南堡1_8大斜度大位移井钻井液技术探索

1、第33卷 第1期Vo.l33No.1钻 采 工 艺DRILLING&PRODUCTIONTECHNOLOGY!17!钻井工艺南堡1-8大斜度大位移井钻井液技术探索王小石,孙 俊,周华安,杨兰平,曾绍清2(1川庆钻探工程有限公司川东钻探公司2川庆钻探公司钻采工艺技术研究院)王小石等.南堡1-8大斜度大位移井钻井液技术探索.钻采工艺,2010,33(1):17-19摘 要:南堡1-8井是南堡油田一口大斜度、大位移预探井。该井完钻井深4503m,最大水平位移2910m,最大井斜61.94 ,其中 444.4mm大尺寸井段长1979m,水平位移1080m。该井面临井壁稳定、井眼净化、润滑防卡、

2、定向托压等四大难题。通过采用具有特殊流变特性的MMH-XC聚合物钻井液体系,利用配套钻井液技术手段,在该井的钻进中顺利的解决了大斜度、大水平位移条件下有效携砂、清理岩屑床、降低扭矩、降低摩擦阻力,提高钻井液的防卡润滑性等技术难题,安全快速地完成了该井的钻井施工作业。关键词:定向井;钻井;钻井液中图分类号:TE242 文献标识码:A DOI:10.3969/.jissn.1006-768X.2010.01.006南堡1-8井位于南堡凹陷南堡1号构造中断块构造低部位,设计井深4637m,水平位移2910m。该井设计在 444.4mm井眼中井深350m即开始定向造斜,至井深1192m井斜达到全井最大

3、59 ,水平位移达到1080m。钻井难度主要表现为上部地层井塌、缩径严重,压力系数低、安全窗口窄,极易发生黏附卡钻。大段泥岩地层钻井速度低,泥质含量高地层造浆严重,钻井液性能稳定性差,易因性能恶化导致井下复杂。该井水平位移2910m,最大斜度达61.94 ,五段制井眼轨迹变化大,定向滑动钻进易因托压而无法顺利进行。大井斜、大水平位移条件下如何有效携砂、清理岩屑床、降低扭矩、降低摩擦阻力,提高钻井液的防卡润滑性是该井钻井液技术必须解决的难题。2.工程概况该井钻井周期108.29d,平均机械钻速14.19m/h。完钻井深4503m,最大水平位移2910.62m(垂深3260m),最大井斜61.94

4、 (2370m)。井眼剖面为上直段-造斜段-稳斜段-降斜段-稳斜段等五段制轨迹。井身结构: 660.4mm 280m+ 444.5mm 1979m+ 311.2mm 3790m+ 215.9mm 4503m。二、钻井液主要技术难点1.井壁稳定该井井壁稳定问题主要集中在以下三个方面:上部流沙层、疏松地层防塌、防漏;大斜度井段的防塌、防卡;玄武岩井段防塌、防卡。2.井眼净化该井主要存在大位移状态下的大尺寸井眼及大斜度井眼的携砂、井眼清洁、井眼畅通等难题。3.摩阻控制大斜度井钻进过程中,大部分扭矩增大及阻卡问题均是由于井眼清洁差而形成的岩屑床、井壁不稳定、键槽和压差过大等因素所引起的,降低摩阻必须进

5、行综合治理。因此,该井对于摩阻的控制主要通过保持井眼稳定,充分清洁井眼,隔绝井眼与地层压力系统,减少压差,增强钻井液润滑性等措施,配合积极的工程措施予以保证。一、地质工程概况1.地质概况南堡1-8井地质分层从上往下依次为平原组、明化组、馆陶组、东营组和沙河街,岩性多为泥岩、砂岩,在深部井段钻遇砾石、砂砾和玄武岩。上部平原组地层岩性为未成岩的黏土和散沙组成,易塌、易漏;明化镇组为细砂岩和泥岩,水化分散能力强,钻进中阻卡严重,静置易造成黏附卡钻;下部馆陶组和东营组含大段玄武岩和砂砾岩、砾岩,易坍塌掉块,黏附卡钻。收稿日期:2009-11-26作者简介:王小石,工程师,1986年毕业于重庆石油学校,

