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大斜度长裸眼定向井钻井液技术

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斜度 裸眼 定向井 钻井 技术
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【经验交流】大斜度长裸眼定向井钻井液技术赵江印1, 陈永奇1, 马玉鹏1, 刘志广1, 段正中2, 商鹏辉1, 曹志彬1(1. 渤海钻探工程有限公司第四钻井工程分公司,河北任丘 ; 2. 中石油渤海钻探工程公司长庆事业部,天津)]012,29(4):阳凹陷留楚区块大多数井为大斜度长裸眼定向井,井身剖面为“直段制、双或多靶点定向井,井身结构为二开井,井斜角在48°~56°之间,水平位移为1 000~1 597 m,裸眼段长达3 000~3 500 m,井壁不稳定,钻井难度及风险大。通过优化钻井液工艺技术,应用加有组合润滑防卡剂、防塌剂以及抗温降滤失剂和有机硅的聚磺润滑防塌钻井液,较好地满足了安全钻井要求。与该区块同类型未使用该技术的井相比,其中有7口井实现完井电测一次成功,平均井径扩大率小于10%,特别是楚29内。关键词 聚磺钻井液;大斜度井;长裸眼井段;托压;润滑防卡;井壁稳定;井眼净化;留楚区块中图分类号:  文献标识码:A    文章编号:1001012)04 来, 华 北 油 田 留 楚 区 块 长 裸 眼 大 斜 度 定 向井 钻 井 深 度 为 3 300~3 900 m, 井 身 剖 面 为“ 直 稳 ” 三 段 制、 双 或 多 靶 点 定 向 井, 大 多 数 井 的最大井斜角为 48°~56° , 水平位移为 1 000~1 597 m, 裸 眼 井 段 长 达 3 000~3 500 m, 其 中 斜 井 段 在2 000 m 以 上, 对 钻 井 液 技 术 的 要 求 高。 以 往 所 钻的 楚 46 等 6 口 大 斜 度 长 裸 眼 定 向 井, 常 发 生起 钻 遇 卡、 下 钻 遇 阻 划 眼、 卡 钻, 甚 至 发 生 卡 电 缆等 事 故 复 杂, 大 多 数 井 在 进 行 完 井 电 测 时 少 则 遇 阻3、4 次, 多 则 遇 阻 8、10 次, 甚 至 采 用 钻 具 传 输 才能 完 成, 很 难 实 现 完 井 电 测 一 次 成 功, 平 均 井 径 扩大 率 为 15%~30%。 应 用 加 有 组 合 防 塌 剂、 抗 温 降滤 失 剂 和 有 机 硅 的 聚 磺 润 滑 防 塌 钻 井 液, 结 合 井 壁稳 定、 井 眼 净 化、 润 滑 防 卡 和 防“ 托 压 ” 技 术, 较好地满足了钻井要求,实现了安全、快速钻井[11 地质概况华 北 油 田 留 楚 区 块 地 层 自 上 而 下 依 次 钻 遇 新 生界 第 四 系 平 原 组 以 及 第 三 系 明 化 镇 组、 馆 陶 组、 东营 组 和 沙 河 街 组 地 层。 馆 陶 组 至 东 营 组 中 上 部 井 段地 层 中 蒙 脱 石 含 量 高, 地 层 造 浆 严 重, 尤 其 是 楚 29断 块 更 为 严 重, 钻 井 液 黏 度 和 切 力 控 制 难 度 大, 致使 细 砂 子 贴 井 壁 ; 东 营 组 下 部 及 沙 河 街 组 井 段 地 层中 黏 土 矿 物 以 伊 利 石 为 主, 易 剥 落 掉 块, 形 成“ 糖葫 芦 ” 井 眼, 导 致 起 下 钻 遇 阻 卡、 划 眼、 卡 钻 以 及完井电测困难,甚至卡电缆等复杂事故。2 壁不稳定1) 地 层 造 浆 厉 害, 黏 度 和 切 力 控 制 困 难, 细砂 子 贴 井 壁, 井 壁 不 稳 定, 井 眼 不 规 则, 完 井 电 测困 难。 采 用 抗 钻 屑 污 染 能 力 强 的 井液, 配合有机硅 控制钻井液的黏度和切力。