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31油南1井防漏堵漏钻井液技术

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31 油南 防漏 堵漏 钻井 技术
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1油南 1 井防漏堵漏钻井液技术王祥武 钟明(青海石油管理局井筒服务公司 甘肃敦煌)摘要:油南 1 井油南 1 井位于柴达木盆地西部茫崖坳陷区中部的一个大型中央隆起带,该地区地层破碎,成岩性差,严重井漏是该井时效和速度的最大障碍。在本井的施工中,一开采用盐水钻井液体系,通过多种堵漏技术和工艺的具体实践,一方面保证顺利施工,另一方面为二开摸索最有效的工艺和方法,达到快速、优质钻进的目的。现场应用表明,一开采用盐水钻井液体系并采用桥堵+水泥复合堵的方法能很好的解决浅层井漏的问题;二开采用桥堵+水泥复合堵漏方法的方法并采用随钻桥浆钻进达到了防漏、提高地层承压能力和减少漏失的效果。前 言井漏是在钻井、固井、测试等各种井下作业中,各种工作液(包括钻井液、水泥浆、完井液及其它流体等)在压差作用下漏入地层的现象。钻井液漏失是钻井作业中一种常见的井下复杂情况。井漏可以发生在浅、中及深层中,也可以在不同地址年代如第四系直到古生界中发生,而且各类岩性的地层中都可能出现。一旦发生漏失,不仅延误钻井时间,损失钻井液,损害油气层,干扰地质录井工作,2而且还可能引起井塌、卡钻、井喷等一系列复杂情况与事故,甚至导致井眼报废。造成重大经济损失。油南 1 井于 1999 年 12 月 23 日开钻,2001 年 1 月 10 日钻至设计井深 4560m,在钻进过程中共计发生大小井漏 83 次,发现漏层 16 个,分别为 、、、、147、、243、445、457、485、534,、、、、,这些漏层具有如下共同特点:①漏速大,一般双泵有进无出;②漏失井段一般长达 10 米以上;③裂缝小,漏失面积大,属平面层状层间漏失,即 360°均漏;④地层破碎,承压能力不高,即使一次堵住,但试不起压,容易再漏。全井共计漏失各种液体总量 8804中:淡水泥浆+泥浆 它各类液体 重影响了钻井施工的正常进行。青海石油管理局井筒服务公司(原化工公司)与川东钻探公司泥浆公司合作,采取随钻防漏技术及桥堵、化学堵、复合堵等堵漏方法和工艺,圆满完成该井的施工任务,并将现场时间经验总结成本文,以供以后在该地区或其它严重井漏区块钻井施工时参考。3目 录一、地质概况油南 1 井位于柴达木盆地西部茫崖坳陷中部的一个大型中央隆起地带,是油泉子背斜上的一个三级构造,同时,它也是茫崖坳陷内各主要生油凹陷的主要油气运移指向区。油南Ⅰ号为一潜伏构造,基岩埋深 5800m,与两侧生油凹陷高差 5000m 以上,其整个油南构造带为一大型基岩隆起带,上覆地层有 1+2、32、21、,井眼层位为 部。储层为裂缝性储层,岩性有薄层粉砂岩条带和透镜体,泥岩、泥灰岩、灰岩及她们之间的过度岩类型。岩性类型多,以滨浅湖半深湖相的细粒沉积物为主。根据地面调查,井下言行观察,岩石薄片鉴定,该油田第三系储集空间有次生粒间孔、铸模孔、溶洞和各种类型的裂缝,裂缝十分发育,以低角度缝和斜交缝为主,宽度一般为 0宽可达 8穴面积一般为65者可达 65、工程情况1、井身结构4一开:13 3/8″套管下至 688m;二开:9 管下至2830m;三开:5 管下至 4150m, (作了个人工井底) 。2、施工中存在的主要问题1)由于严重井漏,需要进行大规模的堵漏和强钻,因而工水供应不及时是影响一开进程的重要因素。2)由于采取强钻、桥浆随钻、水泥堵然后钻水泥塞等不同工艺和方法,防卡问题也是工程施工过程中的一项重要技术。3)如何在目的层段做到防漏堵漏和保护油气层并举。三、技术难点本井的技术难点在于如何快速穿透上部漏层,具体来说就是要寻找一种对付本地区严重井漏的方法和工艺,特别是在一开,要进行堵漏方法(工艺)的探讨,为二开及更深层的堵漏施工创造条件。四、钻井液技术一开为二开及更深层的堵漏施工探索堵漏方法(工艺) ,在成功更换钻井液体系的基础上,采取见漏堵漏的方法,先后探讨了桥堵、水泥堵、化学交联堵、桥堵+水泥复合堵等工艺,并确定桥堵+水泥复合堵为对付本地区严重井漏的方法。