趙健春 路 峰

摘 要 孤東地區(qū)為一新勘探區(qū)塊,為綜合開(kāi)發(fā)多套油層體系。布置了一口大位移水平井。對(duì)墾平1井施工過(guò)程中易發(fā)生井壁坍塌、粘吸卡鉆,井漏等復(fù)雜情況的現(xiàn)狀,選用適合的鉆井液體系。上部井段采用強(qiáng)抑制無(wú)固相聚合物鉆井液體系,以獲得最大的機(jī)械鉆速。斜井段和水平段采用低固相強(qiáng)潤(rùn)滑聚合物鉆井液體系,有利于斜井段和水平段安全快速鉆井的要求。

關(guān)鍵詞水平井;井眼穩(wěn)定;墾平1井;潤(rùn)滑

中圖分類(lèi)號(hào)TE254文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1673-9671-(2009)112-0032-01

與常規(guī)定向井相比,水平井具有明顯的優(yōu)勢(shì):單井產(chǎn)量高,可鉆穿多個(gè)層位的油層,采收率高,開(kāi)采時(shí)間長(zhǎng),綜合效益高。所以,對(duì)于低產(chǎn)低滲透油層,水平井鉆井具有極大的意義和價(jià)值。近年來(lái),在勝利油田水平井鉆井?dāng)?shù)量迅速增加,為“三低”油藏的高效開(kāi)發(fā)提供了更為有利的技術(shù)手段。我隊(duì)承擔(dān)了勝利油田一口重點(diǎn)水平探井墾平1井的施工,通過(guò)墾平1井的順利完鉆,對(duì)該地區(qū)水平井鉆井液技術(shù),取得了一些成果和經(jīng)驗(yàn)。

1地質(zhì)簡(jiǎn)況

勝利油田墾平1井位于濟(jì)陽(yáng)坳陷沾化凹陷墾利斷裂帶墾利潛山三臺(tái)組地層高部位。油藏主要是中生界三臺(tái)組的細(xì)粒砂巖。該區(qū)塊水平井鉆遇的地層有平原組、明化鎮(zhèn)組、館陶組、東營(yíng)組、沙一段、沙二段、沙三段、沙四段、三臺(tái)組。平原組、明化鎮(zhèn)組、館陶組、東營(yíng)組膠結(jié)松散,欠壓實(shí),容易發(fā)生井漏。沙一、沙二、沙三、沙四段孔隙度大,滲透率高,而且某些地帶還存在垂直和水平的裂縫,容易發(fā)生滲透性漏失。

2難點(diǎn)分析

2.1鉆井液要求低密度

根據(jù)設(shè)計(jì)要求,全井泥漿密度控制在1.15g/cm3。而鉆井自然比重都可達(dá)到1.15g/cm3以上,油層砂巖可鉆性強(qiáng),鉆時(shí)快,鉆屑濃度大,同時(shí)PDC鉆頭破巖機(jī)理與牙輪鉆頭破巖機(jī)理的不同:巖屑細(xì)小,泥質(zhì)更易分散,更為細(xì)小的巖屑由于藥品加量不足難于包被,劣質(zhì)泥質(zhì)在地面沉砂池?zé)o法沉淀下來(lái),造成鉆井液混濁,故鉆井液密度上升也比較快,而水平段鉆進(jìn)過(guò)程中要求鉆井液密度控制在1.15g/cm3以下,具有一定的困難。因此,要求鉆井液有良好的抑制性,以控制鉆屑分散,維持較低的密度。同時(shí),充分使用好固控設(shè)備,盡量清除鉆井液中的有害固相。

2.2沙一段以上地層井壁易失穩(wěn)

沙1段上部地層地層穩(wěn)定性差,容易坍塌。泥巖吸水分散性強(qiáng),易發(fā)生井壁垮塌,坍塌掉塊易引起鉆進(jìn)過(guò)程中蹩鉆,垮塌形成的“大肚子”井眼,非常不利于攜砂,不規(guī)則井眼對(duì)水平井段的攜帶巖屑也會(huì)帶來(lái)十分不利的影響。因此,防塌控制的好壞是直接影響到水平井能否安全施工的重要因素。

2.3摩阻控制

由于有比較長(zhǎng)一段井段井斜角從45°增加到86°以上,墾平1井水平段的長(zhǎng)度達(dá)到1494m,在大井斜角斜井段和水平段,鉆具與井壁的接觸面積大,滑動(dòng)鉆進(jìn)的阻力也大,而且隨著鉆井液密度的上升,容易發(fā)生粘吸卡鉆。因此,要求鉆井液具有良好的潤(rùn)滑防卡能力。摩阻的控制能否達(dá)到要求也是一口水平井能否安全順利完鉆的關(guān)鍵。