6、现在川庆钻探工程有限公司川东钻探公司从事钻井液技术管理及科研工作。电话:()!18!钻 采 工 艺DRILLING&PRODUCTIONTECHNOLOGY2010年1月Jan.20104.定向托压由于该井斜度大,水平位移长,定向钻进中易出现托压问题。防止、减轻滑动钻进托压问题是保证该井安全、快速钻井的关键。在钻井中控制良好的流变性能,强化固控设备的使用,严格控制固相含量。合理控制钻井液密度,通过调整钻井液良好的抑制性、失水造壁能力、封堵能力保证井壁稳定,避免出现单纯利用钻井液密度控制井壁稳定情况。3.井眼净化(1) 444.4mm井眼钻进中,由于井眼大,井斜大(超过了60 ),环空返

7、速低,仅为0.4m/s,同时在上部砂泥岩地层机械钻速高,岩屑量大,极易形成岩屑床,对钻井液携岩能力要求高。在该井段强化钻井液流变特性,将 3值控制在815, 600/ 3=1.55范围,使钻井液具有良好的流动性,同时也具有良好的悬浮携砂能力。整个 444.4mm井段钻进中井眼畅通,平均机械钻速达到了15.45m/h。(2) 311mm井段钻进过程中,调整钻井液流变参数将 3值控制在610, 600/ 3=58范围。(3) 215.9mm井段中,由于采用 140mm钻杆,环空返速实际已达到了1.4m/s,远大于0.791.10m/s的临界环空返速,因此采用紊流态即可顺利携岩。将钻井液流变特性调节

8、为偏塑性流态,利于钻井液在环空以紊流状态携岩、清洗井壁。(4)钻进中每钻进200m短起下钻一次,每打完一个单根进行划眼一次,根据钻进时的附加拉力、扭矩及地层情况,适时地调整短起下钻的时间,保持井眼清洁。各井段钻井液参数性能见表1。4.润滑防卡定向后维持体系中含3%极压润滑剂,1%膨化石墨,1%白沥青调节钻井液润滑性能,使滤饼摩阻系数<0.08。在明化镇组地层全力开启固控设备,保持钻井液清洁,将密度控制在1.10g/cm左右,减少与地层孔隙压力的压差,从而达到降低摩阻的目的。进入馆陶组和东营组地层后,加入磺化沥青和超细碳酸钙,配合大分子聚合物降低钻井液HTHP FL与滤饼渗透率,改善滤饼质

9、量,减薄滤饼厚度,封堵渗透层近井筒井壁中的孔喉,形成一个渗透率为零的环带,隔绝井眼压力系统与地层压力系统,减轻压差对摩阻的影响。5.防漏堵漏工程上控制起下钻速度、平稳开泵缓慢增加排量,防止压力激动蹩漏地层;进入易漏井段前,钻井液中补充1%DF及1%Qs-2;维护钻井液稳定的黏切,防止因黏切变化幅度大而增加循环当量密度造3三、钻井液工艺技术1.钻井液体系体系:MMH-XC聚合物钻井液体系;配方:3%膨润土+PMHA-2+ST598+DFT-1+WFT-1+RHJ-2+QS-2+DF-1+聚合醇+XC+MMH+KOH。研究表明,井斜度增大以后,井眼净化效果变差的实质是井眼条件变化使满足携岩要求的环

10、空最低返速值提高了,通过改变钻井液的一些流变性能可以降低满足携岩要求的最低返速值,从而在机泵条件满足的情况下,达到有效携岩的目的。为了防止形成稳定的岩屑床和增大对岩屑床表面颗粒的拖曳力,需要提高钻井液在极低剪切速率下的黏度即增强结构性能。因此,适宜的表观黏度、较高静结构和低触变性的钻井液体系有利于提高井眼净化效果。低表观黏度,高触变性钻井液体系的 3读值通常控制在810, 600/ 3=510范围时,即可得到良好的携岩效果。MMH-XC聚合物钻井液体系可控制 3读值815, 600/ 3=1.58范围,因此该体系钻井液具有很强的携岩能力。2.井壁稳定(1) 44.4mm井段造斜点地层为Qp流沙

