聚合物钻井液体系在松辽盆地油气井中的应用

2021-06-23 01:46孙飞飞宋世杰葛晓华
地质装备 2021年3期
关键词:井径井段进尺

孙飞飞,宋世杰,葛晓华

(山东省第三地质矿产勘查院,山东烟台 264004)

1 工程概况

1.1 施工简介

井区附近多为灌木林、绿地、密林,北偏东约660 m、2.2 km、东偏北约1.7 km、东南约1.3 km、南偏西约1.7 km、西北约3.2 km各有一小片灌木林,北偏东约1.9 km、3.1 km、东南约2.6 km、2.0 km、西南约3.6 km各有一小片绿地,交通便利。地层以上二叠统,兼探中、下二叠统为主要目的层。钻井液使用聚合物钻井液体系,能够满足钻井施工要求,顺利完成一开、二开、三开、四开井段的钻井施工任务。该井设计孔深3078 m,要求上部全面破碎钻进,1398~3078 m井段取心。施工过程比较顺利,整个钻井周期为192天。

1.2 地层情况

本井将依次钻遇第四系,第三系依安组,白垩系上统明水组,白垩系下统嫩江组四、三、二、一段,姚家组,青山口组,泉头组四段、三段,石炭—二叠系部分地层,将缺失第三系泰康组、大安组、白垩系上统四方台组、白垩系下统嫩江组五段、泉头组二段、一段、登娄库组、营城组、沙河子组、火石岭组及侏罗系。预测本井深层地层及其岩性特征如下:

(1)泉头组。紫红色、灰色、绿色泥岩、粉砂质泥岩与灰色泥质粉砂岩互层为主,下部发育杂色砂砾岩与灰色泥质粉砂岩互层,泉头组与上二叠统之间存在大的沉积间断,为不整合接触;

(2)上二叠统。暗色泥板岩与灰色变余砂岩互层,上部以暗色泥板岩为主,夹灰色变余砂岩;下部以变余砂岩为主,夹暗色泥板岩。

2 钻井结构

2.1 表层井段

表层井段井径311.2 mm,采用全面破碎,设计井深20.00 m,实际钻深14.92 m,护井管下深14.92 m。

地表井段钻井液采用膨润土钻井液体系。

2.2 一开井段

一开井段井径215.9 mm,采用全面破碎,设计井深280.00 m,实际钻深189.68 m,表套下深189.68 m。

一开钻井液使用低固相聚合物钻井液体系,根据地层情况调整钻井液性能满足钻井工程施工要求,保障井内安全,顺利完成一开钻井施工任务。

2.3 二开井段

二开井段井径152.4 mm,采用全面破碎,设计井深1398.00 m,实际钻深647.95 m,技术套管下深647.95 m。

二开使用低固相聚合物钻井液体系,施工井段出现过井壁不稳定、大量扩径掉块的状况。在钻遇该层时,合理配置处理剂比例,维护钻井液滤失量、密度及携带性能,从而保证了井眼平滑顺畅及井壁稳定,顺利完成了二开进尺及后期测井、下技术套管和固井等施工任务。

2.4 三开井段

三开井段井径122 mm,采用绳索取心,设计未有该井段,但由于实际现场地层比较复杂,施工中变更,钻深1428.67 m。

三开井段使用低固相聚合物钻井液体系,井内状况基本稳定,井眼顺畅、井壁稳定,未出现大量塌块现象。根据三开井段井内情况,合理调整处理剂加量,保证钻井液的润滑性、井壁稳定性及钻井液流型携岩能力,三开井内整段井眼平滑,顺利完成了三开进尺及后期测井、下技术套管和固井等施工任务。

2.5 四开井段

四开井段井径98 mm,采用绳索取心,设计完井井深3078.00 m,实际完井井深2618.00 m。

四开井段使用无固相聚合物钻井液体系,井内状况基本稳定,井眼顺畅、井壁稳定,未出现大量破碎现象。施工中根据井内情况,合理调整处理剂加量,保证钻井液的润滑性、井壁稳定性及钻井液流型携岩能力,井眼平滑,顺利完成四开进尺及后期测井、封井工作。

3 钻井液材料消耗(表1)

表1 钻井液材料消耗情况Table 1 Drilling fluid material consumption t

4 钻井液配置及维护细则

4.1 表层、一开井段(0~189.68 m)

该井段岩层为第四系、泥岩和砂岩,地层相对较稳定。

钻井液配方:1 m3清水+0.5~1.0 kg烧碱+60~100 kg钠膨润土+5~10 kg增黏剂(GTQ)。

钻井液性能:密度1.10~1.15 g/cm3,漏斗黏度40~50 s,滤失量<15 mL。

4.2 二开井段(189.68~1428.67 m)

4.2.1 二开(189.68~398.47 m)

钻井液配方:1 m3清水+0.5~1.0 kg烧碱+20~50 kg钠膨润土+10~15 kg降滤失剂(GPNH)+10~15 kg腐植酸钾(KHm)+10~20 kg 随钻防塌堵漏剂(GPC)+2~3 kg包被剂(GBBJ)。

