邱春陽,溫守云,王興勝

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TK1119超深井鉆井液技術(shù)

邱春陽*,溫守云,王興勝

(勝利石油工程有限公司 鉆井泥漿公司, 山東 東營, 257064)

TK1119井是塔河地區(qū)的一口超深評價(jià)井, 完鉆井深6 201 m. 該井地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 穿越地層多, 井壁穩(wěn)定難度大. 針對不同地層特點(diǎn)采用不同的鉆井液, 輔助相應(yīng)的維護(hù)處理工藝, 保證該井順利完鉆, 解決了上部地層頻繁阻卡、侏羅系和三疊系水化失穩(wěn)、石炭系大段巖鹽坍塌及鹽膏層縮徑卡鉆及奧陶系井漏的難題, 為區(qū)塊進(jìn)一步勘探開發(fā)提供了技術(shù)保障.

TK1119井; 巖鹽; 鹽膏; 井壁失穩(wěn); 井漏

TK1119井是由中石化西北分公司在塔河地區(qū)布置的一口評價(jià)井, 完鉆井深6 201 m. 井身結(jié)構(gòu)為: 一開Φ444.5 mm井眼× 1 200 m, Φ339.7 mm套管× 1 199 m; 二開Φ311.15 mm井眼× 5 043.33 m, Φ244.5 mm套管× 5 042 m; 三開Φ215.9 mm井眼× 5331.87 m, Φ206.4 mm套管× 5 308.24 m, 懸掛器位于4 957.09～4 960.93 m; 四開Φ165.1 mm井眼× 6 201 m, 填砂保護(hù)油層至6 141 m, Φ142.9 mm尾管× 6 071.9 m, 懸掛器位于5 197.55～5 200.45 m. 該區(qū)塊地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜, 鉆遇地層多, 地層成巖條件差異大, 施工中鉆井液技術(shù)難度大. 針對不同地層的巖性, 使用不同的鉆井液, 滿足了鉆井施工的要求, 同時(shí)有效地保護(hù)了油氣層.

1 地質(zhì)概況及鉆井液技術(shù)難點(diǎn)

TK1119井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜, 鉆遇地層多, 自上而下依次為第四系、庫車組、康村組、吉迪克組、蘇維依組、白堊系、侏羅系、三疊系、石炭系和奧陶系. 施工中鉆井液技術(shù)難點(diǎn)如下:

①上部地層膠結(jié)性差、可鉆性好、機(jī)械鉆速快、井徑大, 極易造成固相污染; 砂巖滲透性好, 易形成厚泥餅, 出現(xiàn)縮徑阻卡; 泥巖性軟, 易吸水垮塌擴(kuò)徑.

②吉迪克組含有石膏夾層, 鉆井液容易受到石膏污染, 惡化鉆井液的流變性; 石膏塑性蠕變不但導(dǎo)致縮徑卡鉆, 而且導(dǎo)致其上支撐的泥巖垮塌.

③侏羅系和三疊系地層中泥頁巖層理及微裂縫發(fā)育, 硬脆性強(qiáng), 鉆井液濾液在壓差作用下侵入層理及微裂縫中, 導(dǎo)致微裂縫中充填的粘土礦物水化膨脹、分散, 井壁失穩(wěn)嚴(yán)重.

④石炭系5 042.50～5 212.00 m井段為無色鹽巖、灰白色石膏巖夾深灰色泥巖, 石膏性軟, 易發(fā)生蠕變縮徑; 石膏蠕變后導(dǎo)致其上支撐的大段巖鹽層和泥巖層垮塌.

⑤二開井眼大, 裸眼段長達(dá)4 000 m, 使用Φ311.2 mm鉆頭鉆進(jìn), 機(jī)械鉆速快, 產(chǎn)屑量大, 鉆井液易受污染; 環(huán)空返速低, 井眼凈化效果差; 裸眼段長, 施工時(shí)間長, 井壁失穩(wěn)幾率增大.

2 鉆井液的選擇

通過調(diào)研國內(nèi)深井鉆井液使用情況[1—4], 參考鄰近區(qū)塊鉆井液施工經(jīng)驗(yàn)[5—8], 針對該井地層巖性及鉆井液施工技術(shù)難點(diǎn), 確定各個(gè)井段鉆井液使用及基本配方如下:

一開采用膨潤土漿, 基本配方: 淡水+ (0.2～0.3)% Na2CO3+ (0.2～0.3)% NaOH + (5～7)%膨潤土;

二開上部井段(1 200～4 000 m)采用聚合物鉆井液, 基本配方: (4～6)%膨潤土+ (0.2～0.3)% NaOH + (0.4～0.5)%Na2CO3+ (0.2～0.5)% 聚丙烯酸鉀KPAM + (0.1～0.2)%高分子包被劑DBF-2 + (0.2～0.4)%銨鹽NPAN;