11、地层,稳定性差,极易坍塌,现场施工中保持较高膨润土含量(5%),增强钻井液的造壁性和适当高黏切以稳定井壁。明化镇组地层钻进中控制钻井液密度小于1.12g/cm,防止因钻井液密度变化幅度大造成井漏、井塌;适当控制钻井液失水,防止井壁因水化膨胀而缩径。(2)进入馆陶玄武岩地层后,适当调整钻井液流变参数减少钻井液对井壁冲刷,同时补充1%磺化沥青及1%白沥青,配合聚合醇的浊点封堵效应加强钻井液封堵防塌性能,确保地层稳定。将钻井液密度控制在1.25g/cm以上,并根据井下情况及时调整钻井液密度。钻进过程中,为保证井壁稳定,在玄武岩井段禁止定点循环,同时起下钻开泵也避开玄武岩井段,保证了井壁稳定。(3)进

12、入东营组地层后,严格控制钻井液的高33第33卷 第1期Vo.l33No.1钻 采 工 艺DRILLING&PRODUCTIONTECHNOLOGY!19!表1 南堡1-8井钻井液性能井深FVMWAPIFlG10G10#H 600 3 / -3p/m/s/g/ml/Pa/Pa!cm693481.118125633130.831135431369391627391786391811411979452580382829413084493468523538473657563863353990364176414343434503481.111.111.091.101.121.121.091.12

13、1.121.121.261.111.111.101.151.1588888999999999997.88.88.28.47.87.67.67.27.86.843.844.43.644.26.598.587.5634.5452.53.511.522.5479.512131295557682.535463332302929332732374444682628374854140.83140.78140.88151.07120.81120.83588836222460.350.600.540.690.470.480.440.400.420.500.59改变钻具组合通井,破坏岩屑床。通过以上的综合措施,

14、该井在定向钻进过程中有效解决了托压问题。四、结论(1)MMH-XC聚合物钻井液体系可满足大斜度、大位移井井眼清洁、稳定及润滑的要求。该体系具有典型的低表观黏度,高的低速梯读值的流变特性。采用低速梯 3值及 600/ 3值作为控制钻井液悬浮携带能力指标具有很好的效果,实钻中高的 3值及低的 600读值有效的保证井眼清洁。在高速钻进的情况下,在大斜度井段未出现岩屑床现象,并将定向钻进托压情况控制在了非常小的水平。(2)采用极压润滑剂!膨化石墨!白沥青=3!1!1比例配合使用具有良好的润滑效果。 244.5mm套管在下至3510m,由于设备问题导致套管在井内静止3:45未发生黏卡事故,充分证明该润滑

15、方案良好的润滑防卡能力。钻进中定向托压的情况也得到了良好的解决,全井平均机械钻速达到了14.17m/h。(3)该井通过严格充分的钻井液技术措施,再配合合理的工程技术措施,有效地解决了大斜度井普遍存在的井壁稳定,井眼清洁,润滑防卡,定向托压%等技术难题,优质高效的完成了该井的钻井工程工作。(编辑:黄晓川)1.128.56.防止托压降斜钻进过程中,托压是常见的问题。为解决托压问题,施工作业中采取以下措施:尽可能增大排量,确保井壁不形成岩屑床;调整钻井液性能保证良好悬浮、携砂性能及润滑性能;勤短起破坏岩屑床;&钻采工艺2010年第2期要目泥浆帽钻井关键技术研究钻井过程中实时检测裂缝的方法气体

