塔里木塔河油田鉆井液技術(shù)應(yīng)用

塔里木塔河油田鉆井液技術(shù)應(yīng)用

塔里木塔河油田先后完成了tk2、tk604、tk608、tk607、t24和t34井，采用相應(yīng)的井液系統(tǒng)和合適的井液制備技術(shù)，解決該地區(qū)井液不足的問題。如:φ445mm大井眼中的攜砂和造壁問題。φ311mm井眼中的阻卡問題。φ215.9mm井眼中石炭系地層井徑擴大和油氣層保護問題。φ150mm井眼的漏失和井涌以及奧陶系地層的油氣層保護問題。1鉆井液開采1.1高分子量聚合物膠液鉆井液工程該井段地層疏松,極易分散,鉆井液應(yīng)具有良好的攜砂能力和造壁護壁性。80~100m井段為保護圓井導(dǎo)管和鉆機基礎(chǔ),應(yīng)采用高粘度(60~80s)和高切力鉆井液,再配合小排量鉆進;井深100m以后提高排量,降低鉆井液粘度(50~70s);鉆至井深500m充分循環(huán)洗井后,短程起下鉆,再充分循環(huán)2~3周起鉆,下套管。該井段采用CMC膨潤土漿或聚合物鉆井液。首先配制120~150m38%~10%的膨潤土漿,然后使用0.7%~1%HV-CMC或0.3%~0.6%AT-2(包被劑)和0.8%~1%銨鹽(或鉀鹽)維護膠液。一開鉆進應(yīng)以維護為主,將膠液與膨潤土漿按1∶1充分混合,漏斗粘度達到60~80s時開鉆。開鉆后及時補充膠液,維護鉆井液的性能,也可使用高濃度的高分子量聚合物膠液處理,使鉆井液密度為1.10~1.15g/cm3,漏斗粘度為50~80s,動切力為7~12Pa。高濃度的高分子量聚合物膠液配方如下。(0.6%~1%)AT-2+(0.4%~0.6%)銨鹽1.2231mm井眼500.390mm該井段采用聚合物鉆井液體系,重點是解決遇阻和卡鉆問題。1.2.1地層被縮徑,導(dǎo)致地層失穩(wěn),該井段地層以砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖和泥質(zhì)砂巖為主,地層欠壓實,膠結(jié)性差,地層滲透性好,特別是砂巖地層,易形成較厚的虛泥餅造成縮徑。吉迪克組泥巖,也發(fā)生膨脹而縮徑,造成阻卡,不同地區(qū)吉迪克組地層遇阻的嚴(yán)重程度不同。由于井眼直徑大、鉆屑量大,機械鉆速高,如果鉆井液處理不好,不能保證入井鉆井液清潔,就會造成井下不正常,出現(xiàn)遇阻遇卡情況。鉆進過程中鉆屑在環(huán)空上返時,不斷與井壁碰撞,在運動鉆具的作用下粘附于井壁。如果排量不足,鉆屑更易粘附到井壁上,造成起下鉆遇阻。1.2.2鉆頭上共建的阻力由阻卡原因分析可知,阻卡是由于實際井眼小于鉆頭直徑造成的。鉆頭在起鉆上行過程中,不斷地從井壁上刮拉“雜物”堆積在鉆頭上方,隨著鉆頭的上行,鉆頭上方“雜物”堆積的越來越多,對鉆頭的阻力也越來越大,鉆頭繼續(xù)上行時,阻力不斷增加造成起鉆遇阻。這種阻力是一種機械阻力,無法用增加鉆井液潤滑性來解決。由此可見,在鉆頭上行單位長度內(nèi)從井壁上刮拉“雜物”的多少,決定了阻卡嚴(yán)重程度。為減少阻卡確保井下正常,該井段采取了包被劑、大排量、高效固控和短程起下鉆的措施。(1)包被劑的使用高分子量包被劑分子鏈長,對鉆屑有吸附包被作用,使鉆屑處于包被劑水溶液的“海洋”中,包被劑吸附在鉆屑及新井壁的表面,形成包被吸附水化層。包被吸附層能延緩或阻止粘土成分的水化膨脹和分散。這種包被吸附層是高度水化的,具有很好的潤滑性和彈性,表面光滑,能阻止巖屑在上返過程中因摩擦碰撞造成的機械破碎與分散;阻止巖屑之間、巖屑與井壁之間的粘結(jié)。