大位移定向井钻井液技术概述.doc

大位移定向井钻井液技术我们大港油田大位移定向井工艺技术起步于一九九一年，大位移定向井具有造斜点浅、造斜率高、井斜较大、井底水平位移大、稳斜井段较长等特点，因此,在大位移定向井施工中对钻井液的携砂、井壁稳定和润滑防卡性能提出了更高的要求。从一九九一年到二零零零年已完成位移大于1000m的大位移定向井六十九口,其中最大井斜角为76.000,井底最大水平位移为2279.38m。多年来,我们的大位移定向井钻井液技术经历了研究、发展、完善三个发展阶段,已形成了一整套比较完整的钻井液工艺技术。一、钻井液体系的选择由于大位移定向井钻井施工工序多，周期长，因此，对钻井液的要求较高。总结多年的大位移定向井钻井施工经验,我们总结出大位移定向井钻井液体系选择必须遵循性能稳定周期长、抗污染能力强、配伍性好、性能容易调整、适应所钻地层的原则。根据大港油田的地层特性，我们确定了大位移定向井钻井液体系为：上部地层(平原组、明化镇组、馆陶组、东一段、东二段地层)井段采用聚合物钻井液,下部地层(东三段、沙河街组等地层)井段要针对不同地区、不同的地层特性选择相应的钻井液体系，主要包括抑制性钻井液、聚磺钻井液、硅基防塌钻井液等类型。有机硅防塌钻井液体系是我们油田在上世纪九十年代的研究成果，它的主要处理剂为硅稳定剂、硅稀释剂、硅腐钾，体系兼顾分散性钻井液体系与聚合物钻井液体系的优点，同时具有防塌效果好、固相容量高、抗温能力强以及润滑效果好等优点，有效地解决了我油田沙河街地层井壁坍塌的技术难题。自一九九三年以来采用该钻井液体系完成了大位移定向井41口，最大井斜76度（红9-1井），最大位移1852.91m（板65-1井）取得显著的效果。自该体系研究成功以来，它已经成为我们大港油田施工大位移定向井首选钻井液体系。二、大位移定向井钻井液技术1.井眼净化(1)保持钻井液具有良好的流变性能,在兼顾钻井液其它性能的情况下,提高钻井液的携砂能力,降低钻屑的垂沉速度。根据大港油田高难度定向井的现场施工经验,钻井液动塑比控制在0.35-0.65Pa/mPa.s之间就能基本满足正常携砂的需要。(2增大钻井液排量,提高钻井液的环空上返速度。根据近几年的施工经验,在215.9mm井眼中,钻井液排量不能低于30L/s,能达35L/s效果最好。(3)搞好短起下钻具。在正常情况下,对于井斜小于35、裸眼井段小于1000m、地层较软的井眼,每钻进200-300m短起下一次钻具是比较经济的;对于井斜小于40、裸眼井段较长、地层较硬的井眼,每钻进150-200m左右短起下一次钻具是比较适宜的；对于井斜大于40、地层较硬、裸眼较长的井眼,每钻进100-150m或连续钻进24小时就必须短起下钻一次,而且每间隔2-3次短起下钻就应进行一次距离较长的短起下钻。每次起下钻前后都必须充分循环钻井液。（4）用好固控设备，保证入井钻井液清洁。2.井壁稳定(1)选用适当的钻井液密度,提高钻井液对井壁的支撑能力。一般情况下,钻井液密度必须大于地层坍塌压力。(2)严格控制钻井液滤失量,特别是高温高压滤失量。施工实践发现,在钻井液中加入适量的磺化沥青等沥青类防塌剂效果较好。(3当钻至易塌地层时加大钻井液中防塌剂的用量,可以有效地防止井壁现塌。3.润滑防卡(1)改善泥饼质量,降低摩阻系数。因为泥饼质量愈差,摩阻系数愈大,发生粘附卡钻的几率越大。对于探井,在钻井液中加入1-1.5%磺化沥青,可保持高质量的泥饼;加入2-3%低荧光润滑剂,可降低摩阻。对于生产井,加入1-2%磺化沥青,混入6-8%原油,可保持钻井液具有高质量的泥饼和良好的润滑性。(2)选用适当的流变参数和环空返速,配合适时的短起下钻,可延缓钻屑沉积床的形成;尽量保持井眼清洁,可以有效地防卡。在215.9mm井眼中,环空返速不能低于1.00m/s,最好能达到1.20m/s,以实现紊流携砂,钻井液动塑比控制在0.35-0.65Pa/mPa.s,可以较好地清洁井眼。(3)选用适当的钻井液密度,使之既有利于井壁稳定,又可避免钻井液液柱与地层之间压差过大而造成压差卡钻,使用好净化设备,及时清除钻井液中的有害固相,以降低泥饼摩擦系数。(4)钻井时转盘扭矩大,起下钻附加拉力大时,可在钻井液中加入0.5-1%固体润滑剂。