16、钻井钻具失效预防技术研究与应用BZ25-1油田井壁稳定性分析气体钻井转换钻井液保持井壁稳定技术陶谦等韩继勇等张克勤蒋金宝等孙长健等防涡PDC钻头的研究与应用控制压力钻井技术现状和发展策略射孔参数对水力压裂效果的影响实例分析老油田二次开发技术策略及实践聂兴平等张涛等王萍等电位法找水流方向技术在玉门鸭儿峡油田的应用苗福全等陈洪涛等岩心资料分析在鄯勒区块西山窑提高钻井速度的应用研究CB3-1双分支水平井钻井实践与认识气侵期间套压的控制作用分析韦忠良等石崇东等王果等双电机激振自同步平动椭圆钻井筛动力学分析任崇刚等压裂管柱封隔器坐封方式对比分析疏水缔合聚丙烯酰胺驱油性能研究超高温钻井液降滤失剂FLA24

17、0合成与评价殷家富等鲁红升等王中华等基于层次分析法的高含硫气井钻井风险评价研究何沙等钻井液气分离器最大处理量分析研究雷宗明等两性离子聚合物钻井液降滤失剂PADAM的合成研究杨金荣等复合型缓蚀剂的研究王勇等储层非均质性和水平井井眼轨迹对堵剂注入选择性的影响贺丰果等DRILLING&PRODUCTIONTECHNOLOGY Vo.l33No.1Jan.2010nomenaofdownholefallingiscommoninXiujiahegroupTriassicformationinSichuan,whichmakestorqueaugmen,tdrillingtoolholdback

18、,andevenboreholecollapse,stuckandbuildupintheholeac ciden.tForthepresen,tthereisnomuchexperienceusedforrefer ence,andnomuchguidanceoftheoryandpractice,sothedisserta tionanalyzedtheperformancesoftheshale,andbuilttheconcernedequationbetweenthecuttingsvolumeandtheminmialgasvolume.Withthehelpofthecomput

19、er,themodifiedcarryingcuttingsmodelwasobtained,whichwasfittedwiththeactualdrillingcasesinSi chuan.ItcouldoffermiportantreferencefortheminmialgasvolumeandROPindrynessshalegasdrillingforthefuture.Keywords:gasdrilling,shale,dryness,gasinjectionvol ume,ROP,carryingcuttingsWANGYanmin,bornin1977,graduated

20、fromSouthwestPe troleumUniversityin2009,andgotdoctors'degree,beingengagedintheresearchonManagedPressureDrilling,underbalanceddrillingandgasdrillinginTarmiOilfieldCompany.Add:Post-doctorStationofTarmiOilfieldCompany,P.O.Box123,KuerleCity841000,Xinjiang,P.R.ChinaMobileE-mai:lwangy

21、m1-tlmRESEARCHONDRILLINGFLUIDTECHNOLOGYINWELLNP1-81111WANGXiaoshi,SUNJun,ZHOUHuaan,YANGLanping2andZENGShaoqin(1.CCDCChuandongDrillingCompany;2.CCDCDrilling&ProductionTechnologyResearchInstitute),DPT33(1),2010:17-19Abstract:WellNP1-8isahighinclination&extendedreachwellboreinNanpuOilfield.Thed

22、rilleddepthis4503meters,themaxmiumhorizontaldisplacementis2910meters,themaxmialboreholeinclinationis61.94,inwhichthemeasureddepthis1979me terslong,thehorizontaldisplacementis1080metersinthe444.4mmlargehole.Accordingtothefourmaindifficultiesexistentindrilling,suchaswellfacestabilization,holecleaning,

23、stickingprevention,di rectionalbackingpressure,theMMH-XCpolymerdrillingfluidsys temwithspecialrheologicalbehaviorwasusedinthewel.lTheprac ticeprovedthatthedrillingfluidtechnologymiprovedthestickingpreventionlubrcatingproperty,solvedthecarryingcuttingsandcleaningcuttingsbed,decreaseddrillingtorqueand

24、frictionforceun derthehighinclination&longhorizontaldisplacementcondition,thewellNP1-8wasdrilledsuccessfully.Keywords:directionalwel,ldrilling,drillingfluidWANGXiaoshi(engineer),graduatedfromChongqingPetrole umSchoolin1986,isengagedinmanagementandresearchondrill ingfluidtechnology.Add:CCDCChuand

