论文部分内容阅读
【摘要】本文介绍了玉北1-8井钻井液技术施工中的难点和重点,通过优化钻井液体系和配方,有效解决了该地区钻井施工中上部地层起下钻阻卡、三开井段玄武岩、泥页岩的掉块垮塌问题,创造了玉北地区四开井最快钻井纪录,为以后在该地区快速优质钻井提供了丰富的经验。
【关键词】钻井液 钻井体系 配方
1 钻井液技术难点及重点
(1)一开井段钻遇第四系西域组和新近系阿图什组地层,岩性以细砂岩、粉砂岩为主,夹少量泥岩,地层疏松,大井眼携岩问题和井壁稳定问题是上部地层钻进的关键。
(2)二開裸眼段长,钻遇多个不同地层压力系数地层,为平衡古近系膏盐层井段,钻井液密度高达1.75g/cm3,同一井段所需平衡地层的钻井液密度差别大,上部砂岩层段疏松且渗透性强,上下压差大,易造成压差卡钻。要切实做好上部地层封堵工作,提高钻井液的润滑性。
(3)三开二叠系沙井子组砂泥岩互层,泥岩易剥落掉块,砂岩渗透性好,在后期钻进过程中易出现粘卡现象,二叠系开派兹雷克组玄武岩易出现剥落掉块、库普库兹曼组地层含有一套硬脆性灰白色泥岩,该岩性水敏性极强,易吸水分散造成地层突然垮塌,引起卡钻等恶性事故。石炭系卡拉沙依组地应力高、地层破碎、岩性硬脆、胶结性差,井壁稳定能力差,易产生剥落掉块,造成垮塌卡钻。如何解决三开井段的垮塌是三开井段的重点和难点。2 分井段钻井液技术
(1)一开(0-1000米)使用膨润土聚合物钻井液体系,钻井液基本配方:6~7%膨润土+0.1~0.2%纯碱+0.1~0.2%烧碱+0.2~0.5%P++ +0.2~0.5%高粘羧甲基纤维素钠+0.3-0.5%中分子降失水剂+0.2~0.4%聚丙烯酸钾+0.3~0.5%水解聚丙烯腈铵盐。
由于上部地层疏松,为保护圆井基础,开钻前200米维持较高的钻井液粘切和膨润土含量,粘度控制在70-80秒,提高护壁能力,减少冲刷力。200米后可适当降低钻井液粘切,提高泵排量,增强钻井液的携岩和冲刷能力,600米左右地层有泥岩出现,提前加入大分子包被剂提高抑制包被能力,防止泥岩分散。开始钻进后,逐渐补入溶解好的胶液。日常维护中所有聚合物类处理剂必须配成胶液,充分水化后,按循环周均匀补入井浆,防止钻井液性能大幅度波动。由于砂岩地层钻井液消耗量大,钻井液中加入1%超细碳酸钙,提高封堵能力,钻进过程中根据钻井液切力和膨润土含量变化,适当补充预水化膨润土浆。
一开钻井液粘切采取两头高,中间低的措施,即开钻前200米和中完前控制较高的粘切,有利于保护上部地层不发生垮塌和中完顺利下套管。中间井段采取适当低的粘切,一般控制在45-50秒之间。前200米和中完下套管前粘度不低于60秒为宜。加强了四级固控设备的使用,有效控制了钻井液中的劣质固相含量,控制钻井液比重不超过1.10 g/cm3。一开钻进、下套管顺利。
钻井液性能:密度:1.06-1.08g/cm3,粘度80-45秒,塑粘 10-15mPa.s, 动切力:3-5Pa,静切力:1-2/4-8 Pa, 失水:10ml,固含:5%,含砂:0.3%般含 40-50g/l
(2)二开井段上部地层(1000-3000米)使用氯化钾聚合物钻井液体系,3000米后,使用氯化钾聚磺钻井液体系。所使用钻井液配方如下:
氯化钾聚合物钻井液配方:3~4%膨润土+0.1~0.2%烧碱+0.1~0.3%聚丙烯酸钾+0.1~0.3%乳液包被剂+0.5~1%聚丙烯腈铵盐+0.5~1%CMC-LV+0.5~1%中分子降滤失剂+1~3%乳化沥青/磺化沥青粉+0.5~1.0%液体润滑剂+3~5%KCL+0.1~0.3%固相化学清洁剂。