室内对常用的沥青类防塌剂 无荧光 防 塌 剂 F 等 进 行 了 优 选。 结 果表 明,3% 3% 配, 岩 屑 的 滚 动回收率(120 ℃、 16 h)高达 防塌效果相对较 好。 因 此, 进 入 东 营 组 地 层 后 复 配 使 用 江印,工程师,1962年生,1981年毕业于华北石油学校钻井工程专业,一直从事钻井液技术管理工作。地址:河北省任丘市渤海钻探第四钻井公司泥浆技术服务中心;邮政编码 062552;电话 ( 0317) 2745054。82和 量为 3%,提高钻井液的防塌能力。2) 东 营 组 下 部 地 层 开 始 复 配 使 用 抗 温 降 滤 失剂 加量保持为 以改善泥饼质 量、 提 高 钻 井 液 的 抗 温 能 力 ; 控 制 钻 井 液 的 滤 失量 和 泥 饼 质 量, 井 深 2 700 m 后 控 制 钻 井 液 的 高温高压滤失量小于 10 钻井液性能要相对稳定,避免形成“糖葫芦”井眼。3) 钻 进 过 程 中 依 据 随 钻 地 层 压 力 监 测 系 数,选 择 钻 井 液 密 度 附 加 值 的 上 限, 及 时 调 整 钻 井 液 密度。 从 已 完 成 井 资 料 分 析 来 看, 完 井 钻 井 液 密 度 控制在 g/) 使 用 平 板 型 层 流 洗 井。 钻 井 液 上 返 速 度 控制 在 .2 m/s, 既 满 足 携 带 钻 屑 要 求, 又 避 免严重冲刷井壁。5) 完 钻 后 充 分 洗 井, 短 程 起 下 钻 至 造 斜 点,下 钻 到 底 后 循 环 至 除 砂 器 漏 斗 无 砂 子, 起 钻 前 在 斜井 段 打 入 由 防 塌 剂、 润 滑 剂 等 组 成 的 封 闭 液, 提 高完井电测成功率。压现象严重井斜角大, 裸眼段长, 钻具与井眼接触面积 大,“ 托 压 ” 现 象 严 重。 早 期 施 工 的 楚 28 平 1 井 在 钻 至井 深 2 631 m( 井 斜 角 为 38° ) 时, “ 托 压 ” 现 象 非 常严 重, 影 响 了 钻 井 工 作 正 常 进 行。 经 过 多 年 来 不 断研究, 形成了一套行之有效的定向井防 “托压” 技术。1) 在 制 订 定 向 井 井 身 剖 面 时 要 合 理, 现 场 施工 时 要 尽 可 能 保 持 井 眼 轨 迹 平 滑, 从 根 本 上 解 决 定向井“托压”问题。2) 组 合 润 滑 方 式。 在 实 际 定 向 钻 井 过 程 中,控 制 定 向 井 的 井 眼 轨 迹 非 常 平 滑 是 十 分 困 难 的, 尤其 是 在 地 层 倾 角 变 化 大 和 方 位 漂 移 严 重 的 地 层 更 是如 此。 一 旦 不 平 滑 的 井 眼 轨 迹 形 成, 则“ 托 压 ” 问题 就 会 出 现。 以 原 油 为 代 表 的 传 统 润 滑 方 式, 当 原油 的 加 量 超 过 10% 后, 虽 然 泥 饼 摩 擦 系 数 可 以 降至 内, 但 易 导 致 泥 饼 发 虚, 严 重 时 则 形 成 泥饼 脱 落, 使“ 托 压 ” 问 题 变 得 更 严 重。 因 此, 要 采用 组 合 润 滑 方 式 来 加 以 缓 解。 实 践 表 明, 以 液 体 润滑 剂 为 主, 再 通 过 添 加 极 压 液 体 润 滑 剂、 极 压 固 体润滑剂和乳化石蜡等润滑方式, 可以有效地缓解 “托压”现象。3) 保 持 井 眼 清 洁、 泥 饼 质 量 薄 而 坚 韧。 钻 井液 上 返 速 度 控 制 为 .2 m/s, 提 高 钻 井 液 的 携带 和 悬 浮 能 力, 防 止 产 生“ 岩 屑 床 ” ; 使 用 善 泥 饼 质 量, 配 合 四 级 固 控 设 备, 降 低 钻 井 液 中劣质土的含量。4) 优 化 钻 具 组 合 和 钻 进 方 式。 