2.4鉆井液攜砂能力和井眼清潔

由于斜井段和水平段比較長(zhǎng),千米的鉆具緊貼在下井壁,如果鉆井液沒(méi)有較強(qiáng)的攜砂能力,那么很容易形成巖屑床,對(duì)鉆具形成嵌埋,造成井下復(fù)雜。所以斜井段和水平段的鉆井液必須有較強(qiáng)的攜帶巖屑能力,防止巖屑床的形成。

2. 5311.2mm井眼大排量形成泡沫多

311.2mm井眼條件下,為保證攜砂能力,要求鉆井排量達(dá)到30l/s,在大排量的情況下,泥漿上行速度過(guò)快,將產(chǎn)生大量氣泡。而且受到HCO3-污染,也易產(chǎn)生氣泡。嚴(yán)重?fù)p壞了泥漿性能,造成粘切不好控制。

2.6油層保護(hù)

由于長(zhǎng)達(dá)千米的水平段穿越多套油層,而后期鉆井液密度容易上升到比較大的值。打開(kāi)油層到完井時(shí)間較長(zhǎng),因此油層浸泡的時(shí)間比較長(zhǎng)。所以水平段鉆井液密度的控制和失水量的控制均要考慮到對(duì)油層的保護(hù),密度和失水盡量控制在較小的值。同時(shí),完井液的配制也要做到低污染和低損害,從而最大可能地保護(hù)油層。

3分段鉆井液設(shè)計(jì)

針對(duì)墾平1井鉆井施工中鉆井液工藝面臨的技術(shù)難點(diǎn),在以往鉆井實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,分井段選用適合的鉆井液體系,既有針對(duì)性,又可大量節(jié)省鉆井的成本。

3.1表層

新生界平原組:灰黃色、棕黃色粘土,夾粉、細(xì)砂層,上部見(jiàn)薄層海相沉積,中下部見(jiàn)有鈣質(zhì)、錳質(zhì)結(jié)合,夾有劣質(zhì)泥炭;底部為含有淡水沙層,與下伏地層呈角度不整合接觸。膠結(jié)松散,欠壓實(shí)。一開(kāi)時(shí)應(yīng)采用清水開(kāi)鉆,利用地層粘土自然造漿,提供鉆井液的粘度和切力。鉆進(jìn)后期,適當(dāng)?shù)奶岣哒扯?確保表套順利下入井底。

3.2二開(kāi)至造斜點(diǎn)

該井段鉆進(jìn)地層為新生界明化鎮(zhèn)組,館陶組,由于該井段設(shè)計(jì)為不下技術(shù)套管,根據(jù)地層特性,鉆井液設(shè)計(jì)為無(wú)固相聚合物鉆井液體系,盡可能提高鉆速為下部井段的固相控制打好基礎(chǔ)。

二開(kāi)后至館陶組前,采用清水聚合物快速鉆井液鉆進(jìn),為保證施工后期該井段井眼暢通,在鉆該段地層時(shí),使井眼適當(dāng)?shù)臄U(kuò)徑。二開(kāi)后,鉆井液采取清水加入0.05%-0.1%絮凝劑PAM,以大循環(huán)的方式鉆進(jìn),使鉆屑快速絮凝沉降,確保這一井段較快的機(jī)械鉆速。進(jìn)入館陶組底部利用地層粘土自然造漿;改小循環(huán)鉆進(jìn),充分利用固控設(shè)備清除鉆井液中的劣質(zhì)固相(密度控制在1.10g/cm3-1.15g/cm3),以PAM膠液維護(hù)鉆井液性能。

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3.3斜井段

斜井段鉆井液體系采用低固相聚合物鉆井液體系,此段井斜將逐步達(dá)到水平,鉆井液的潤(rùn)滑性和攜砂能力十分重要,特別是在造斜鉆進(jìn)過(guò)程中,排量受到限制,因此要求鉆井液具有良好的攜砂能力。由于禁止混油,所以使用的為白油潤(rùn)滑劑。同時(shí),適當(dāng)?shù)奶岣哒扯群颓辛Σ⒈ＷC較好的流動(dòng)性。保持性能的穩(wěn)定對(duì)于正常鉆進(jìn)是很有利的。配方及性能見(jiàn)表2,根據(jù)所測(cè)的泥餅?zāi)Σ料禂?shù),加入白油潤(rùn)滑劑確保泥餅?zāi)Σ料禂?shù)小于0.1。