4、油层保护（1）进入目的层前对钻井液进行改造，降低钻井液中的固相含量，补充相应的处理剂，降低钻井液的滤失量，特别是高温高压滤失量，加入与油层孔喉直径匹配的暂堵剂，将钻井液转化为保护油层钻井完井液。（2）钻进过程中根据钻井速度补充油层保护剂和其它处理剂，保持良好的钻井完井液性能，尽量避免事故复杂的发生，加快钻井速度，缩短油层浸泡时间。三、现场应用大港油田的大位移定向井钻井工艺技术起步于一九九一年,十多年来,经过我们不懈的探索和总结，大位移定向井的井眼净化、井壁稳定和润滑防卡等技术难点已基本解决,已形成一整套适应不同地区、不同井别的大位移定向井钻井液工艺技术,在现场应用中取得良好的经济效益和社会效益。从一九九一年到二零零零年我们所施工的大位移定向井统计见附表，各井段钻井液工艺技术概括如下。1.一开井段采用预水化膨润土浆,钻完后必须大排量洗井,起钻前注入粘度为2535S的钻井液,以利于表层套管的下入。2.二开井段采用聚合物钻井液。对于流沙层较厚的地区(如张巨河等)可以用一开膨润土浆钻完水泥塞后全部替掉,然后再用优质预水化膨润土浆进行二开预处理;对于其它地区可以直接用一开膨润土浆进行预处理。预处理的基本配方为膨润土浆+0.3-0.5%高分子量聚合物+0.5-1%中分子量聚合物+0.5-1%磺化沥青本井段钻井液的维护:每钻进1m补充2-3kg聚合物(如井眼伊444.5mm,高分子量：中、低分子量聚合物为1:2),保持钻井液具有强的抑制地层造浆能力,用XY-27配合水调整钻井液的流变参数,以保证井下安全;保持高质量的泥饼,控制粘度为40-50s,滤失量小于10mL,在进入造斜井段前向钻井液中加入适量润滑剂(生产井可加入6-8%原油,探井加入1-2%水基润滑剂等,使钻井液摩阻小于0.10,以满足造斜、增斜、稳斜井段各种施工的需要。3.三开井段根据地层情况使用聚合物钻井液和防塌钻井液。三开前对二开完井钻井液进行改造,一方面加水降低钻井液中的固相含量和膨润土含量,以利于三开井段钻井液的维护；另一方面,补充部分处理剂以满足三开钻进施工的需要。本井段钻井液的维护：东三段地层前仍使用聚合物钻井液,其维护处理按二开井段进行,维护钻井液中聚合物总量在0.5-0.8%,减少钻井液中高分子量聚合物的含量,增加磺化沥青的用量;进入东三段地层后,在2-3个循环周内将钻井液转化为防塌钻井液,控制钻井液动塑比大于0.35Pa/mPa.s,钻进时若携砂效果仍不理想,可用稀或稠段塞钻井液洗井,钻进时若转盘负荷大,起下钻附加拉力大,可在钻井液中加入0.5-1%塑料微珠或0.5%极压润滑剂,以保证井下安全。4.四开井段采用防塌钻井液体系,钻井液类型视具体情况而定。四开前对三开钻井液进行改造,将各项性能调整到设计要求,四开钻水泥塞时补充适量纯碱以防止水泥污染钻井液。本井段钻井液的维护:用水配合相应的降粘剂调整钻井液体系的流变参数,保持动塑比在0.35-0.65Pa/mpa.s之间,以利于井眼携砂。根据需要加入相应的防塌剂,控制滤失量小于6mL,高温高压滤失量小于15mL, ,适当增加润滑剂用量,控制泥饼摩阻系数小于0.08。根据地质预告,进入油层前将钻井液改造为保护油层完井液。5.中途完钻及完井工作中途完井及完钻前50-10Om调整好钻井液性能,补充各种处理剂,起钻电测前在裸眼井段打入含1-1.5%粗颗粒塑料微珠的封闭钻井液,以利于电测,下套管前采取同样措施,以保证下套管顺利。四、认识1.大位移定向井施工中,选择合理的流变参数,采用适当的钻井液环空返速,配合适时短起下钻具是解决井眼净化的三项主要技术措施,三者缺一不可。2.选择适当的钻井液体系,配合适当的钻井液密度可以解决大位移定向井的井壁稳定问题。3.用低荧光润滑剂可以解决大位移定向探井的润滑问题,用原油或乳化渣油配合固体润滑剂可以解决大位移定向生产井的润滑问题。4.要保证大位移定向井的顺利施工,还必须使用好四级净化装置。