尽 量 减 少 钻 铤的 使 用 数 量, 增 加 加 重 钻 杆 的 使 用 数 量, 尤 其 是 使用 头 进 行 增 斜 作 业 造 成 严 重 “ 托 压 ” 时 应 改用 牙 轮 钻 头 ; 在 调 整 井 斜 时 尽 可 能 采 用 滑 动 钻 进 和复合钻进相结合的方法, 避免大段连续的滑动钻进。5) 每 钻 进 500 m 左 右 进 行 一 次 短 程 起 下 钻,减 少 岩 屑 床 的 形 成。 钻 井 液 维 护 处 理 要 做 到 及 时 补充润滑剂、 加入高效携砂剂、 密切监测钻井液性能。3 钻井液应用技术 以 典 型 井 楚 29 为 例, 介 绍 现 场 钻 井 液应 用 情 况。 楚 29 位 于 留 楚 区 块 楚 29 断 块,是 一 口“ 直 - 增 - 稳 ” 三 段 制 双 靶 点 定 向 井, 完 钻层 位 为 沙 河 街 组 地 层, 一 开 采 用 φ 444.5 头钻 至 井 深 404 m, 下 入 φ 339.7 层 套 管 至 井深 m, 二 开 采 用 φ 215.9 头 钻 至 完 钻井 深 3 820 m, 最 大 井 斜 角 为 , 水 平 位 移 为 1 m, 裸眼段长达 3 m, 其中斜井段长2 525 m。 二开采用含有机硅的聚磺润滑防塌钻井液,其配方如下。4% 膨 润 土 +%%%%井液维护处理该 井 二 开 后 钻 至 井 深 1 295 m 开 始 造 斜, 至 井深 2 625 m 完 成 增 斜, 其 后 稳 斜 至 完 钻, 钻 井 作 业全部是在裸眼段进行。钻井液维护处理措施如下。1)二开前加入 200 00 井 浆 进 行 预 处 理。 钻 进 过 程 中 使 用 主 体 高 聚 物 被 抑 制 钻 屑 分 散、 辅 助 高 聚 物 制 钻 井 液 滤 失 量, 辅、 主 高 聚 物 的 复 配 比 例 为 : 井深 2 500 m 前为 ( 1~3)∶ 1 ; 2 500~3 300 m 井段为( 3~5)∶ 1 ; 井深 3 300 m 后为 ( 5~8)∶ 1。2) 造 斜 后 一 次 性 加 入 6 其 后 每 隔2~3 d 补 充 一 次 ; 井 斜 角 大 于 30° 以 后 为 了 提 高 润滑 防 卡 效 果, 交 替 加 入 1%并 根 据 进 尺 及摩 阻 的 变 化 情 况 采 用 少 量 多 次 的 方 式 补 充 赵江印等:大斜度长裸眼定向井钻井液技术83止发生严重“托压”现象。3) 井 斜 角 大 于 30° 后 每 钻 进 100~200 m 补 充50 色正电胶 提高钻井液携带悬浮效果,同 时 工 程 上 控 制 钻 井 泵 排 量 为 30~32 L/s, 每 钻 进500 m 短 程 起 下 钻 一 次, 防 止 产 生 岩 屑 床。 钻 至 井深 3 200 m 配 合 有 机 硅 降 黏 剂 防 止 钻 井 液黏 度 过 高 ; 钻 至 井 深 2 500 m 开 始 逐 渐 加 入 防 塌 剂保持其含量为 4%,确保井壁稳定 ; 钻至井深 2 700 m 开始补充 高钻井液抗温能力,改善泥饼质量。4) 严 格 控 制 钻 井 液 性 能。 井 深 2 700 m 前 控制 钻 井 液 漏 斗 黏 度 小 于 40 s, 完 钻 前 漏 斗 黏 度 小 于 50 s, 防 止 细 砂 子 贴 井 壁 ; 控 制 钻 井 液 失 量小于 4 温高压滤失量小于 10 井斜角大于 30° 以 后 控 制 φ3读 数 为 3~4, 控 制 动 塑 比 大 于 a/s、泥饼摩擦系数小于 ) 加 重 前 离 心 机 要 连 续 使 用, 加 重 后 离 心 机使用率不低于 70%,及时清除劣质土含量。6) 完 钻 后 充 分 洗 井, 短 程 起 下 钻 60 柱 至 井 斜角 为 25° 左 右, 下 到 底 循 环 返 出“ 虚 泥 饼 ” ,2 个循 环 周 后 再 次 短 程 起 下 钻 50 柱 拉 井 壁, 确 保 井 眼清 洁 和 畅 通。 