程玉生,楊洪烈,胡文軍

卜繼勇,向雄 (中海油田服務股份有限公司油田化學事業(yè)部,廣東湛江524057)

樂東22-1氣田超淺層大位移井鉆井液技術

程玉生,楊洪烈,胡文軍

卜繼勇,向雄 (中海油田服務股份有限公司油田化學事業(yè)部,廣東湛江524057)

針對樂東22-1氣田淺層地層疏松、成巖性差,易坍塌、水化起泥球,淺層大位移井摩阻大等問題,室內(nèi)對聚合物/KCl鉆井液體系的流變性、抑制性和潤滑性進行了優(yōu)化研究,并在樂東22-1氣田A14h井、A15h井的2口超淺層大位移水平井得到了成功應用。A14h井、A15h井是南海西部迄今為止垂深最淺的超淺層大位移井,具有垂深淺,水垂比高,水平位移大,井斜大的特點?，F(xiàn)場應用結果表明,優(yōu)化后的聚合物/KCl體系成功解決了該區(qū)塊長久以來的泥球、井眼凈化、潤滑防卡等技術難題,確保了?9套管順利下到位。該井的鉆探成功對于類似淺層大位移井鉆井液體系的優(yōu)選及應用具有一定的指導和借鑒意義。

超淺層大位移井;鉆井液;潤滑性;井眼清潔;樂東氣田

樂東22-1氣田區(qū)域構造位于鶯歌海盆地中央泥底辟構造帶東南端。在以往的開發(fā)過程中,鶯歌海盆地上部地層梳松易水化,鉆進過程中極易產(chǎn)生泥球,嚴重時會堵塞高架槽及返出口,影響鉆井工程作業(yè);同時,淺層大位移井摩阻大,給鉆井和大斜度、長裸眼井段內(nèi)下入技術套管帶來很大難度。

為了最大程度地利用樂東22-1井口平臺開發(fā)樂東組淺層氣層,在后續(xù)開發(fā)調(diào)整井中,特別設計了A14h井和A15h井這2口超淺層大位移井,目的層段為樂東組一段。該井是迄今為止南海西部乃至整個海域垂深最淺的超淺層大位移井。因此,必須對現(xiàn)有鉆井液的體系進行優(yōu)化,以便更好地滿足氣田生產(chǎn)的需要。

1 超淺層大位移井鉆井液技術難點

樂東22-1氣田A14h井和A15h井這2口超淺層大位移井鉆井施工中的鉆井液技術難點主要表現(xiàn)在以下幾個方面:①井壁穩(wěn)定難,淺層存在地層疏松易坍塌,井壁穩(wěn)定性差,造斜防碰風險大;②井眼凈化難,淺層泥巖水化易起泥球,造成攜巖及井眼凈化困難;③潤滑防卡難,鉆井造斜時出現(xiàn)高摩阻、高扭矩,在大斜度、長裸眼井段內(nèi)下入技術套管摩阻大。

2 室內(nèi)研究

根據(jù)該區(qū)塊地層的特點,結合該井的實際情況以及鄰井的鉆井經(jīng)驗,開發(fā)出適合樂東22-1氣田A14h井和A15h井這2口超淺層大位移井的聚合物/KCl鉆井液體系。

2.1 流變性評價

減小鉆屑在環(huán)空中的質(zhì)量分數(shù)是防止泥球形成的技術措施之一。水平管路模擬試驗[1]表明:流變性能相似的油基鉆井液和水基鉆井液的井眼凈化能力基本相同,所以在相同動態(tài)條件下,鉆井液的井眼凈化能力主要取決于其流變性而不是體系類型。注入具有很強懸浮、攜帶巖屑能力的特殊流體段塞是清掃井下巖屑床的有效方法之一[2]。

樂東區(qū)塊淺部地層,可鉆性極好,在滿足造斜的要求下,鉆速較快。當排量一定,獲取高的動塑比,能夠有效地提高巖屑攜帶效率。為此,在鉆井液體系中通過加入流型調(diào)節(jié)劑PF-VIS來調(diào)節(jié)鉆井液的動切力。室內(nèi)測定的鉆井液性能見表1?？梢钥闯?聚合物/KCl鉆井液體系的動切力及NΦ3讀數(shù)較高,可以滿足施工過程中攜巖、井眼凈化及減少泥球產(chǎn)生的要求。

表1 鉆井液體系的流變性評價

2.2 抑制性評價

改變電化學環(huán)境,減少活性固相在鉆井液中的比表面積,也是防止泥球形成的技術措施。通過使用無機鹽抑制劑KCl和加入高分子包被劑PF-PLUS來防止鉆屑水化聚結。通常加入無機鹽來控制活性粒子的表面電性。

