肯基亚克油田钻井液技术.doc

肯基亚克油田钻井液技术范作奇 1 逯登智2 林建强3（青海油田井筒服务公司 甘肃敦煌）摘要：西哈萨克斯坦滨里海盆地东缘肯基亚克构造带上的肯基亚克油田，因地址情况极为复杂，喷、漏、塌、卡等复杂事故频繁发生，钻井成功率极低。选用两性离子聚合物（聚磺）钻井液体系及配套技术，克服了大尺寸井眼大段泥岩的造降、井壁稳定、高密度盐水钻井液的流变性控制、漏喷同层的压力控制等复杂问题。关键词：管理 技术 高密度 复杂一、引言根据所钻哈萨克斯坦肯基亚克油田区域的地层特点，对于钻井和泥浆工艺可能存在的潜在隐患：巨厚盐层溶解、塑性变形及硬石膏吸水膨胀所带来的井眼失稳及盐、石膏对泥浆性能的破坏；斜井段钻具贴靠井壁与高压差引起的压差卡钻；高密度、高矿化度条件下泥浆流变性调整和大斜度井眼钻屑的携带；漏喷同层安全密度的控制（防漏、防喷）和油气层保护；硫化氢对钻具的腐蚀。鉴于上述问题，要求选用的泥浆体系突出下述技术特性：强的抗盐、钙能力和良好的抑制性；优异的润滑防卡能力；优异的流变特性，避免斜井段岩屑床的形成；合理的颗粒粒级分布，良好的封堵能力，以实现保护油层的屏蔽暂堵功效；良好的防硫除硫特性及对钻具的防腐；高密度、高矿化度条件下良好稳定的综合性能，避免泥浆密度的大幅波动诱发漏、喷等复杂情况。为此，选用具备上述特性的“两性离子聚合物泥浆+两性离子聚磺（饱和）盐水泥浆”体系。二开前将泥浆转化为含盐量饱和的盐水泥浆，保持下部井径规则，避免盐溶形成“大肚子”井眼。通过在体系中加入封堵防塌剂增强体系的防塌能力。采用液体润滑防卡剂与固体润滑剂复配使用，强化泥浆的润滑防卡能力。油层前采用屏蔽暂堵技术改造井浆为保护油层的钻井完井液。体系方案如下：井眼尺寸（mm）层位井段(m)泥浆密度(g/cm3)泥浆体系660.4Q+K0-601.05-1.12两性离子聚合物泥浆444.5K+J+T160-6501.05-1.15两性离子聚合物泥浆311.1下二叠P1K650-37811.25-1.85两性离子聚磺饱和盐水泥浆215.9下二叠KT-I+石炭KT-3781-45331.92-2.02两性离子聚磺盐水屏蔽暂堵防卡泥浆二、施工方案1、导管（0-60米）1.1般土浆的配制：开钻前配制100m3般土浆。配方为：清水100m3+纯碱700kg+土10T，充分循环均匀，静置水化24小时。1.2泥浆预处理：开钻前，必须对般土浆进行预处理。配方为：100m3般土浆+0.3%FA-367+0.3%XY-27处理方案为:50m3清水+500公斤FA-367+500公斤XY-27与100m3般土浆混合。1.3泥浆维护：开钻后，用FA-367：XY-27=1：1的比例配成1%的浓度复配胶液处理。即：清水10m3+50kgFA-367+50kgXY-272、一开（60-650）2.1一开泥浆的准备导管固井时要做好泥浆的防水泥污染和回收工作，用导管井浆进行一开。2.2一开泥浆维护一开泥浆维护处理的重点是控制地层造浆及保持合适的流变参数。应充分发挥四级固控设备的效能，控制劣土含量，为二开泥浆打下良好的基础，处理上采用等浓度处理法，保持泥浆中各种处理剂的有效浓度，尤其是胶液中的FA-367浓度不能低于0.5%。胶液配方为：FA-367：XY-27=1：1（1%浓度）或FA-367：XY-27：JT-888=1：1：1（1.5%浓度）即：清水10m3+50kgFA-367+50kgXY-27或清水10m3+50kgFA-367+50kgXY-27+50kgJT-8883、二开（6503781米）3.1二开饱和盐水泥浆的准备 二开后，很快就进入下二迭孔谷组盐层，为防止盐层大量溶解，上部泥岩、砂岩地层失去依托而垮塌，二开前应在一开泥浆基础上，加盐将其转化为饱和盐水泥浆。