塔里木塔河油田钻井液技术应用

塔里木塔河油田钻井液技术应用

塔里木塔河油田先后完成了tk2、tk604、tk608、tk607、t24和t34井，采用相应的井液系统和合适的井液制备技术，解决该地区井液不足的问题。如:φ445mm大井眼中的携砂和造壁问题。φ311mm井眼中的阻卡问题。φ215.9mm井眼中石炭系地层井径扩大和油气层保护问题。φ150mm井眼的漏失和井涌以及奥陶系地层的油气层保护问题。1钻井液开采1.1高分子量聚合物胶液钻井液工程该井段地层疏松,极易分散,钻井液应具有良好的携砂能力和造壁护壁性。80~100m井段为保护圆井导管和钻机基础,应采用高粘度(60~80s)和高切力钻井液,再配合小排量钻进;井深100m以后提高排量,降低钻井液粘度(50~70s);钻至井深500m充分循环洗井后,短程起下钻,再充分循环2~3周起钻,下套管。该井段采用CMC膨润土浆或聚合物钻井液。首先配制120~150m38%~10%的膨润土浆,然后使用0.7%~1%HV-CMC或0.3%~0.6%AT-2(包被剂)和0.8%~1%铵盐(或钾盐)维护胶液。一开钻进应以维护为主,将胶液与膨润土浆按1∶1充分混合,漏斗粘度达到60~80s时开钻。开钻后及时补充胶液,维护钻井液的性能,也可使用高浓度的高分子量聚合物胶液处理,使钻井液密度为1.10~1.15g/cm3,漏斗粘度为50~80s,动切力为7~12Pa。高浓度的高分子量聚合物胶液配方如下。(0.6%~1%)AT-2+(0.4%~0.6%)铵盐1.2231mm井眼500.390mm该井段采用聚合物钻井液体系,重点是解决遇阻和卡钻问题。1.2.1地层被缩径,导致地层失稳,该井段地层以砂岩、砂质泥岩、泥岩和泥质砂岩为主,地层欠压实,胶结性差,地层渗透性好,特别是砂岩地层,易形成较厚的虚泥饼造成缩径。吉迪克组泥岩,也发生膨胀而缩径,造成阻卡,不同地区吉迪克组地层遇阻的严重程度不同。由于井眼直径大、钻屑量大,机械钻速高,如果钻井液处理不好,不能保证入井钻井液清洁,就会造成井下不正常,出现遇阻遇卡情况。钻进过程中钻屑在环空上返时,不断与井壁碰撞,在运动钻具的作用下粘附于井壁。如果排量不足,钻屑更易粘附到井壁上,造成起下钻遇阻。1.2.2钻头上共建的阻力由阻卡原因分析可知,阻卡是由于实际井眼小于钻头直径造成的。钻头在起钻上行过程中,不断地从井壁上刮拉“杂物”堆积在钻头上方,随着钻头的上行,钻头上方“杂物”堆积的越来越多,对钻头的阻力也越来越大,钻头继续上行时,阻力不断增加造成起钻遇阻。这种阻力是一种机械阻力,无法用增加钻井液润滑性来解决。由此可见,在钻头上行单位长度内从井壁上刮拉“杂物”的多少,决定了阻卡严重程度。为减少阻卡确保井下正常,该井段采取了包被剂、大排量、高效固控和短程起下钻的措施。(1)包被剂的使用高分子量包被剂分子链长,对钻屑有吸附包被作用,使钻屑处于包被剂水溶液的“海洋”中,包被剂吸附在钻屑及新井壁的表面,形成包被吸附水化层。包被吸附层能延缓或阻止粘土成分的水化膨胀和分散。这种包被吸附层是高度水化的,具有很好的润滑性和弹性,表面光滑,能阻止岩屑在上返过程中因摩擦碰撞造成的机械破碎与分散;阻止岩屑之间、岩屑与井壁之间的粘结。