包被劑的使用應(yīng)注意2點:一是在鉆井液中保持0.1%以上的包被劑含量,才能達到良好的效果,包被劑的加量是否合適,可以通過振動篩上的鉆屑得知,如果鉆屑不粘振動篩,掰開鉆屑內(nèi)部是干的,說明包被劑合適。二是包被劑的分子量要足夠大,如果分子量小,分子鏈短,包被效果就差。目前塔河油田鉆井液中使用的高分子量包被劑AT-2,其具有良好的抗鹽抗鈣性;用AT-2配制的鉆井液具有良好的流變性和抑制性,較強的攜砂能力,井眼清潔,效果明顯。(2)保排量實踐證明,該井段鉆進時排量控制在40~46L/s比較合適。大排量是一個非常重要的工程措施,在排量與泵壓不可兼得時要保排量,大排量對解決井下阻卡有重要的作用。一般認(rèn)為,在相同的機械鉆速下,排量越大井眼巖屑濃度越低;排量大、鉆井液返速高,鉆井液的攜巖效率就越高,井眼越清潔。大排量縮短了鉆屑從井底返到地面的時間,從而大大減少了因鉆井液浸泡而造成的鉆屑破碎與分散,使巖屑盡可能保持鉆時形狀,有利于地面固控設(shè)備的清除。(3)確保設(shè)備高效運轉(zhuǎn)增加固控設(shè)備,清除無用固相是保證井下施工正常的基礎(chǔ),而固控設(shè)備的高效運轉(zhuǎn),最大程度地清除無用固相,確保入井鉆井液的清潔是實現(xiàn)本段“優(yōu)質(zhì)輕鉆井液”減少井下阻卡的關(guān)鍵。該井段應(yīng)強化四級固控設(shè)備的高效使用,必要時可清淘循環(huán)罐,確保鉆井液清潔。(4)小井眼和卡卡由阻卡分析可知,所鉆新井眼越長,經(jīng)歷的時間越長,井壁上的堆積物越多而且越堅實,起鉆遇阻越嚴(yán)重,如果不及時短程起下鉆刮拉井壁上的“雜物”,“小井眼”也會隨新鉆開井眼段的加長而加長。如果“小井眼”段足夠長,井徑足夠小,阻卡會更嚴(yán)重,甚至造成卡鉆。在機械鉆速高時,每鉆300m短程起下鉆一次;鉆速低時,24h(進尺不到300m)進行短程起下鉆一次。該井段短程起下鉆1次后,阻卡基本消失。1.2.3添加有足量膠液該井段合適的鉆井液性能:密度為1.14~1.20g/cm3,粘度為40~47s,動切力為4~7Pa,塑性粘度為14~18mPa·s,API濾失量為10mL,靜切力為(1~3)/(3~7)Pa/Pa,pH值為8~9。將一開井漿凈化,作為二開基漿。在基漿中加入足量的包被劑,鉆進過程中不斷補充膠液(配方為(0.7%~1%)AT-2+(0.4%~0.6%)銨鹽或鉀鹽),以補充井漿的量和維護鉆井液性能,使鉆井液保持低粘度和低切力。加有足量包被劑的鉆井液,不但具有良好的包被抑制性,而且具有塑性粘度低、動切力高、流變性和攜砂性良好的特點。該井段鉆井液粘度和切力宜低不宜高,保證鉆井液對井壁的沖刷作用以利于井下正常。如TK424和TK604井使用粘度為40~46s、塑性粘度為14~18mPa·s、動切力為4~7Pa的鉆井液每次起下鉆一次到底。該井段濾失量一般控制在10mL以下。在泥質(zhì)含量較高的地層鉆進時,可加入0.2%~0.4%的RH-1(潤滑劑),進一步提高鉆井液的潤滑性。該井段下部地層加入1%~2%GLA(頁巖穩(wěn)定劑)或FT-1(磺化瀝青)提高泥餅質(zhì)量,并增加鉆井液的潤滑性,為電測、下套管做好準(zhǔn)備。中途完鉆后,充分循環(huán)洗井。由于鉆井時粘度和切力較低,為了確保電測順利,可將30m3稠鉆井液(漏斗粘度為150s)注入井眼,起鉆電測。1.3互層井段流程該井段以泥巖、砂巖、砂質(zhì)泥巖以及它們的互層為主,部分井段有砂礫巖。