3.4水平段

水平段采用低固相低失水低密度鉆井液體系。在斜井段鉆井液的基礎(chǔ)上,加入助劑適當(dāng)提高體系的粘度和切力,逐步改造為水平段鉆井液,同時(shí)充分使用固控設(shè)備,控制密度和失水,保護(hù)油層。配方見(jiàn)表3:

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4墾平1井鉆井液處理與維護(hù)

4.1一開(kāi)(0~307m)

一開(kāi)使用清水鉆井,使用清水+PAM開(kāi)鉆,200米后,利用地層粘土自然造漿,提供鉆井液的粘度和切力,適當(dāng)?shù)奶岣哒扯?確保表套順利下入井底。

4.2二開(kāi)至造斜點(diǎn)(307~1607m)

二開(kāi)后,保持清水量充足,采用清水鉆進(jìn),保證經(jīng)驗(yàn)擴(kuò)大率,保證井眼暢通,逐步加入PAM絮凝。鉆進(jìn)至直館陶組后,改為小循環(huán)。一次性加入:PAM:75kgSJK-1:2000kgNPAN:300kg NaOH:400kgKFT:2000kg配制防塌泥漿,性能見(jiàn)表4。以后配制膠液進(jìn)行補(bǔ)充,保證直井段鉆井液的低密度以滿(mǎn)足快速鉆進(jìn)的需要。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況看,提前提高液相粘度。同時(shí),多種聚合物復(fù)配的強(qiáng)抑制鉆井液體系,在體系性能穩(wěn)定穩(wěn)定的情況下,可以有效保證井壁穩(wěn)定,以利于下部井段的攜砂。

4.3斜井段(1607~2267m)

造斜井段仍使用聚合物鉆井液體系,在上部井段鉆井液的基礎(chǔ)上,逐步加入PAM、NaOH、鹽水稀釋劑、消泡劑、WNP-2、ZX-8、Ca(OH)2、多脂化樹(shù)脂、消泡劑、KFT、BLL-2等,同時(shí),從造斜開(kāi)始加入白油,改善滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)的潤(rùn)滑性,性能見(jiàn)表5。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀(guān)察,此泥漿能夠滿(mǎn)足攜帶鉆屑的需要,在滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)也可以獲得相對(duì)較快的機(jī)械鉆速。

4.4水平段(2267~3401m)

進(jìn)入水平井段后,采用低固相低失水低分子聚合物鉆井液體系,由于此段泥漿要逐步改造為完井液,所以,在上段泥漿的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步控制失水和密度,適當(dāng)提高動(dòng)切力和靜切力以及潤(rùn)滑性,改善泥餅質(zhì)量和泥漿流動(dòng)性,加大潤(rùn)滑劑量,保證低的泥餅?zāi)Σ料禂?shù)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)效果來(lái)看,該泥漿流動(dòng)性和潤(rùn)滑性均較好,并能夠滿(mǎn)足攜帶鉆屑和潤(rùn)滑的雙重需要,鉆進(jìn)正常順利,無(wú)阻卡復(fù)雜情況,并且,聚合物對(duì)有害固相的強(qiáng)抑制作用,再配合固控設(shè)備的有效使用,使得鉆井后期的密度上升得到有效控制,對(duì)于油層保護(hù)有積極的意義。

現(xiàn)將泥漿藥品用量統(tǒng)計(jì)如表6。

5結(jié)論及建議

1)多種聚合物抑制鉆井液體系,不僅有利于直井段的快速鉆進(jìn),而且可以有效保井壁穩(wěn)定,以利于下部井段的攜砂。

2)控制適當(dāng)?shù)你@井液粘度,充分?jǐn)y帶干凈井眼內(nèi)的砂子。加入足量的潤(rùn)滑劑,保持較低的摩阻。這些措施可以保證井斜較大時(shí)電測(cè)的一次成功。

3)白油潤(rùn)滑劑在低密度低固相低失水聚合物鉆井液中的使用,不僅能夠得到薄而致密的潤(rùn)滑性好的泥餅,而且改善了鉆井液的流動(dòng)性。配合固控設(shè)備的有效使用,使得鉆井后期的密度上升得到有效控制,有利于油層的保護(hù)。

4)消泡劑的使用消除了二開(kāi)后氣泡產(chǎn)生過(guò)多的現(xiàn)象,有效的保證了鉆井液的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]裴建忠,王樹(shù)勇.勝利油田鉆井液工藝技術(shù)[M].北京:中國(guó)石油大學(xué)出版社,2009.