮及处理措施月 日 起钻换螺杆 , 起钻前钻井液密度月 日 单弯导向钻具下钻至井深遇阻, 三凡尔出现蹩泵、 扭矩增大、 顶驱蹩停、 上提遇卡、 下放遇阻、 钻具只能上下活动 及低速旋转 ( 、 泵压升高且波动较大等异常情况, 当时振动筛只返出少量水泥掉块及块状页岩掉块。 月 日 倒划眼起钻至井深 后, 开始进行双凡尔循环, 泥浆密度 粘度 、、 : : 、 : 、油水比 、 : 。 循环至 后开三凡尔进行循环, 循环过程中振动筛返出大量大块灰黑色页岩掉块、 垮塌物, 分析垮塌物的岩性为灰黑色页岩 ( 如图 判断井下部分井壁挎塌。针对井垮我们主要采取了以下措施:根据之前钻进漏失情况, 首先将密度调整到 用有机土、 提切剂等提高泥浆的携带悬浮能力 , 使垮塌物能够及时带出, 满足井眼净化要求, 防止沉砂卡钻。在 的基础上对地层进行了提承压作业将裸眼段地层承压能力提高到 当量密度。 然 后循 环加 重 将钻井 液密度 由调整到 , 以稳定井壁, 防止再次发生垮塌。维护过程中加大油基钻井液高温降滤失剂 , 控制 滤失量 , 减少滤液进入地层,同时结合硬质细颗粒封堵材料 、 氧化沥青等处理剂复配, 提高泥饼质量 , 加强钻井液的填充造壁、 封堵能力。对钻井液做到平稳处理 , 防止了因钻井液性能波动过大造成的井下复杂。采用随钻堵漏方法 , 维持循环体系中细颗粒堵漏材料的一定含量, 并在每趟钻循环有蹩泵 、 泥浆消耗增大时补加硬质细颗粒封堵材料 、、 氧化沥青等, 增强钻井液的防塌 、 封堵能力 , 做到尽量减少油基泥浆的损失。应用效果第 期 章文斌等 : 建页 井国产 油基钻 井液应用技术新井眼通过采用粗颗粒与硬质细颗粒堵漏材料复配 ( 酸性暂堵剂、 、 、 刚性堵漏剂 、 型提承压后 , 侧钻后钻遇与老井眼垂深对应的漏层时在密度比老井眼髙出很多的情况下老井眼 , 侧钻后 未发生大规模的漏失。新井眼钻进过程中采用含堵漏材料的油基钻井液钻进过程中 , 起下钻摩阻 , 定向作业顺利, 定向施工中基本未出现严重脱压等问题, 很好的满足了新井眼造斜段和长水平段的润滑防卡、 井眼清洁要求 , 全井钻井施工安全、 顺利。新井眼钻井液粘度都在 以上 , 但循环过程中流动性好, 当钻井液停止循环静止时, 能够迅速形成结构, 悬浮钻屑 ; 油基钻井液具有良好的流变性、 相对低的 失水 、强的抑制防塌能力实现了钻探全过程安全无事故, 有效解决了新井眼段井壁稳定 ( 振动筛上返出岩屑棱角分明 ) 、 井眼净化。 顺利地完成了勘探任务。认微建议新井眼油基钻井液施工井段 , 振动筛上返出的岩屑正常, 菱角分明, 未出现大的剥落掉块, 起下钻顺利 , 下钻到底后, 井底基本无沉砂 ,定向施工顺利 ; 水平电测一次成功, 新井眼电测井径规则 ; 表明油基钻井液具有良好的防卡润滑、 抑制防塌和携带悬浮岩屑能力 , 满足了井眼清洁和井壁稳定的需要。对于非常规大位移水平井要设计好合理的井身结构, 若邻井提示页岩层上部存在漏层, 则技术套管必须要将漏层封住, 才能进入下部水平段的施工。页岩地层长水平段水平井坍塌主要为应力垮塌 , 主要靠钻井液密度加以支撑平衡。 因此要求我们要选择好合理的钻井液密度, 结合到本井钻井液密度至少要达到 以上才能满足下步水平段的施工。页岩地层层理发育, 属硬脆性泥页岩 ,易剥落掉块 , 页岩地层水平井钻进中要求钻井液具有强的防塌 、 封堵能力。本井油基钻井液施工中发生多次漏失情况 , 经过堵漏提承压 、 起下钻开泵降低压力激动等 , 井漏情况得到一定的控制 , 但后期钻进中渗漏情况还是时有发生, 无形中增加了钻井成本; 因此油基钻井液的防漏能力需要进一步提高和完善。编辑 胡素梅 )上接第页 )石油勘探与开发蔡厚维 , 李书庆, 鄂尔多斯盆地及其周边的新构造运动西安地质学院学报 :王瑞飞特低渗透砂岩油藏储层微观特征石油学报赵军龙 , 朱广社基于多信息的鄂尔多斯盆地 区天然裂缝综合判识技术研究 测井技术, :编辑 汪孝芝 )
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