25、ongDrillingCompany,Chongqing400021,P.R.ChinaTe:l+86-10-58179132HORIZONTALROTARYSTEERABLEDRILLINGTECHNOLOGYUSEDINDAMSTRUCTUREOFJIA,SECHIGHSULFURGASRESERVOIR1,21,33GUZhanyu,YANGZhibin,WANGXiyong,HUYong 332zhang,LIYongandDENGMingjie(1.EnergyInstitute,ChengduUniversityofScienceandEngineering;2.Northeast

26、ernSichuanPro ductionGasPlantofSinopecSouthwestOilandGasFieldCo.;3.EngineeringTechnologyInstituteofSouthwestPetroleumBranch,SI NOPEC),DPT33(1),2010:20-22,27Abstract:ThefeaturesofdamstructureKerry,Secgasreser voiraredeepburieddepth,thinthickness,strongaeolotropism,highreservoirtemperatures,abnormalhi

27、ghpressure,containinghydrogensulfideandeasylostcirculation,meanwhile,thetargetandtrajectorycontrolareverydifficultinhorizontalwellsandhorizontalsegmen.tAccordingtotheengineeringgeologiccharacteristicsofJia,Secgasreservoir,therotarysteeringdrillingtechnologywasoptmiizedtodrillhorizontalsection.Throug

28、hoptmiizingdrillingfluid,BHAandthedrillingparameters,analyzingfrictionandtorque,thetargetpointthecy,thedrillingspeedwasmiproved,averagepenetrationratewas2.85m/h.Keywords:damstructure,Jia,Secgasreservoir,horizontalwel,lrotarysteeringdrillingGUZhanyu(seniorengineer,doctor),isengagedintheman agementand

29、researchonoil/gasexploratorydevelopmen.tAdd:EnergyInstitute,ChengduUniversityofScienceandEn gineering,ChengduCity610059,SichuanProvince,P.R.ChinaMobileinkman:ZHONGShuiqingAdd:No.3,Sec.1,FuqingRoad,ChengduCity610051,Si chuanProvince,P.R.ChinaTe:l+86-28-86016641E-mai:lzsqRESEARCHONPLA

30、STICCREEPFORMATIONANDROCKDEFORMATIONLIQindao,ZHANGJuanandQIAOYu(CCDCDrilling&Pro ductionTechnologyResearchInstitute),DPT33(1),2010:23-27Abstract:Intheprocessofthedrilling,completionandoilandgasexploitation,theplasticcreepformationisoftenencountered,theformationcreepingisoneofthemostmiportantfact

31、orscausingthewellboreinstabilityandthecasingdamage.Duetothemanytypesandthedifferentcharacteristicsoftheplasticcreepformation,thecorrespondingresearchmethodsarenotthesame.Usuallytheclassi ficationresearchmethodismoretargeted;however,theconclusionsfromtheclassificationresearchmethodareextremelydifficu

32、lttobeextendedtoothertypes.Onthecontrary,theconclusionsfromtheu nifiedresearchmethodareeasiertobeextendedtoothertypes,buttheessentialcharacteristicsoftheplasticcreepformationarenoteasytobefound,sothereisnostringentdefinitionoftheplasticcreepstratumuntilnow.Thispaperintroducedthecharacteristicsofthed

33、ownholerockforce,thecharacteristicsofthestabledeformationandthecreepingprocess.Thedefinitionofaunifieddescriptionoftheplasticcreepformationwasgiven,andthesignificanceoftheplasticcreepformationwaspopularized.Keywords:downholerock,force,stabledeformation,creepcharacteristics,plasticcreepformationLIQin

34、Dao(seniorengineer),bornin1952,graduatedfromoilproductionengineeringofSWPIin1982,isengagedintheresearchonwellcompletionandwelltes.tAdd:CCDCDrilling&ProductionTechnologyResearchInsti tute,GuanghanCity618300,SichuanProvince,P.R.ChinaTe:l86-838-5151369E-mai:lLiqd_scTECHNICALRESEARCHONCOMBINATIONOFMRCWELLANDUBDTECHNOLOGYL