包被剂的使用应注意2点:一是在钻井液中保持0.1%以上的包被剂含量,才能达到良好的效果,包被剂的加量是否合适,可以通过振动筛上的钻屑得知,如果钻屑不粘振动筛,掰开钻屑内部是干的,说明包被剂合适。二是包被剂的分子量要足够大,如果分子量小,分子链短,包被效果就差。目前塔河油田钻井液中使用的高分子量包被剂AT-2,其具有良好的抗盐抗钙性;用AT-2配制的钻井液具有良好的流变性和抑制性,较强的携砂能力,井眼清洁,效果明显。(2)保排量实践证明,该井段钻进时排量控制在40~46L/s比较合适。大排量是一个非常重要的工程措施,在排量与泵压不可兼得时要保排量,大排量对解决井下阻卡有重要的作用。一般认为,在相同的机械钻速下,排量越大井眼岩屑浓度越低;排量大、钻井液返速高,钻井液的携岩效率就越高,井眼越清洁。大排量缩短了钻屑从井底返到地面的时间,从而大大减少了因钻井液浸泡而造成的钻屑破碎与分散,使岩屑尽可能保持钻时形状,有利于地面固控设备的清除。(3)确保设备高效运转增加固控设备,清除无用固相是保证井下施工正常的基础,而固控设备的高效运转,最大程度地清除无用固相,确保入井钻井液的清洁是实现本段“优质轻钻井液”减少井下阻卡的关键。该井段应强化四级固控设备的高效使用,必要时可清淘循环罐,确保钻井液清洁。(4)小井眼和卡卡由阻卡分析可知,所钻新井眼越长,经历的时间越长,井壁上的堆积物越多而且越坚实,起钻遇阻越严重,如果不及时短程起下钻刮拉井壁上的“杂物”,“小井眼”也会随新钻开井眼段的加长而加长。如果“小井眼”段足够长,井径足够小,阻卡会更严重,甚至造成卡钻。在机械钻速高时,每钻300m短程起下钻一次;钻速低时,24h(进尺不到300m)进行短程起下钻一次。该井段短程起下钻1次后,阻卡基本消失。1.2.3添加有足量胶液该井段合适的钻井液性能:密度为1.14~1.20g/cm3,粘度为40~47s,动切力为4~7Pa,塑性粘度为14~18mPa·s,API滤失量为10mL,静切力为(1~3)/(3~7)Pa/Pa,pH值为8~9。将一开井浆净化,作为二开基浆。在基浆中加入足量的包被剂,钻进过程中不断补充胶液(配方为(0.7%~1%)AT-2+(0.4%~0.6%)铵盐或钾盐),以补充井浆的量和维护钻井液性能,使钻井液保持低粘度和低切力。加有足量包被剂的钻井液,不但具有良好的包被抑制性,而且具有塑性粘度低、动切力高、流变性和携砂性良好的特点。该井段钻井液粘度和切力宜低不宜高,保证钻井液对井壁的冲刷作用以利于井下正常。如TK424和TK604井使用粘度为40~46s、塑性粘度为14~18mPa·s、动切力为4~7Pa的钻井液每次起下钻一次到底。该井段滤失量一般控制在10mL以下。在泥质含量较高的地层钻进时,可加入0.2%~0.4%的RH-1(润滑剂),进一步提高钻井液的润滑性。该井段下部地层加入1%~2%GLA(页岩稳定剂)或FT-1(磺化沥青)提高泥饼质量,并增加钻井液的润滑性,为电测、下套管做好准备。中途完钻后,充分循环洗井。由于钻井时粘度和切力较低,为了确保电测顺利,可将30m3稠钻井液(漏斗粘度为150s)注入井眼,起钻电测。1.3互层井段流程该井段以泥岩、砂岩、砂质泥岩以及它们的互层为主,部分井段有砂砾岩。