二开在采用桥堵+水泥复合堵进行有效堵漏的基础上,又采用随钻桥浆进行钻进,达到了防漏和提高低地层压力5的双重效果。表 1 列出了本井所用钻井液性能。表 1:油南 1 井分段钻井液性能井段场应用情况61、室内防漏堵漏配方探讨由于青海油田于 1988 年在北离此井不到 100 米处钻过一口探井——油南参 1 井,当钻至 451 米时因严重井漏而报废。因此青海石油管理局井筒服务公司(原化工公司)在成功中标本井钻井液技术服务以后,就针对油南参 1 井的具体情况在实验室作了如下防漏堵漏配方工作。1)化学交联堵漏实验①原胶配方:%联液配方:))水用六速旋转粘度计测液体在 600 转下的粘度,结果见下表2:表 2 不同交联比例下旋转粘度的变化单位: 100:2 100:4 100:8原胶 37 46 62 185原胶+3%801 58 61 61 80原胶+4%801 52 57 57 75原胶+3%3 54 54 78原胶+4%2 42 44 60原胶+3%5 46 48 637原胶+4%1 42 45 55原胶+3%2 44 48 84原胶+4%6 42 48 76通过试验结果可知,堵漏材料的加入,对压裂液原胶有明显的增粘作用,交联比增大到 100:8 形成冻胶;通过结果对比,801 随钻堵漏剂、合堵漏剂,增粘效果较明显。2)钻井液中随钻堵漏方法及测定按配方:5%膨润土+5% 土量计)+10%水泥配制基浆 4000上述基浆均分为四份,一份为空白,一份加入 1%801 随钻堵漏剂,一份加入 2%801 随钻堵漏剂,一份加入 3%801 随钻堵漏剂,每间隔一小时测定其流变性能,结果见表 3: 表 3 加入不同比例的 801 后漏斗粘度的变化单位;h 2h 3h 46 28 01 52 54 01 滴流 滴流 滴流 滴流 滴流3%801 滴流 滴流 滴流 滴流 滴流8通过实验可知,在钻井液中加入 801 随钻堵漏剂,有较强的增粘作用,且三小时后粘度不再发生变化,虽然 801 的量超过 2%以后,漏斗粘度无法测得,但从实验室搅拌的情况来看,不会影响现场对钻井液的泵送。2、现场堵漏工艺1)一开一开主要进行堵漏工艺(方法)的探索,为二开及深井段快速堵漏作准备,①钻井液体系的更换一开刚开始按设计采用低密度淡水聚合物泥浆开钻,2000年 1 月 7 日在对第二漏层(次堵漏失败以后,决定对钻井液体系进行更换。取山脚对应层位的岩样做化验分析和浸泡实验,结果见表 4 和表 5:表 4:岩样中膏盐含量化学成份 岩样浸泡实验结果分散介质组成 浸泡结果清水 4钟裂,溶9清水+03%蚀盐水 微裂,微剥蚀从表 4 和表 5 可以看出,岩样中 量较多,岩样在淡水中裂解、剥蚀甚至溶解,而在盐水中则剥蚀情况不大,于是决定采用盐水强钻,而在强钻过程中卡钻事故频频出现,经研现场专家组研究,决定改用盐水泥浆和盐水桥浆,具体方法是在预水化好的淡水浆中加入 65%的盐水,在盐水浆中加入堵漏材料,配成盐水桥浆。盐水浆的性能如下:表 6 盐水浆性能项 目ρg/水化淡水浆 0 210%预水化淡水浆+65%饱和盐水+10%②堵漏工艺(方法)的探讨a 桥堵漏层:0%淡水聚合物浆 25%5%4%石棉+2%棉籽壳+1%锯末10性能:ρ3=g/A:滴流;效果;注桥浆 8 m 见返,成功。b 化学交联堵+桥堵在第二漏层(,多次运用不同比例的桥堵失败以后,决定采用化学交联堵桥堵的方法。配方:水 22%5% +5%棉籽壳性能:ρ=g/A:滴流;效果;注交联桥浆 15 见返,30注泥浆 12 见返,失败。c 盐水浆桥堵漏层:水浆 25%1%石棉+2%棉籽壳+2%云母性能:ρ=A:滴流;效果;注桥浆 24.6 返,但循环有漏失。d 井口调配水泥堵漏层: 2粉+50%普通水泥+籽壳+桃壳+少许纤维袋子和白棕绳效果;侯凝 16h 后,下钻探得水泥面 在钻塞过程中又漏失。e 桥堵+水泥复合堵11漏层:水浆 35%6%核桃壳+3%石棉+棉性能:ρ=A:滴流;过程;先注桥堵浆 15 大泵间隙关挤(加压) ,然后用水泥车注胶状水泥浆(加入水玻璃 )23.8 凝。效果;下钻探得水泥面 塞过程中不漏。至此,适用于本井的堵漏方案基本确定,即采用桥堵+水泥复合堵工艺,在后来的施工中取得了很好的效果,略举例一、二,如下:在第七漏层(243,先注桥浆 28用水泥车注水泥浆 7 凝 16h,灌泥浆 18 返,钻塞过程中不漏。