氯化钾聚磺钻井液配方:3~4%膨润土+0.1~0.2%烧碱+0.1~0.3%聚丙烯酸钾+0.2~0.3%乳液包被剂+0.5~1%聚丙烯腈铵盐+0.5~1%LV-CMC+0.5~2%中分子降滤失剂+1~3%乳化沥青/磺化沥青粉+0.5~1.0%液体润滑剂+1~2%SMP-2+1~2%TSH-2+5~8%KCL。
二开钻井液性能:钻井液密度:1.10-1.72g/cm3,粘度40-65秒,失水8-2.8ml,PH值8-9,塑性粘度10-35mpa.s,动切力3-10Pa,初切/终切1- 3/3-12Pa,含砂量0.2%,般含30-35g/l , 氯根13000-30000mg/l
(3)三开井段(3498-5344米)使用氯化钾聚磺防塌钻井液体系,钻井液配方: 3~3.5%膨润土+0.1~0.2%烧碱+0.2~0.3%大分子乳液聚合物+0.1~0.3%聚丙烯酸钾+0.1~0.3%GQ-1+0.5~1%CMC-LV+1~2%抗高温抗盐降滤失剂+2~5%磺化酚醛树脂-2~3%磺化褐煤树脂+2%液体润滑剂+3%高温高压屏蔽剂+3%阳离子乳化沥青胶+3~5%KCl
利用二开钻井液钻塞,加入适量纯碱清除钙离子,防止污染,开钻后,补充新配的抗高温降滤失剂胶液和预水化膨润土浆,配合离心机降低钻井液密度,调整钻井液性能,达到设计要求。沙井子组地层为提高钻井速度,使用设计比重低限,为防止泥岩掉块垮塌,一方面通过加入聚合物包被剂、氯化钾、固相清洁剂、硅醇抑制剂来提高钻井液的抑制性,抑制粘土水化分散,另外适当加入磺化沥青粉、阳离子乳化沥青胶等防塌材料来稳固井壁。进入开派兹雷克组火成岩后,提高钻井液密度至1.52-1.55 g/cm3,在力学防塌的同时加大阳离子乳化沥青胶的含量达到2-3%,同时辅配高软化点沥青粉,实践证明,阳离子乳化沥青胶对付垮塌地层是极其有效的。进入库普库兹曼组,加大抑制剂的加量,配合加入0.3-0.5%的胺基页岩抑制剂,抑制灰白色泥页岩的水化分散。防止地层突然垮塌。钻过二叠系后,随着井底温度的增加,防塌剂以高软化点沥青粉为主,主要使用高温高压屏蔽剂HTLM和DYFT-2,提高防塌能力,稳固石炭系卡拉沙依泥岩地层。
钻井液性能方面,进入火成岩后,适当提高钻井液粘切,保证钻井液足够的携带能力和悬浮能力,确保剥落的掉块能及时携带出来,防止掉块下沉聚集造成井下复杂。
通过采取上述措施顺利钻完三开井段,下套管,固井施工顺利。
三开井段钻井液性能:钻井液密度控制在1.42-1.55/cm3、粘度50-65秒,失水3-3.8ml,PH值9-10,塑性粘度22-31mpa.s,动切力8-13Pa,初切/终切2-4/5-12Pa,含砂量0.2%,般含30g/l,固含16-18%, HTHP失水12-9ml
3 结论
(1)钻井液施工中要高度重视钻井液体系的抑制性,通过加入包被抑制剂、固相化学清洁剂、粘土抑制剂、硅醇抑制剂、胺基页岩抑制剂和氯化钾等材料可以大大提高钻井液的抑制能力,对解决井眼缩径、井壁稳定有良好的效果。
(2)玉北地区上部地层采用低密度钻进可以解决起下钻阻卡问题,并且大大提高钻井速度。
(3)阳离子乳化沥青胶对解决火成岩和泥页岩垮塌问题非常有效。
(4)必须强化固控设备尤其是离心机的使用,固控的好坏直接影响钻井液性能的控制,井下安全。