二開下部井段(4 000～5 043.33 m)采用多元醇聚磺防塌鉆井液, 基本配方: (3～5)%膨潤土+ (0.2～0.3)% Na2CO3+ (0.2~0.4)%NaOH + (0.2～0.4)%聚丙烯酸鉀KPAM + (0.4～0.8)%改性瀝青防塌劑GLA + (1～2)%褐煤樹脂SPNH + (1～2)%磺化酚醛樹脂SMP-1 + (2～3)%防塌降濾失劑FT342 + (0.5～1)%多元醇潤滑劑;

三開采用欠飽和鹽水聚磺鉆井液, 基本配方: (3～4)%膨潤土+ (0.1～0.2)% Na2CO3+ (0.1～0.3)% NaOH + (0.2～0.3)%聚丙烯酸鉀KPAM + (0.2～0.5)%羧甲基纖維素LV-CMC + (3～5)%磺化酚醛樹脂SMP-2 + (2～3)%褐煤樹脂SPNH + (1～2)%瀝青+(1～2)%潤滑劑+(13～15)%NaCl+(3～5)%KCl + (1～2)%單向壓力封閉劑;

四開采用聚磺鉆井液, 基本配方: (3～5)%膨潤土+ (0.1～0.2)% Na2CO3+ (0.1～0.3)% NaOH + (0.1～0.2)%羧甲基纖維素HV-CMC + (2～3)%磺化酚醛樹脂SMP-1 + (1～2)%抗溫抗鹽增粘降濾失劑SJ-1 + (2～3)%超細(xì)碳酸鈣.

3 現(xiàn)場鉆井液技術(shù)

3.1 一開鉆井液技術(shù)

①按配方配好膨潤土漿, 充分?jǐn)嚢杈鶆? 水化24 h后開鉆.

②鉆進(jìn)中, 均勻加入(0.1～0.3)%KPAM膠液, 有效包被絮凝鉆屑; 補(bǔ)充預(yù)水化般土漿, 保證鉆井液具有一定的懸浮攜帶能力, 凈化井眼; 開動(dòng)四級固控設(shè)備, 清除鉆井液中的無用固相.

③下套管前大排量清洗井眼, 調(diào)整好鉆井液性能, 確保了下套管、固井作業(yè)順利.

3.2 二開鉆井液技術(shù)

①防阻卡措施. 加足大分子聚合物包被劑, 含量在0.8%以上, 防止巖屑分散; 開動(dòng)四級固控設(shè)備, 除去鉆井液中的劣質(zhì)固相, 保證鉆井液清潔; 加入多元醇潤滑劑, 增強(qiáng)鉆井液的潤滑性. 加強(qiáng)短起下鉆作業(yè), 每鉆進(jìn)200～300 m進(jìn)行一次短起下鉆, 刮掉粘附在井壁上的虛厚泥餅.

②井眼凈化措施. 上部地層保證鉆井液排量大于40 L/s, 提高巖屑上返速度; 上部地層(< 4 000 m)漏斗粘度控制在35～45 s, 釋放鉆頭水馬力, 保證排量. 下部地層漏斗粘度控制在45～55s, 保證鉆井液具有一定的懸浮攜帶能力; 鉆完進(jìn)尺, 用80 s稠漿清掃井眼.

③井壁穩(wěn)定措施. 上部地層(<4 000 m)放寬中壓濾失量的限制, 適當(dāng)沖刷井壁, 提高機(jī)械鉆速. 下部地層中壓濾失量控制在4～5 mL, 降低濾液向地層的滲透; 通過加入瀝青防塌劑, 封堵上部地層疏松孔隙, 增加其承壓能力, 防止粘卡. 上部地層鉆井液密度控制在下限; 下部地層密度控制在上限, 并根據(jù)地層壓力監(jiān)測情況及實(shí)鉆情況調(diào)整, 保證井壁穩(wěn)定.

3.3 三開鉆井液技術(shù)

①鉆井液配制. 在套管內(nèi)預(yù)處理鉆井液, 先開動(dòng)離心機(jī)除去劣質(zhì)固相, 降低膨潤土含量, 然后按照配方加入各種處理劑, 充分循環(huán), 性能符合設(shè)計(jì)后開鉆.

②鉆進(jìn)過程中采用細(xì)水長流方式按照循環(huán)周補(bǔ)充高濃度膠液, 控制濾失量小于5 mL, 高溫高壓濾失量低于12 mL. 膠液基本配方: 6%磺化酚醛樹脂SMP-2 + 5%褐煤樹脂SPNH + 0.5%LV-CMC + 0.3% KPAM. 補(bǔ)充膠液的同時(shí)按循環(huán)周加重鉆井液, 維持鉆井液性能穩(wěn)定.