方法是：二开前，下钻至套管鞋处循环泥浆，泥浆总量约为150方，在循环过程中加入胶液30方，胶液配方为：清水30方+500公斤FA-367+500公斤XY-27+500公斤JT-888。然后通过水力混合漏斗按循环周均匀加入3%即6吨SMP-2。在此基础上，加盐35%使泥浆中含盐量达到饱和，加烧碱调整PH值，在加盐的过程中如粘度、切力偏低，可干加JT-888、CMC护胶，干加FA-367提高粘度、切力。注意在转化前必须清理泥浆罐。 二开泥浆配方为：67%般土 + 0.2%纯碱+ 0.3%烧碱+ 0.81.0%FA-367 + 0.50.6%XY-27 + 1%JT-888 + 0.5%CMC + 3%SMP-2 + 35% NaCl；转化后应达如下性能: 钻井液密度（g/cm3） 1.251.32 PH 7.08.0漏斗粘度 (s) 6080 塑性粘度（mPa.s） 2030屈服值 (Pa) 810 总固含 (%) 20MBT般含（g/L） 4555 静切力(Pa) 13/310API滤滤失量量（ml/30min） 5 Cl-含量（ppm）2二开泥浆的维护二开井段主要为巨厚岩盐层夹石膏层，偶夹陆源碎屑岩，地层基本无造浆性，在钻进过程中泥浆中的粘土颗粒会逐步消耗，同时泥浆中的粘土颗粒受电解质影响，胶体分散性和聚集稳定性被削弱，情况严重时，泥浆失去结构特性，以至难以悬浮加重剂，因此维护处理的重点是保护泥浆中粘土颗粒的胶体稳定性和保持泥浆中粘土颗粒的合适含量，提供钻井泥浆必须的携带和悬浮能力。具体来说应通过保持泥浆中足够的处理剂含量来提高泥浆的抗盐、钙能力，并及时补充水化好的般土浆来弥补般土颗粒的消耗，保持或提高泥浆密度、切力，保证在需要加重的井段能及时提高泥浆密度，以平衡深部盐层井段的变形压力。顺利钻过下二叠统（P1）孔谷阶（P1K）的复杂盐层。推荐维护处理配方和方法为：正常维护：FA-367：XY-27：JT-888=1：1：1，2.03.0%浓度复配胶液；护胶降失水：通过水力漏斗均匀干加 JT888、SMP-2、CMC；提高粘度、切力：通过水力漏斗均匀干加FA-367、CMC； 补充泥浆量：充分预水化的般土泥浆（土含量至少10%），加入前用2%SMP-2、1%JT-888 护胶预处理；3.3预水化般土浆的储备从地质设计（附表）来看，盐层厚度约为3000米左右，即使不考虑泥浆的正常耗损，仅二开后井眼的填充，即需要泥浆体积240 m3，因此二开井段需大量补充般土泥浆。为此二开前应至少准备100方般土基浆备用(土含量为10%).配方为：清水100 m3 + 纯碱600Kg + 烧碱100Kg + 般土10 T加入井浆之前，用3%SMP-2、1%JT-888 护胶预处理；34提高泥浆粘度、切力的方法在盐层中钻进，易出现泥浆粘度、切力低，加重困难，可采用补充10%预水化土浆(用SMP、JT-888护胶)，同时从水力混合漏斗干加0.5%SMP-2、0.2%CMC，0.3%FA-367的方案处理。在盐层或石膏层钻进，每天应加入适量烧碱和纯碱，以维持合适的PH值和沉除钙离子。35泥浆密度的确定泥浆密度以能够平衡盐层侧压力为原则,根据井下情况适时提高泥浆密度，但开始加重的井深不应晚于2200米；加重前在泥浆中加入2%的润滑剂HY-203，降低摩阻系数，改善泥浆润滑性，预防压差卡钻。4、三开（37814533米）4.1三开泥浆的准备原则上用二开泥浆作三开基浆，但因二开泥浆工作周期较长，坂土含量高，不能适应三开的高密度泥浆要求，根据二开泥浆情况用适量胶液作稀释处理，以保证三开深井段的泥浆质量。具体方法是，固井后，除套管内泥浆外（约150方），循环罐内泥浆全部转入储备罐作备用泥浆并清罐，然后配制胶液。