侏羅系、三疊系和石炭系地層泥巖易剝落、掉塊,甚至垮塌,造成井徑擴大。1.3.1剝削塊的部位鉆井液密度低,不足以平衡地層壓力造成泥頁巖剝落掉塊。泥頁巖水化膨脹,造成井壁失穩(wěn),發(fā)生剝落掉塊。剝落掉塊的多少、井眼擴大的大小與泥巖在鉆井液中的浸泡時間長短有關(guān),浸泡時間越長,剝落掉塊越多,井徑越大。鉆井液濾液沿泥巖的層理、微裂縫進入泥頁巖,削弱了泥頁巖間的粘結(jié)力,同時水起到潤滑劑作用,使泥巖之間易發(fā)生相對滑動、易發(fā)生剝落掉塊。1.3.2不同地質(zhì)條件下鉆井液體系該井段采用聚磺鉆井液,該體系既有聚合物鉆井液的包被抑制性強、流變性好的特點,又有磺化處理劑體系抗高溫的特點。將二開鉆井液凈化處理后,作為三開基漿。三開進入深井段,鉆井液應(yīng)具有性能穩(wěn)定性和高溫穩(wěn)定性。向三開基漿中加入2%~3%SMP-1、2%~3%SPNP-2和2%QS-2,提高鉆井液抗溫能力,并降低高溫高壓濾失量。井深4500m以后,將高溫高壓濾失量降低到12mL以下。若粘度和切力不高,應(yīng)盡量提高AT-2在鉆井液中的濃度,提高鉆井液的包被抑制性和濾液粘度,利于防塌。加入足量的防塌劑,提高鉆井液的造壁護壁性和防塌能力。具體措施如下。(1)井的適當(dāng)密度該井段鉆井液密度為1.30~1.32g/cm3比較合適。(2)清除ca2+現(xiàn)場應(yīng)用表明,鉆井液中Ca2+可以保持為400mg/L,不必過分清除Ca2+,這樣有助于抑制粘土水化膨脹。需要指出的是,小陽離子NW-1在陰離子鉆井液體系中,加量大時破壞鉆井液性能,加量小時無效果,因此要特別注意其加量。(3)提高鉆探溶液的包絡(luò)性使用聚合物包被劑,使其吸附在井壁表面并形成連續(xù)的吸附水化層,減少或阻止水進入泥巖內(nèi)部。降低高溫高壓濾失量,控制在12mL以下。(4)微裂縫防塌效果使用瀝青類防塌劑,主要是利用瀝青中不溶于水的瀝青粒子,在井底溫度下軟化,在壓力作用下進入微裂縫,封堵微裂縫,其防塌效果好而且價格便宜,但熒光級別高。在TK424井和TK604井使用了2%FT-1,井徑擴大率較小,TK424井井徑擴大率為0.5%,TK604井井徑擴大率為1.01%。采用3%FT-1+3%QS-2對微裂縫封堵效果好,并在井壁上形成良好的泥餅,防止了地層的坍塌。(5)起鉆管控制工程上在滿足攜砂情況下,盡可能降低排量,減小鉆井液對井壁的沖蝕。起鉆灌好鉆井液。裸眼段控制起下鉆速度,減少壓力激動對井壁的影響。選好鉆頭,強化鉆井參數(shù),提高鉆井速度,盡量縮短鉆井液浸泡裸眼井段的時間。1.4井深井深地層質(zhì)量該井段一般從5500m開鉆,根據(jù)儲層確定完井井深,大部分井完鉆井深為5900m左右。采用聚磺鉆井液鉆進,鉆進過程中該鉆井液密度不能超過設(shè)計上限,認(rèn)真觀測槽面及液面,防止井涌和井漏。2復(fù)合保水性鉆井液鉆井過程中油氣層保護主要采取以下措施:①鉆井液密度嚴(yán)格按設(shè)計執(zhí)行,并盡可能用下限,減少壓差對油氣層的影響。②使用保護油層材料,如:活化重晶石粉、石灰石粉、PB-1、QS-2等。③使用聚合物包被劑,增強鉆井液抑制性。保持鉆井液中有一定量的Ca2+、Mg2+,以提高其抑制性。④使鉆井液具有良好的高溫穩(wěn)定性,降低濾失量,減少濾液對油氣層的影響。⑤強化固相控制,保持鉆井液清潔,減少固相對油氣層的污染。⑥使用屏蔽暫堵技術(shù),保護油氣層。3理解和建議1