北阿中期检查报告

长城钻探工程公司
科技计划项目中期检查报告
（2010年度）
计划任务书编号：2010A03
课题名称：多分支井钻完井技术研究与应用承担单位：钻井液公司
项目长：宋元森
起止时间：2010年1月～2010年12月
2010年6月
一、项目研究内容及关键技术、经济与技术考核指标、项
目进度安排
（一）、项目研究内容细化、责任落实情况
1、研究内容
（1）根据试验井情况，优化各种钻井液处理剂的加量、防漏堵漏措施和流变性的调控方案，形成现场试验总体方案。

（2）膏盐、泥页岩井壁失稳控制技术试验和完善。

（3）高矿化度条件下高密度钻井液流变性调控技术试验和完善；
（4）防漏堵漏技术试验和完善。

2、关键技术
（1）防漏堵漏技术试验和完善；
（2）膏盐、泥页岩井壁失稳控制技术；
（3）高矿化度条件下高密度钻井液流变性调控技术。

（二）、经济与技术考核指标
（1）形成伊朗北阿油田高密度钻井液体系及维护处理工艺；
（2）研发出适合伊朗北阿油田的防漏堵漏钻井液技术；
（3）完成现场试验4口井。

（三）、项目进度安排、责任人落实情况
1、进度计划
2、人员安排情况
依据项目研究运行情况，由于孙增芳长期在海外现场，无法组织室内试验和进行项目的总体协调，经钻井液公司申请，科技处批准，由宋元森担任项目课题长，孙增芳负责现场试验，其余人员都按原计划要求开展工作。

调整后研究人员情况见下表，
二、项目完成情况
（一）、现场试验方案的优化
根据试验井特点和室内试验结果，结合邻井施工情况和材料供应情况，对试验方案进行了优化，主要进行了1、替代处理剂的可行性试验、2、各种处理剂加量优化，3、对流变性控制技术的优化、4、防漏试验方案的确定，5、易塌的膏盐、泥页岩井壁不稳定层段防塌技术的优化，通过这一系列优化，形成了完善的现场钻井液施工方案，通过项目部的审核，批准在NZA-1井试验。

1、替代处理剂的试验
该井是北阿项目开钻的第一口井，由于种种原因，原配方选择的SPF-2等抗高温降失水剂和抑制剂没有及时到位临时在伊朗采购替代产品，为此进行了试验，结果见表1，数据显示满足设计要求。

2、各种处理剂加量优化
为确定各种处理剂在满足性能要求前提下的最经济加量，对配方和工艺进行了一系列优化，这是我们配方优化的重点之一。

（1）主要处理剂的优化
降失水剂是体系中费用占比较高的处理剂，考虑到体系在井壁稳定方面做了重大改进，因此将其加量由2%降到1%。

由于对体系高矿化度条件下高密度流变性控制技术的提高，流型调节剂PAC-LV和木质素磺酸盐的加量由1~2%改为1%和可选。

这2项改进可降低5-10%的处理剂费用。

（2）工艺优化
高矿化度条件下高密度钻井液技术是一项国际先进技术，施工井不多，对其现场配制工艺进行积极探索，可节省5%的材料费用。

①由于密度过高固相含量高，为减少吸附，在加入主要处理剂前，先加入护胶剂减少处理剂的吸附；
②由于密度过高自由水含量低，采取先加处理剂，最后逐步加重的措施；
③由于密度过高固相含量高，部分吸水性好的处理剂（降失水、防塌剂）在一定温度下配置效果更好，采取后期大循环配制的措施。

④为了减少土粉用量采用老浆稀释转化办法，同时降低般土分散占得比表面积，提高体系水溶性；
3、高矿化度条件下流变性控制技术的优化
高矿化度条件下流变性控制技术的优化是本项目的关键技术之二，按照实验方案采取首先控制盐水体系控制高矿化度对流变性的
影响，再引入润湿剂、控制般土含量等手段控制高密度条件下的流变性。