侏罗系、三叠系和石炭系地层泥岩易剥落、掉块,甚至垮塌,造成井径扩大。1.3.1剥削块的部位钻井液密度低,不足以平衡地层压力造成泥页岩剥落掉块。泥页岩水化膨胀,造成井壁失稳,发生剥落掉块。剥落掉块的多少、井眼扩大的大小与泥岩在钻井液中的浸泡时间长短有关,浸泡时间越长,剥落掉块越多,井径越大。钻井液滤液沿泥岩的层理、微裂缝进入泥页岩,削弱了泥页岩间的粘结力,同时水起到润滑剂作用,使泥岩之间易发生相对滑动、易发生剥落掉块。1.3.2不同地质条件下钻井液体系该井段采用聚磺钻井液,该体系既有聚合物钻井液的包被抑制性强、流变性好的特点,又有磺化处理剂体系抗高温的特点。将二开钻井液净化处理后,作为三开基浆。三开进入深井段,钻井液应具有性能稳定性和高温稳定性。向三开基浆中加入2%~3%SMP-1、2%~3%SPNP-2和2%QS-2,提高钻井液抗温能力,并降低高温高压滤失量。井深4500m以后,将高温高压滤失量降低到12mL以下。若粘度和切力不高,应尽量提高AT-2在钻井液中的浓度,提高钻井液的包被抑制性和滤液粘度,利于防塌。加入足量的防塌剂,提高钻井液的造壁护壁性和防塌能力。具体措施如下。(1)井的适当密度该井段钻井液密度为1.30~1.32g/cm3比较合适。(2)清除ca2+现场应用表明,钻井液中Ca2+可以保持为400mg/L,不必过分清除Ca2+,这样有助于抑制粘土水化膨胀。需要指出的是,小阳离子NW-1在阴离子钻井液体系中,加量大时破坏钻井液性能,加量小时无效果,因此要特别注意其加量。(3)提高钻探溶液的包络性使用聚合物包被剂,使其吸附在井壁表面并形成连续的吸附水化层,减少或阻止水进入泥岩内部。降低高温高压滤失量,控制在12mL以下。(4)微裂缝防塌效果使用沥青类防塌剂,主要是利用沥青中不溶于水的沥青粒子,在井底温度下软化,在压力作用下进入微裂缝,封堵微裂缝,其防塌效果好而且价格便宜,但荧光级别高。在TK424井和TK604井使用了2%FT-1,井径扩大率较小,TK424井井径扩大率为0.5%,TK604井井径扩大率为1.01%。采用3%FT-1+3%QS-2对微裂缝封堵效果好,并在井壁上形成良好的泥饼,防止了地层的坍塌。(5)起钻管控制工程上在满足携砂情况下,尽可能降低排量,减小钻井液对井壁的冲蚀。起钻灌好钻井液。裸眼段控制起下钻速度,减少压力激动对井壁的影响。选好钻头,强化钻井参数,提高钻井速度,尽量缩短钻井液浸泡裸眼井段的时间。1.4井深井深地层质量该井段一般从5500m开钻,根据储层确定完井井深,大部分井完钻井深为5900m左右。采用聚磺钻井液钻进,钻进过程中该钻井液密度不能超过设计上限,认真观测槽面及液面,防止井涌和井漏。2复合保水性钻井液钻井过程中油气层保护主要采取以下措施:①钻井液密度严格按设计执行,并尽可能用下限,减少压差对油气层的影响。②使用保护油层材料,如:活化重晶石粉、石灰石粉、PB-1、QS-2等。③使用聚合物包被剂,增强钻井液抑制性。保持钻井液中有一定量的Ca2+、Mg2+,以提高其抑制性。④使钻井液具有良好的高温稳定性,降低滤失量,减少滤液对油气层的影响。⑤强化固相控制,保持钻井液清洁,减少固相对油气层的污染。⑥使用屏蔽暂堵技术,保护油气层。3理解和建议1