③提高鉆井液密度, 保持對地層的正壓差, 特別是鉆至巖鹽及鹽膏層時(shí), 為了控制地層的蠕變速度, 根據(jù)實(shí)鉆情況提高鉆井液密度, 平衡地層壓力, 防止鹽膏層縮徑卡鉆.

④保證鉆井液具有良好的流變性. 合理使用固控設(shè)備, 振動(dòng)篩、除砂器和除泥器使用率達(dá)到100%, 合理開動(dòng)離心機(jī), 最大限度降低無用固相, 保證鉆井液流變性良好.

⑤pH值控制. 鉆進(jìn)至巖鹽及鹽膏層時(shí), 鉆井液pH值下降較快, 必須補(bǔ)充NaOH, pH值保持在9.5～11.

⑥保證Cl-含量, 鉆進(jìn)中不斷補(bǔ)充KCl 和NaCl, 保持Cl-的有效含量, 保持對鹽膏層的抑制性.

⑦ 適當(dāng)加入潤滑劑. 加入潤滑劑, 提高鉆井液的潤滑性, 增加體系的潤滑防卡能力.

⑧ 防止漏失. 加入單向壓力封閉劑, 增加鉆井液對地層的承壓封堵能力, 防止密度過大壓漏地層.

3.4 四開鉆井液技術(shù)

①開鉆前利用膠液和固控設(shè)備調(diào)整鉆井液密度到1.20 g/cm3, 按照配方加入各種處理劑, 性能穩(wěn)定并符合設(shè)計(jì)后開鉆.

②鉆進(jìn)中補(bǔ)充般土漿和聚合物控制鉆井液的流變性, 保證鉆井液懸浮攜帶能力.

③利用抗鹽抗高溫降濾失劑SMP-1和SJ-1控制API失水在5 mL以下, HTHP失水小于12 mL, 減少濾液對儲(chǔ)層的損害, 提高鉆井液的高溫穩(wěn)定性.

④加入超細(xì)碳酸鈣, 封堵地層孔隙和微裂縫, 防止井漏.

⑤充分使用固控設(shè)備, 降低鉆井液中的有害固相, 凈化鉆井液.

4 結(jié)論及認(rèn)識

①通過采用聚合物鉆井液和多元醇聚磺防塌鉆井液解決了該區(qū)塊上部地層易出現(xiàn)的阻卡難題和長裸眼井段的井壁穩(wěn)定問題, 二開施工過程中井壁穩(wěn)定, 井下安全, 電測順利, 下套管一次到底.

②三開采用欠飽和鹽水聚磺鉆井液, 解決了大段鹽巖坍塌及鹽膏層縮徑卡鉆的難題, 整個(gè)三開施工過程中井壁穩(wěn)定, 鉆井液流變性變化不大; 電測一次成功率100%, 下套管順利到底.

③四開采用聚磺鉆井液, 解決了奧陶系石灰?guī)r的井漏問題, 施工中井壁穩(wěn)定, 無漏失現(xiàn)象, 滿足了鉆井工程的要求.

④ 該區(qū)塊上部地層易發(fā)生起下鉆阻卡, 必須采用足量聚合物-大排量-高效固控-加強(qiáng)短程起下鉆措施加以解決, 缺一不可.

⑤長裸眼井段井壁穩(wěn)定的關(guān)鍵是鉆井液具有良好的封堵性, 前提是保持合適的鉆井液密度, 基礎(chǔ)是具有良好的流變性.

⑥該區(qū)塊地層巖性復(fù)雜多變, 必須根據(jù)不同的地層采用不同的鉆井液, 輔助相應(yīng)的維護(hù)處理工藝, 這樣才能保證井壁穩(wěn)定, 減少復(fù)雜事故的發(fā)生.

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The drilling fluid technology in TK1119 high deep well

QIU Chun-yang, WEN Shou-yun, WANG Xing-sheng

(Drilling Engineer Technology Corporation, Shengli Petroleum Engineer Co LTD, Dongying 257064, China)

TK1119 well was a high deep well of evaluation in Tahe Oilfield, and the total depth was 6201m. stabiliting wellbore was very difficult because of complex geology structure and much formation layer during the course of drilling. After different driling fluid was applicated in different formation, and the corresponding maintenance and handling technics was used, the well was finished. The following down-hole troublesome condition was resolved, it included frequently touchdown in upper formation, the borehole instability because of hydration in Jurassic and Triassic, heavy salt caving and tight hole sticking of gypsum in Carboniferous System, lost circulation in Ordovician system. At last, the success of drilling the well provided technology support for exploration and development the oilfield.

TK1119 well; salt; gypsum; borehole instability; lost circulation

10.3969/j.issn.1672-6146.2013.04.010

TE 254.3

1672-6146(2013)04-0044-03

email: drillingwell@163.com.

2013-09-12

(責(zé)任編校:劉剛毅)