在第十一漏层(534,先注桥浆 16用水泥车注水泥浆 7.7 凝 16h,灌泥浆 28 返,钻塞过程中不漏。2)二开①钻井液体系的更换二开在一开摸索的基础上采用了桥堵+水泥复合堵工艺,在堵漏方面节约了时间,提高了堵漏效果。现对二开堵漏的情况,举例如下:12漏层:浆 24%核桃壳+3%石棉+3%石棉性能:ρ=A:滴流;过程;先注桥堵浆 17中注 见返) ,用大泵间隙关挤(加压) ,然后用水泥车注水泥浆 8.4 凝。效果:下钻探得水泥面 塞过程中不漏,挤 0.8 浆憋压,压力 0 .8 .0 稳。从上可以看出,随着井深的不断增加,仅仅堵漏成功还不够,必须提高地层的承压能力。因此,在成功堵漏的基础上,对防漏(新漏层和二次漏)工作提出了更高的要求。经过现场专家组研究,决定采用 3~5%的随钻桥浆进行钻进,即在淡水聚合物中加入 3~5%801、细颗粒堵漏剂进行钻进,并在钻进过程中按比例补充堵漏剂,这样即提高了地层承压能力,又起到了很好的防漏堵漏效果,举例如下;漏层:浆 45%核桃壳+2%锯末+1%石棉+1%能:ρ=A:滴流;过程;先注桥堵浆 157返,用大泵间隙关挤(加压) ,13然后用水泥车注水泥浆 凝。效果;下钻探得水泥面 1049m,钻塞过程中不漏,挤 0.8 浆憋压,压力 0 .5 压 10效果:二开由于采用了随钻桥浆钻进,只发现了 5 个漏层;并由于采用了桥堵+水泥复合堵工艺,堵漏次数明显减少,堵漏成功率得到提高。表 7 对一开、二开的漏失、堵漏情况进行了对比:表 7 一开、二开的漏失、堵漏情况对比:漏层,个 漏失量,平均每漏层堵漏次数,次一开 11 5 8 卡措施在加入润滑剂如 的基础上,应加强短起下钻的密度。在采用桥浆钻进时,一方面要时刻注意扭矩及摩阻的变化;另一方面要勤清理沉砂池和上水池。在强钻时,必须现准备几十方高粘泥浆。同时,井场随时应准备足够的解卡剂和解卡工具。六、结论与建议1 结论1)采用盐水强钻、盐水泥浆钻进、盐水桥浆堵漏的体系,能很好的解决本区块浅层成岩性差,在淡水中裂、溶以及14漏失的问题。2)桥堵+水泥复合堵工艺是对付本井严重井漏的较好的方法。3)采用随钻桥浆钻进,即提高了地层承压能力,又起到了很好的防漏堵漏效果。2 通过本井的实践,对本区块以后钻井工作作如下建议:1) 改变井深结构本井结构如下:一开,13 3/8″套管下至 688m;二开,9 5/8″套管下至 2830m;三开,5 1/2″套管下至4150m, (作了个人工井底) 。按照前面所述漏层分布情况及实际情况可以看出,此井身结构不太合理。一开 542在此段钻进中发生上部多次井漏;同样二开1283有漏层,而在钻进过程中发生多次井漏,这样可以采用如下措施:① 表套下至 600m;②技套下至 1400m;③至于三开长井段裸井的问题,从井实际来看,没有塌和缩径的现象,可以从技术上加以保证2)泥浆体系选择一开、二开均应采用随钻桥浆来防漏堵漏,提高地层承压能力,同时一开应尽量采用盐水泥浆体系,三开采用聚磺体系,比较合适。另外,如果有条件的话,可以利用先进的空气钻井液进行15钻进。3)在随钻防漏堵漏的基础上,采用桥堵+水泥复合堵的方法,并采用桥浆间隙关挤(加压)堵漏工艺,在对付深井长裸眼的裂缝压差漏失的堵漏过程中取得了良好的效果。4)从该井的系统工程分析, 深井长裸眼的堵漏工作有较大的难度和风险性,要找准漏层,是处理井漏时遇到的最大难题。5)长裸眼井段“试压堵漏”难度大,只要选择适当的堵漏剂和处理措施,就有利于加快钻速,提高防漏堵漏效果。6)在防漏方面,在工艺上还应要求,均匀下钻,缓慢开泵,分段循环等工艺方法来减少引起的压力激动,起钻时勤灌泥浆,保证井壁不因额外因素而膨胀、收缩,进而发生地层缝隙中堵漏物的吞吐而漏。 7)在保护油气层和防漏堵漏同时并举的情况下,可采用欠平衡钻进工艺,确保一箭双雕。8)在以后如果大量开发,可采用小井眼技术,减少井漏面积,从而减少工作量和成本。参考文献1、徐同台、刘玉杰、北京:石油工业出版社,钻井液与完井液》3、钻井液与完井液》4、钻井液与完井液》作者简介 王祥武。1966 年 5 月出生,高级工程师,1988 年毕业与西南石油学院,从事钻井液技术工作,现任青海石油管理局井筒服务公司油化分公司经理。
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