附表 1991-2000年大港油田大位移定向井统计表序号井号井深 m最大井斜 度井底位移 m 钻井液类型完井时间1张17-13933.8850.002279.38聚磺钻井液1991年2歧110-235613130113046抑制性钻井液1991年3塘18-237112810105090抑制性钻井液1991年4板19-334653230120390抑制性钻井液1991年5白15-235603000133846抑制性钻井液1991年6板74-236703800155994抑制性钻井液1991年7白20-337143800118487抑制性钻井液1992年8张14-138844000173300抑制性钻井液1992年9张19-133413600134600抑制性钻井液1992年10张18-140774700216789抑制性钻井液1992年11港深3-140952600100800抑制性钻井液1993年12塘20-233593700143489抑制性钻井液1993年13歧120-138002900108703抑制性钻井液1993年14板深88-144142600112784硅基防塌钻井液1993年15板深82-142501930105701硅基防塌钻井液1993年16板深67-140242800104948硅基防塌钻井液1994年17塘36-141673600116796硅基防塌钻井液1994年18张18-237832900115370抑制性钻井液1994年19长23-1740502650106013硅基防塌钻井液1994年20板深54-236003100102572抑制性钻井液1994年21板深2-135403450126885硅基防塌钻井液1994年22板深38-136276375116300硅基防塌钻井液1995年23港深44-140713200121614硅基防塌钻井液1995年24张20-3032884800158589抑制性钻井液1995年25长25-1540292118114079抑制性钻井液1995年26板深2-337823300128779硅基防塌钻井液1995年27红2-138743550147376抑制性钻井液1995年28红5-129333750114150抑制性钻井液1995年29白10-341003350141260硅基防塌钻井液1995年30塘42-138843800159180抑制性钻井液1995年31塘42-336142530105194抑制性钻井液1996年32板深66-143984800125033硅基防塌钻井液1996年33红7-127093875117518抑制性钻井液1996年34张36-6035294200143558抑制性钻井液1996年35板65-237882700112884硅基防塌钻井液1996年36板65-13867.1139.001852.91硅基防塌钻井液1996年37河55-2730442800105004硅基防塌钻井液1996年38塘32-140042350106439硅基防塌钻井液1996年39塘39-339124200169786硅基防塌钻井液1996年40中10-61-229663600117405硅基防塌钻井液1996年41港95-1638783300148828抑制性钻井液1996年42红203225144825113018硅基防塌钻井液1996年43红24-2827225700143679硅基防塌钻井液1996年44板834-2K38305000118303抑制性钻井液1996年45红22-3826424500131685硅基防塌钻井液1997年46红22-3426604200133300硅基防塌钻井液1997年47红22-3225674850125872硅基防塌钻井液1997年48板深68-142303050117778硅基防塌钻井液1997年49红11-138183650142772硅基防塌钻井液1997年50塘26-135003483116744硅基防塌钻井液1997年51张23-133923350101784硅基防塌钻井液1997年52板834-534773050107154硅基防塌钻井液1997年53塘28-141662550119666硅基防塌钻井液1997年54塘42-239753400135907硅基防塌钻井液1997年55板深5-243322875101674硅基防塌钻井液1997年56板深3-243503534158220硅基防塌钻井液1997年57红9-12300.5876001727.57聚合物钻井液1997年58塘28-242692650103422硅基防塌钻井液1998年59港深58-144133107107300硅基防塌钻井液1998年60塘41-141763088139200硅基防塌钻井液1998年61白8-239884050142342硅基防塌钻