垦平1井钻井液技术

1、垦平 1 井钻井液技术与常规定向井相比 , 水平井具有明显的优势 : 单井产量高 , 可 钻穿多个层位的油层 , 采收率高 , 开采时间长 , 综合效益高。 所以 , 对于低产低渗透油层 , 水平井钻井具有极大的意义和价值。近年 来,在胜利油田水平井钻井数量迅速增加 , 为“三低”油藏的高 效开发提供了更为有利的技术手段。 我队承担了胜利油田一口重 点水平探井垦平 1井的施工 ,通过垦平 1井的顺利完钻 , 对该地区 水平井钻井液技术 , 取得了一些成果和经验。1 地质简况胜利油田垦平 1 井位于济阳坳陷沾化凹陷垦利断裂带垦利 潜山三台组地层高部位。油藏主要是中生界三台组的细粒砂岩。 该区块水

2、平井钻遇的地层有平原组、 明化镇组、 馆陶组、东营组、 沙一段、沙二段、沙三段、沙四段、 三台组。平原组、明化镇组、 馆陶组、东营组胶结松散 ,欠压实 ,容易发生井漏。沙一、沙二、 沙三、沙四段孔隙度大 ,渗透率高 ,而且某些地带还存在垂直和水 平的裂缝 , 容易发生渗透性漏失。2 难点分析2.1 钻井液要求低密度根据设计要求 ,全井泥浆密度控制在 1.15g/cm3 。而钻井自 然比重都可达到 1.15g/cm3 以上,油层砂岩可钻性强 ,钻时快 ,钻 屑浓度大,同时PDC钻头破岩机理与牙轮钻头破岩机理的不同: 岩屑细小 , 泥质更易分散 ,更为细小的岩屑由于药品加量不足难 于包被,劣质泥质

3、在地面沉砂池无法沉淀下来 , 造成钻井液混浊 , 故钻井液密度上升也比较快 , 而水平段钻进过程中要求钻井液密 度控制在 1.15g/cm3 以下,具有一定的困难。 因此,要求钻井液有 良好的抑制性 , 以控制钻屑分散 , 维持较低的密度。同时 , 充分使 用好固控设备 , 尽量清除钻井液中的有害固相。2.2 沙一段以上地层井壁易失稳沙 1 段上部地层地层稳定性差 , 容易坍塌。泥岩吸水分散性 强,易发生井壁垮塌 ,坍塌掉块易引起钻进过程中蹩钻 , 垮塌形成 的“大肚子”井眼 , 非常不利于携砂 , 不规则井眼对水平井段的 携带岩屑也会带来十分不利的影响。因此 , 防塌控制的好坏是直 接影响到

4、水平井能否安全施工的重要因素。2.3 摩阻控制由于有比较长一段井段井斜角从45增加到 86以上 , 垦平1井水平段的长度达到1494m,在大井斜角斜井段和水平段，钻 具与井壁的接触面积大 , 滑动钻进的阻力也大 , 而且随着钻井液 密度的上升 , 容易发生粘吸卡钻。 因此, 要求钻井液具有良好的润 滑防卡能力。 摩阻的控制能否达到要求也是一口水平井能否安全 顺利完钻的关键。2.4 钻井液携砂能力和井眼清洁由于斜井段和水平段比较长 , 千米的钻具紧贴在下井壁 , 如 果钻井液没有较强的携砂能力 , 那么很容易形成岩屑床 , 对钻具 形成嵌埋 , 造成井下复杂。所以斜井段和水平段的钻井液必须有 较

5、强的携带岩屑能力 , 防止岩屑床的形成。2. 5311.2mm 井眼大排量形成泡沫多311.2mm井眼条件下，为保证携砂能力，要求钻井排量达到 30l/s, 在大排量的情况下 , 泥浆上行速度过快 , 将产生大量气泡。 而且受到HC03污染,也易产生气泡。严重损坏了泥浆性能，造成 粘切不好控制。2.6 油层保护由于长达千米的水平段穿越多套油层 , 而后期钻井液密度容 易上升到比较大的值。打开油层到完井时间较长 , 因此油层浸泡 的时间比较长。 所以水平段钻井液密度的控制和失水量的控制均 要考虑到对油层的保护 , 密度和失水尽量控制在较小的值。同时 ,完井液的配制也要做到低污染和低损害 , 从而

6、最大可能地保护油 层。3 分段钻井液设计针对垦平 1 井钻井施工中钻井液工艺面临的技术难点 , 在以 往钻井实践经验的基础上 , 分井段选用适合的钻井液体系 , 既有 针对性 , 又可大量节省钻井的成本。3.1 表层新生界平原组 :灰黄色、棕黄色粘土 , 夹粉、细砂层 ,上部见 薄层海相沉积 , 中下部见有钙质、锰质结合 , 夹有劣质泥炭 ; 底部 为含有淡水沙层 , 与下伏地层呈角度不整合接触。 胶结松散 , 欠压 实。一开时应采用清水开钻 , 利用地层粘土自然造浆 ,提供钻井液 的粘度和切力。 钻进后期 , 适当的提高粘度 ,确保表套顺利下入井3.2 二开至造斜点该井段钻进地层为新生界明化