4.2胶液的配制三开前配制30-50 m3胶液。配方为：清水30 m3 + 225Kg FA-367 + 300Kg XY-27 +225Kg JT-8884.3三开泥浆预处理按循环周加入胶液，并通过水力混合漏斗干加1-2吨SMP，加重使密度达到1.92 g/cm3。按设计要求调整最终的泥浆性能,然后三开44三开泥浆配方及性能三开泥浆配方为：34%般土 + 0.2-0.3%纯碱+ 0.2-0.3%烧碱+ 0.5-0.75%FA-367 + 0.6-0.8%XY-27 + 0.5-0.6%JT-888 + 3%SMP-2 +2%EP-1 +3%ZD-1 + 2022% NaCl；三开泥浆性能为：钻井液密度（g/cm3） 1.922.02 PH 79.5漏斗粘度(s) 70120 塑性粘度（mPa.s） 6080屈服值(Pa) 1020 总固含(%) 40MBT般含(g/L) 3040 静切力(Pa) 25/1020API滤失量（ml/30min）4 Cl-含量（ppm） 1410415104HTHP滤失量（ml/30min）10 泥饼摩察系数Kf 0.084.5三开泥浆维护三开泥浆维护处理的重点是保持泥浆在三高（高密度、高温、高矿化度）条件下良好稳定的性能，包括泥浆的热稳定性、防卡、防塌能力和流变性，避免因泥浆性能的大幅度波动诱发漏、喷、塌等井下复杂事故。要保持泥浆性能的稳定，关键是作好以下三点：1、保持泥浆中含盐量的稳定；2、保持泥浆中各种处理剂浓度的稳定；3、充分高效的使用机械固控设备，减少地层钻屑在泥浆中的积累；为此三开泥浆必须采用等浓度维护处理法，即加入泥浆中的胶液，其含盐量和主要处理剂的浓度应与泥浆中的含盐量和处理剂浓度相当,尤其是胶液中FA-367的含量应保持在0.5%左右。同时强化振动筛的使用，筛布规格至少为110目或更细。推荐的维护处理配方为：清水20 m3 + 4.0吨NaCl + 100Kg FA-367 + 200Kg XY-27 + （100 Kg JT-888） + 600 Kg SMP-2为此三开泥浆必须采用等浓度维护处理法，即加入泥浆中的胶液，其含盐量和主要处理剂的浓度应与泥浆中的含盐量和处理剂浓度相当.需要特别指出的是，FA-367要连续使用，全井使用，并保持合理的含量。该处理剂既可提高泥浆抑制性、包被钻屑，控制地层造浆，又可调节流型，保持泥浆良好的剪切稀释特性和控制粘土颗粒处于适度的颗粒分布状态，抑制粘土颗粒高温分散引起深井阶段泥浆流变性恶化。三、复杂情况的预防及处理1、预防压差卡钻在大斜度定向井施工中，因重力作用，钻具易贴靠在井眼下井壁上，形成大面积的接触，在压差作用极易发生压差卡钻，因此斜井施工对泥浆的防卡能力有极高的要求。本井三开后，泥浆密度高、压差大（约8Mpa）、固相含量高、裸眼井段长，尤其是斜井段较长和井斜角接近水平，压差卡钻的几率极大，能否从泥浆工艺的角度解决压差卡钻问题，关系到本井的成功与否。本井采取液体润滑剂与固体润滑剂复配的方式提高泥浆的润滑防卡能力。具体方法是：1.1在直井段钻进，以液体润滑剂为主，加量为2%。1.2进入斜井段后，加大液体润滑剂的含量至4%6%。1.3当井斜达到50度时，采用固体与液体润滑剂复合防卡。即通过水力混合漏斗在泥浆中均匀加入2%的固体润滑剂，并每日检测其含量，根据含量变化情况，及时补充。或每次起钻前，在裸眼井段注入含固体润滑剂塑料小球3%的防卡泥浆。1.4如全井泥浆加固体润滑剂塑料小球，需换用粗孔筛布，对振动筛的清除效率有一定影响，对除砂器、除泥器、离心机的工作没有影响。为避免固体润滑剂被振动筛清除，保持在泥浆中的含量，加入固体润滑剂之前，振动筛应换用20目的筛布。