在制定现场试验方案时，注意到本井含有大段膏盐，膏盐将带来大量的钙离子，预计钙离子浓度将达到10000PPM，将对钻井液造成严重污染，因此将抗钙污染剂加量由0.1%提高到0.5%，加强抗钙侵能力。

同时将般土含量确定为原方案的低限20g/L以下，将不饱和盐水中的盐用量由15%提高到20%，即可提高抗盐侵能力又可减少加重剂用和由此带来的固相之间的摩擦。

实验数据见表2
表2，高矿化度条件下高密度流变性调控试验
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4、易塌的膏盐、泥页岩井壁不稳定层段防塌技术的优化
易塌的膏盐、泥页岩井壁不稳定层段防塌技术的优化是本项目的关键技术之三，根据室内方案首先确定适当密度，采用适度欠饱和度的盐水平衡膏盐层与钻井液的盐浓度及活度差减少垮塌，溶解析出的结晶盐和解决盐结晶问题，同时通过高浓度盐水高抑制能力、最后采用沥青封堵，降低失水的办法解决泥页岩井壁不稳定问题。

根据本井地质资料和邻井资料确定的密度使用原则是，配浆1.4，在钻进中逐步提到1.75，进入膏盐前提到1.9并保持钻进，减少进入高压盐水层提密度的难度和对性能的急剧影响，依据高压盐水侵情况逐步提密度，预计最高密度2.2。

5、防漏试验方案的确定
按照邻井情况，井漏的主要外因是高压高密度及窄密度窗口的影响，内因是地层成岩性差裂缝发育，裂缝性储油；漏失类型为裂缝性漏失；漏失井段全井都有漏失威胁，重点是Gachsaran、Pabdeh 地层的高压盐水层井段和下部裂缝性油层段，据介绍由于是裂缝性油藏油层漏失越厉害出油越多；由于提供的地质资料不完善，其裂缝大小、走向、发育程度不清楚，无法进行准确调整，室内确定采用广谱性防漏技术提高地层承压能力，其配方为1%超低渗透剂+1%的单向压力封堵剂，堵漏方案视现场情况定。

由于本井是北阿施工的第一口井，可依据资料少，未对其方案进行调整。

（二）、现场试验情况
1、邻井情况：
①地质剖面及分层
Azadegan油田已完成7口井，其中3＃和7＃位于北阿合同区，最具参考价值。

②事故复杂情况
A.高密度高盐条件下流变性控制和膏盐、泥页岩井壁不稳定
膏盐、泥页岩井壁不稳定层主要发生在GACHSARAN地层，其次为AGHAJARI地层，发生频率不高但危害大，造成损失大，是研究的重点。

高密度高盐条件下流变性问题主要发生在GACHSARAN地层，其次为DARIYAN地层，主要是高压盐水层溢流造成，因此不仅是高密度问题还有盐和其他无机盐的污染影响，其难度进一步提高，是我们的关键技术
B.井漏情况统计分析
井漏
7口调研井5口漏失，北阿区块漏失情况还轻一些。

2、试验部署及试验
NZA-1试验井是北阿施工的第一口井，基本数据见表3、表4由于在新区作业缺少经验和邻井数据指导施工难度大，项目部认为
本井是他们遇到的难度最大的井。

主要体现在高盐高密度、安全窗口低到起下钻产生的压力激动都足以引起井下复杂起，需要进行调整，并且还有高压盐水层同时影响，裂缝性漏失威胁全井，稍有不慎就将引起井漏并带来其他事故复制问题。

表3、井身结果数据
表4：NAZ-1井地层分层和主要岩性表
从地质设计和邻井情况看，从1330米到-1830的三开段将遇到课题所指的膏盐、泥页岩井壁不稳定问题，高压盐水层带来高矿化度和高密度条件下的流变性控制，高压盐水层带来的漏失预防与治理问题（特别是中完阶段）等技术难点，是施工是难度最大的井段；四开1830-3625井段长漏失层多是主要漏失段，重点进行防漏堵漏试验；五开3625-4200米井深深温度高是主要油层段，主要实验高温对体系的影响，其次是裂缝性油层的防漏堵漏问题。