7、镇组 ,馆陶组 ,由于该井段设 计为不下技术套管 , 根据地层特性 , 钻井液设计为无固相聚合物 钻井液体系 , 尽可能提高钻速为下部井段的固相控制打好基础。二开后至馆陶组前 ,采用清水聚合物快速钻井液钻进 , 为保 证施工后期该井段井眼畅通 ,在钻该段地层时 , 使井眼适当的扩 径。二开后,钻井液采取清水加入 0.05%-0.1%絮凝剂PAM以大循 环的方式钻进 , 使钻屑快速絮凝沉降 , 确保这一井段较快的机械 钻速。进入馆陶组底部利用地层粘土自然造浆 ; 改小循环钻进 , 充分利用固控设备清除钻井液中的劣质固相（ 密度控制在1.10g/cm3-1.15g/cm3）,以PAM交液维护钻井液

8、性能。x3.3 斜井段斜井段钻井液体系采用低固相聚合物钻井液体系 , 此段井斜 将逐步达到水平 , 钻井液的润滑性和携砂能力十分重要 , 特别是 在造斜钻进过程中 , 排量受到限制 , 因此要求钻井液具有良好的 携砂能力。 由于禁止混油 , 所以使用的为白油润滑剂。 同时 , 适当 的提高粘度和切力并保证较好的流动性。 保持性能的稳定对于正 常钻进是很有利的。配方及性能见表 2, 根据所测的泥饼摩擦系数 , 加入白油润滑剂确保泥饼摩擦系数小于0.1 。3.4 水平段水平段采用低固相低失水低密度钻井液体系。 在斜井段钻井 液的基础上 ,加入助剂适当提高体系的粘度和切力 , 逐步改造为 水平段钻井

9、液 , 同时充分使用固控设备 , 控制密度和失水 ,保护油 层。配方见表 3:x4 垦平 1 井钻井液处理与维护4.1 一开 (0307m)一开使用清水钻井，使用清水+PAM开钻,200米后,利用地层 粘土自然造浆 , 提供钻井液的粘度和切力 , 适当的提高粘度 , 确保 表套顺利下入井底。4.2 二开至造斜点 (3071607m)二开后 , 保持清水量充足 , 采用清水钻进 , 保证经验扩大率 , 保证井眼畅通，逐步加入PAM絮凝。钻进至直馆陶组后，改为小循 环。一次性加入 :PAM:75kgSJK-1:2000kgNPAN:300kgNaOH:400kgKFT:2000kg配制防塌泥浆，性

10、能见表4。以后配制胶 液进行补充 , 保证直井段钻井液的低密度以满足快速钻进的需 要。根据现场情况看 , 提前提高液相粘度。 同时 , 多种聚合物复配 的强抑制钻井液体系 , 在体系性能稳定稳定的情况下 , 可以有效 保证井壁稳定 , 以利于下部井段的携砂。4.3 斜井段 (16072267m)造斜井段仍使用聚合物钻井液体系 , 在上部井段钻井液的基 础上，逐步加入PAM NaOH盐水稀释剂、消泡剂、 WNP-2 ZX-8、 Ca(OH)2、多脂化树脂、消泡剂、KFT BLL-2等，同时，从造斜开 始加入白油 , 改善滑动钻进时的润滑性 , 性能见表 5。根据现场观 察, 此泥浆能够满足携带钻

11、屑的需要 , 在滑动钻进时也可以获得 相对较快的机械钻速。4.4 水平段 (22673401m)进入水平井段后 , 采用低固相低失水低分子聚合物钻井液体 系, 由于此段泥浆要逐步改造为完井液 , 所以 , 在上段泥浆的基础 上, 进一步控制失水和密度 , 适当提高动切力和静切力以及润滑 性, 改善泥饼质量和泥浆流动性 , 加大润滑剂量 , 保证低的泥饼摩 擦系数。根据现场效果来看 , 该泥浆流动性和润滑性均较好 , 并能够 满足携带钻屑和润滑的双重需要 , 钻进正常顺利 , 无阻卡复杂情 况, 并且 , 聚合物对有害固相的强抑制作用 , 再配合固控设备的有 效使用, 使得钻井后期的密度上升得到有效控制 , 对于油层保护 有积极的意义。现将泥浆药品用量统计如表 6。5 结论及建议1) 多种聚合物抑制钻井液体系 , 不仅有利于直井段的快速钻 进, 而且可以有效保井壁稳定 , 以利于下部井段的携砂。2) 控制适当的钻井液粘度 ,充分携带干净井眼内的砂子。加入足量的润滑剂