1.5下油层套管、取芯、中途测试等特殊作业时，应强化斜井段泥浆的防卡能力，方法是替入一段含3%塑料小球的泥浆封闭裸眼段，提高泥浆防卡能力。1.6应密切注意钻具提升阻力和钻盘扭拒的变化，如提升阻力特别是钻盘扭拒出现反常的增加，应进一步提高防卡剂的含量。1.7大斜度井发生卡钻的几率大大高于直井，因此应采取一切有效措施搞好防卡工作。在斜井段、油层段，一旦发生压差卡钻事故，为保持压力平衡，应侵泡密度与泥浆密度相同的解卡剂，避免侵泡原油引起泥浆液柱压力大幅度下降诱发其它复杂事故。2、井壁稳定该区域泥岩较为发育，尤其是三开井段，过去在该地区钻井，井塌现象较为常见，井壁稳定是该井泥浆工艺的重点。本井防塌以抑制性盐水泥浆体系，合理的泥浆密度，封堵防塌剂的使用（2%EP-1、3%ZD-1）与低的泥浆滤失量，尤其是控制低的高温高压滤失量等综合性措施为主。3、防喷、防漏、防硫化氢由于该油田下二叠系及石炭系为异常高压油气层，地层压力与漏失压力接近，钻井液密度安全窗口小，极易造成井喷、井漏同时发生。同时油层中原油和溶解气含剧毒硫化氢气体，在油层井段施工必须要作好防硫除硫工作，具体要求如下：确定合理的泥浆密度，实现近平衡（正压差）钻井是本井油层段施工的关键。应保证在压稳油气层的条件下施工，泥浆密度应控制在高于油气层压力当量系数0.070.10的范围内，并根据实际施工状况及时调整，既要避免井涌、井喷，又要防止泥浆密度过大压漏地层。加强对硫化氢报警仪器的观测和对泥浆性能的检测，尤其是注意泥浆PH值的变化，PH值反常的下降，往往是硫化氢污染引起。进入油层前，在泥浆中加入除硫缓蚀剂2ZnCO3.3Zn(OH)2 碱式碳酸锌 0.30.5%，保护钻具免受硫化氢腐蚀。钻进过程中出现气侵时，应停钻循环观察，开动除气器循环排气，同时加入消泡剂除气，恢复泥浆密度。如循环过程中，井内返出泥浆气侵现象持续存在，应考虑提高泥浆密度。在油层井段施工，应尽可能保持泥浆密度的稳定。确需加重时，要控制加重速度，并按循环周均匀加重，泥浆密度的上升幅度一般不超过0.02 g/cm3每循环周(特殊情况例外)，避免因泥浆密度过大或不均，造成地层开裂性漏失，继而诱发井喷。严格控制起下钻速度，避免因井内压力激动诱发井漏、井喷、井塌等井下复杂事故。起钻灌好泥浆，贯彻及时和等量原则。即起钻时保持连续灌泥浆，灌入泥浆体积与起出钻具体积相符，避免液柱压力下降引起严重的油气侵。钻开油层前储备泥浆密度为2.10 g/cm3的重泥浆150方，同时储备重晶石200吨。四、油层保护1、钻开油层前，按地层实际压力调整好泥浆密度，保持近平衡钻井；2、维持泥浆中大分子聚合物含量0.5%左右，始终保持体系的化学抑制环境，防止泥岩吸水膨胀造成井壁失稳。3、严格按设计控制滤失量，进入油层后造成的水缩效应，损害油气层。4、据地质预报，进入油层前50米，在泥浆中加入4%酸溶性暂堵剂ZD-1和2%油溶性暂堵剂EP-1，并随井深每增加100米各补充一吨，使体系具有屏蔽暂堵功能，实现保护油气层的目的。5、进入油气层后，保持良好稳定的泥浆性能，保证优质快速钻井的需要，尽量缩短油气层侵泡时间。五、固相控制措施1、按要求使用好配备的四级净化设备。2、在不影响泥浆正常性能的情况下，间断的往振动筛上有时间性的喷水，减少包复现象和阻塞效应，提高其处理量。3、振动筛筛布的选择，以泥浆在筛布上的覆盖面占筛布的75左右为依据，根据实际情况尽可能选择细目筛布，使用率达到100。根据实钻情况来看，三开后泥岩地层较硬，钻屑细，吸水分散性强，对泥浆流变性影响极大，因此三开井段必须使用双振动筛，选用110目或更细的筛布，尽可能的筛除钻屑，保持泥浆性能的稳定。4、除砂器底流尽可能伞状形喷雾状，杜绝绳流。使用率视密度情况而