在国内材料没有到位情况下，为了满足甲方及时开钻的要求，临时在伊朗采购了部分替代产品，因此泥浆配方和工艺上也相应变化均进行了试验测试，施工中通过优化技术方案，综合应用各种相关配套技术的和研究成果，实现了钻井作业安全、顺利、优质。

NZA-1井3月20日开钻，4月16日三开进行全过程管理，5月2日钻到1816米中完，发生高压盐水侵井涌，最高使用密度2.0，固井时发生漏失，三开中完顺利。

5月27日四开，现钻井到2735米，自四开后施工过程中井漏问题一直未得到解决。

井漏问题综述：四开后以1.20左右密度钻到1825米开始发生阶段性渗漏，每天10方左右。

6月7日2715米后，为准备大段连续取芯，按监督要求提密度到1.25，发生漏失，降密度1.20堵漏，发生溢流，提密度1.30再漏，如此反复引发长时间连续处理复杂情况，到15日情况是密度1.31 g/cm3循环排量500L/min的情况下，井下不漏不溢，一旦排量增加，漏失开始，且一旦停止循环有轻微溢流，
安全窗口密度越来越小。

截止到6月14日24：00，共漏失泥浆283.2方，溢流128.35方，放掉被污染泥浆和地层水75.5方，具体情况见附件。

现场施工发现小流量高压水层出水污染问题使用井漏问题加剧。

三、取得部分阶段性成果
1、完成了各种优化方案，形成的现场试验总体方案满足实验要求，阶段性的完成实验目的。

2、膏盐、泥页岩井壁失稳控制技术得到充分完善，三开Gachsaran膏盐、泥页岩段井壁失稳得到有效控制，现场试验表明取得突破性进展。

表5三开电测井径数据
3、通过提高盐的加量提高基浆密度等方法，完善了高矿化度条件下高密度钻井液流变性调控技术；
4、从1350米后，发现钻井液性能急剧变化，钻井液被污染，通过现场检测找出了钻井液污染的原因是钙离子含量大幅度增加，高达10000PPM，通过加入出钙剂和其他方法得到了很好控制。

表6、钻井液离子污染现场测试数据
5、通过处理剂加量、整体配方和工艺的优化，三开井段处理剂加量明显降低，与原设计方案相比降低20%，与Azadegan 油田3和7井相同段相比降低30%，达到课题要求。

6、摸索出体系膨润土含量最佳值为20g/L以下，对于钻井液流变性控制何成本控制非常有利，下口井可以借鉴。

7、摸索出预防和处理高压盐水侵的方案
四、外协工作进展情况
根据调研和现场试验情况，北阿的井漏问题是一个即突出又严重的技术难题，原方案没有很好的进行研究，因此，已申请并获批准进行外协，请石油大学帮助我们解决。

六、存在问题及措施
1、存在问题
从现场试验和我们对方案优化时情况看，北阿的井漏方案不完善，不能达到解决问题的目的，四开现场试验时出现长期连续的井漏问题，严重影响试验地顺利进行和正常施工，必须尽快解决。

现场施工发现小流量高压水层出水污染问题使用井漏问题加剧。

现场试验4口，据项目部反馈，只能进行2-3口。

2、解决措施
①、将防漏堵漏问题进行全面深入的再研究完善
②、将防漏堵漏问题、小流量高压水层出水、流变性控制、体系完善问题进行综合配套研究
③、外协研究
④、加强现场试验指导。

七、下步工作安排
1、下部的中心工作是防漏堵漏研究和工艺完善
2、继续完善膏盐、泥页岩井壁失稳研究
虽然现场试验取得了突破性进展，问题也得到了解决，但还需从矿物特性、作用机理等进行完善，推广到其他地区使用，使之成为一个专有技术。

3、处理剂加量优化试验继续进行，在三开段的成功只是阶段性和局部性的，要通过后期的继续完善达到可推广应用的目标。

4、收集现场岩样进行测试分析，完善体系。

附件1、北阿项目NAZ-1井--钻完井技术研究与应用
附件2、四开井漏井涌复杂情况小结附件3、NAZ-1井钻井液设计
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