钻井液性能:漏斗黏度35~45 s,密度1.10~1.15 g/cm3,滤失量<8 mL。

维护与处理:①钻进100 m开始使用固控设备清除直井段钻井液中劣质固相(可排放部分钻井液),逐渐加入稀释剂,将浆液密度降低至1.10 g/cm3;②留有足够的补浆调整空间,快速将钻井液性能调整到目标范围内;③利用固控设备清除钻井液中的有害固相,振动筛、除砂器、除泥器使用率100%,当钻井液密度>1.15 g/cm3时使用离心机。

4.2.2 二开(398.47~647.95 m)

钻井液配方:1 m3清水+0.5~1.0 kg烧碱+20~50 kg钠膨润土+20~25 kg降滤失剂(GPNH)+15~20 kg腐植酸钾(KHm)+10~20 kg随钻防塌堵漏剂(GPC)+2~3 kg包被剂(GBBJ)。

钻井液性能:漏斗黏度35~40 s,密度1.10~1.15 g/cm3,滤失量<6 mL。

维护与处理:①由于该井段多次出现套管底脱扣和断钻杆事故,所以为了抑制泥岩膨胀、脱落,适当加大降滤失剂(GPNH)和腐植酸钾(KHm)的用量,同时为了减小井壁阻力,加入少量润滑剂(GLUB);②注意钻进时摩阻情况和振动筛返砂量情况,判断有没有岩屑床,如果有则需要通过改变钻井液流变参数来破坏岩屑床;③利用振动筛、除砂器等固控设备清除钻井液中的有害固相。

4.3 三开(647.95~1428.67 m)

钻井液配方:在上部井段钻井液的基础上,减少钠膨润土含量,在漏失井段(944.00~1428.67 m)增加随钻防塌堵漏剂(GPC),同时加入封堵剂。

钻井液性能:漏斗黏度30~40 s,密度1.08~1.12 g/cm3,滤失量<6 mL。

维护与处理:①在正常孔段维护好泥浆性能,泥岩孔段黏度增加快,可适当排浆,然后加入稀释剂,将浆液密度降低至1.10 g/cm3;②在井漏井段,适当加大钠膨润土含量,同时增加随钻防塌堵漏剂(GPC)用量,在漏失较为严重的井段,配制堵漏泥浆,加入封堵剂,取心后将配制的堵漏泥浆泵送至井底及漏失井段,稳定1 h左右,循环钻井液;③利用振动筛、除砂器等固控设备降低固相含量,维持钻井液性能,间断使用低速离心机,在漏失井段不使用,以便维持钻井液的封堵效果。

4.4 四开(1428.67~2618.00 m)

钻井液配方:1 m3清水+0.5~1.0 kg烧碱+10~15 kg降滤失剂(GPNH)+10~15 kg腐植酸钾(KHm)+10~20 kg随钻防塌堵漏剂(GPC)+3~6 kg增黏剂(GTQ)+2~3 kg包被剂(GBBJ)。在漏失井段(1428.67~1470.00 m)增加随钻防塌堵漏剂(GPC),同时加入封堵剂。随着井深的加深,适当加入润滑剂(GLUB)。

钻井液性能:漏斗黏度25~35 s,密度1.05~1.10 g/cm3,滤失量<8 mL。

维护与处理:①测井完毕下套管前采用三开的钻井液,并在浆液中补充1%封堵剂,防止下套管时发生漏失;②在漏失井段,将三开的钻井液稍加稀释剂稀释,在维持一定滤失性能(<8 mL)情况下降低钻井液密度降低至1.10 g/cm3左右,加入随钻防塌堵漏剂(GPC)和适量封堵剂,直至穿过漏失井段;③穿过漏失井段后,按配方配制新钻井液,排掉部分旧浆,混浆后留有足够补浆空间,快速调整钻井液性能至要求范围内;④在破碎较为严重的井段,增加随钻防塌堵漏剂(GPC)的量,适当加大降滤失剂(GPNH)和腐植酸钾(KHm)的用量,维护井壁稳定;⑤利用固控设备维持清除钻井液的有害固相。

5 效果

(1)护壁效果好。该井地层含有较多泥岩的泥岩地段,极易膨胀缩径,同时还有大量泥砂互层,易卡钻。钻进中使用聚合物钻井液体系,井壁稳定,无明显缩径、卡钻,起下钻较顺畅。

(2)具有较强的悬浮力,可顺利将钻进过程中井底产生的岩屑、泥砂携带出井口,保持了井底干净。

(3)具有良好的流变性,既降低对井壁和岩心冲刷,又保持良好流动性。

(4)配制泥浆简单,污染低,后期维护处理便捷。

6 存在的不足

二开井段,由于没有控制好滤失量,滤失量过大,造成井壁掉块,导致进尺慢、井径扩大,并造成脱落套管、多次断钻杆事故。后经处理,钻井液携带能力和降滤失得到控制,钻井液性能提高,进尺恢复正常水平。

一开、二开井段钻遇造浆地层,钻井液黏度过高,由于处理不及时,造成进尺慢。

7 结论

使用聚合物钻井液体系具有很好的护壁堵漏及防卡性能,能够满足钻进地层的使用要求。通过聚合物钻井液体系现场应用表明,该钻井液具有较强的抑制能力,起到了很好的护壁效果,并且具有良好的悬浮能力、流变性和低滤失量,保证了井孔的顺利完成。

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