KCl是最常用的無機鹽抑制劑,可提高鉆井液的抑制性,防止井徑擴大。室內(nèi)采用熱滾回收率和線性膨脹率試驗方法分別評價了聚合物/KCl鉆井液對巖樣和黏土的防膨效果,試驗結果見表2?？梢钥闯?聚合物/KCl鉆井液將巖樣回收率從清水的36.0%提高到87.0%,黏土的膨脹率從清水的47.5%降低到13.5%;表明優(yōu)化的聚合物/KCl鉆井液具有很強的抑制鉆屑分散能力,有利于井壁穩(wěn)定和防止泥球的形成。為滿足鉆井液抑制性的要求,建議KCl的質(zhì)量分數(shù)在鉆井液體系中保持在3%以上。

表2 聚合物/KCl鉆井液體系抑制性評價

2.3 潤滑性評價

大位移井裸眼井段長,鉆屑質(zhì)量分數(shù)高,鉆具的摩阻大,鉆進及下套管期間的摩阻問題嚴重,尤其是下套管時幾乎沒有多余的懸重。減小摩阻技術主要是通過優(yōu)化井下工具和鉆井液性能,有效地減小管柱與井壁之間的摩阻扭矩。因此,鉆井液的潤滑性是井段作業(yè)成功的關鍵。通過加入質(zhì)量分數(shù)1%液體潤滑劑PF-LUBE、1%改性石墨PF-GRA和1%塑料小球PF-BLA,可以使聚合物/KCl鉆井液體系的潤滑系數(shù)降低至0.1358,潤滑性能良好。

2.4 抗污染性評價

大斜度、大位移鉆井液的性能穩(wěn)定性至關重要。鉆井過程中,鉆屑不可避免地進入到鉆井液。因此試驗評價了其抗污染性能。聚合物/KCl鉆井液體系在60℃,熱滾16h試驗條件下的抗污染試驗結果見表3。加入質(zhì)量分數(shù)5%的劣質(zhì)土對聚合物/KCl鉆井液體系的流變性能幾乎沒有影響,能較好地滿足鉆井需求。

表3 鉆井液抗污染試驗結果

3 現(xiàn)場應用與效果分析

3.1 現(xiàn)場應用井的基本情況

樂東22-1氣田A14h井和A15h井為2口開發(fā)調(diào)整井,井型為超淺層大位移水平井,補心海拔53.23m,水深93.5m,30in隔水導管下深(已錘入)216.73m。設計斜深分別為1933.44、1904.03m,垂深分別為607.23、608.63m,水平位移達1505m,水垂比分別為2.4、2.36,井斜分別為90.25、90.32°,儲層溫度60℃左右。

3.2 現(xiàn)場鉆井液的性能維護

鉆進期間,用PF-PLUS和KCl維持泥漿強的包被抑制性,保持無機鹽KCl質(zhì)量分數(shù)大于3%。井斜大于30°后,用PF-VIS提高動切力大于14Pa,提高井眼的凈化能力。控制鉆速小于40m/h,排量3200～3800L/min,通過變化轉速和排量來判斷所采用的技術措施對提高井眼清潔程度是否有效,以優(yōu)化鉆井參數(shù)[3]。及時補充PF-GJC和PF-LUBE,提高鉆井液的潤滑性。

3.3 現(xiàn)場應用效果分析

該聚合物/KCl鉆井液體系在樂東A14h井和A15h井這2口超淺層大位移井的成功應用,有效抑制了淺層泥巖的過度水化,較好地防止了泥球的形成。該體系具有良好的流變性和攜巖性能,井眼凈化效果好;?12in井段完鉆后起鉆,測量上提下放,差值4t,反算2口井的摩阻因數(shù)分別為0.15和0.13,確保了?9in套管順利下到位。

4 結論

1)聚合物/KCl鉆井液體系的流變性良好,動塑比高,可以滿足大位移井的攜砂及井眼凈化要求。

2)聚合物/KCl鉆井液體系成功解決了樂東區(qū)塊淺層大位移井中長期存在的泥球黏卡、井壁不穩(wěn)的難題,現(xiàn)場作業(yè)順利。

3)聚合物/KCl鉆井液體系成功解決了潤滑防卡問題,確保了大斜度、超淺層大位移井套管的順利下入。

[1]吳爽,李驥,張焱.大位移井技術研究的現(xiàn)狀分析[J].石油鉆探技術,2002,30(5):17～19.

[2]Ahmed R M,Takach N E,Savitri M.Experimental study on fiber sweeps in horizontal and highly deviated configurations[J]. SPE120644,2009.

[3]李相方,隋秀香,劉舉濤.大位移井井眼清潔監(jiān)測技術[J].石油鉆采工藝,2001,23(5):1～3.

[編輯] 帥群

TE254

A

1000-9752(2014)12-0146-03

2014-08-20

程玉生(1980-),男,2003年中國石油大學 (華東)畢業(yè),碩士,工程師,現(xiàn)從事鉆井液與完井液的技術研究與應用工作。