起 钻 前 在 斜 井 段 打 入 高 质 量 的 封 闭 液 ( 加 入 1 000 塑 料 球 2 000 ,确保完井电测顺利进行。该井钻井周期为 d,建井周期为 27 d,事故 复 杂 时 间 为 零, 完 井 电 测 一 次 成 功, 平 均 井 径 扩大率为 易塌段 ( 2 488~3 820 m) 平均井径扩大率也只有 其钻井液性能见表 1。表 1 楚 29钻井液性能井深 /mρ/g/a/15 8 7 6 75 0 9 7 60 1 0 7 97 5 1 8 00 9 2 11  应用效果2011 年 应 用 加 有 组 合 防 塌 剂、 抗 温 降 滤 失 剂 和有机硅的聚磺润滑防塌钻井液, 结合组合润滑防卡、井壁稳定及井眼净化和防 “托压” 技术, 实现了安全、快速钻井。 与该区块同类型未使用该技术的井相比,完 成 的 15 口 长 裸 眼 大 斜 度 定 向 井 平 均 钻 井 周 期 缩短 了 建 井 周 期 缩 短 了 完 井 电 测 时间 缩 短 了 传 统 电 缆 测 井 完 成 率 为 其 中 有 7 口 井 实 现 完 井 电 测 一 次 成 功, 平 均 井 径 扩大 率 小 于 10%, 特 别 是 楚 29 等 7 口 井 平 均井径扩大率控制在 6% 以内。4 认识与建议1. 留 楚 区 块 大 斜 度 长 裸 眼 定 向 井 应 用 加 有 复 配防 塌 剂、 抗 温 降 滤 失 剂 和 有 机 硅 的 聚 磺 润 滑 防 塌 钻井 液 体 系, 结 合 润 滑 防 卡、 井 壁 稳 定 及 井 眼 净 化 和防“ 托 压 ” 工 程 技 术, 较 好 地 满 足 了 钻 井 要 求, 实现了安全、快速钻井。2. 大 斜 度 长 裸 眼 定 向 井 要 确 保 钻 井 液 性 能 稳定, 在 钻 进 易 塌 层 前 及 时 加 入 足 量 的 防 塌 剂, 并 不断 补 充 保 持 其 含 量, 严 格 控 制 高 温 高 压 滤 失 量, 保持 井 壁 规 则。 同 时 严 禁 定 点 循 环 钻 井 液, 以 免 高 速旋转的螺杆形成台阶,影响完井电测作业。3. 大 斜 度 长 裸 眼 定 向 井 的“ 托 压 ” 问 题 需 要 共同 努 力 加 以 解 决。 就 钻 井 液 而 言, 需 要 复 配 应 用 极压 液 体 润 滑 剂、 固 体 润 滑 剂 和 乳 化 石 蜡 等 润 滑 剂,提前处理、勤维护,以有效缓解“托压”现象。4. 加 强 固 控 设 备, 尤 其 是 离 心 机 的 使 用, 配 合有 机 硅 稀 释 剂 严 格 控 制 钻 井 液 黏 度, 尽 可 能 使 用 较低的 钻井液黏度钻进,防止钻屑贴井壁。参 考 文 献徐 同 台, 蔡 利 山, 林 永 学, 等 . 大 位 移 井 钻 井 液 技 术 综[1] 述 [J]. 钻井液与完井液,2010,27(3) : 印 , 吴 廷 银 , 梁 志 强 , 等 . 有 机 黑 色 正 电 胶 钻 井 液 在[2] 华 北 油 田 的 应 用 [J]. 钻 井 液 与 完 井 液 , 2004, 21( 1) : 俊, 何 兴 华, 刘 绍 元, 等 . 双 靶 点 大 斜 度 延 伸 井[3] 水 基 钻 井 液 技 术 [J]. 钻 井 液 与 完 井 液,2009,26(4) : 峰 . 大 斜 度 井 保 持 井 眼 清 洁 的 有 效 方 法 [J]. 钻 井 液[4] 与完井液,2003,20(5) : , 刘 绪 全, 杨 金 荣, 等 . 辽 河 油 田 马 古 区 块 深 井 长[5] 裸 眼 钻 井 液 技 术 [J]. 钻 井 液 与 完 井 液,2011,28(2) :47收稿日期2012204辑 王小娜)
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