和田1井高密度钻井液技术

和田1井高密度钻井液技术

和田1井是新疆塔里木盆地一口超深预探井,完钻井深6813.50m。该井地质条件复杂,上部地层易水化膨胀,造浆严重;下部地层有大段盐膏层和高压盐水层。在钻井施工过程中,易发生泥包钻头、缩径、井塌、井漏、卡钻等复杂情况。针对不同地层特点,分段采用了不同的钻井液体系及相应的维护处理措施。现场应用表明:该套钻井液体系具有很好的的抑制性、悬浮携带、稳定井壁、润滑防卡能力,满足了钻井施工的要求。

标签：高密度钻井液;井眼稳定;防塌;抑制性;超深井

和田1井位于新疆和田市境内,是和田河西区块的一口预探井。钻探目的是勘探石炭系、奥陶系油气藏。该地区在钻井施工过程中,因地层复杂,易发生阻卡、泥包、掉快、井塌、井漏等复杂情况,引起长井段划眼、卡钻等复杂事故。针对该井不同地层段的实际情况,分段采取了不同的钻井液体系及相应的维护措施。现场应用表明该套钻井液体系具有强的抑制性,较好的悬浮携带、稳定井壁、润

滑防卡能力,成功解决了该区块易出现的复杂情况。

1 地质工程概况

和田1井地质分层及岩性特征如下:第四系(0-50m):流砂层;第三系(50-795m):泥岩夹中细砂岩;三叠系(795-924m):褐色泥岩、紫红色砾状砂岩;二叠系(924-2614m):泥岩、粉砂岩、火成岩、褐色泥岩夹膏岩;石炭系(2614-3430m):泥岩、砂岩、灰岩不等互层;泥盆系(3430-3489m):中砾岩、砂岩与泥岩互层,石英细砂岩夹棕色泥岩;志留系(3489-3918m):粉砂岩、暗褐色泥岩;奥陶系(3918-5522m):灰岩、泥灰岩、白云岩、褐色、灰褐色灰岩、泥灰岩、白云岩;寒武系(5522-6813.50m):

灰色、深灰色白云岩、灰质云岩。

和田1井一开使用φ660.4mm钻头钻至123.12m,下入φ508mm*123.12m表层套管;二开使用φ444.5mm钻头钻至1949m,下入φ339.7mm*1948.03m技术套管;三开使用φ311.15mm的钻头钻至4155m,下入φ244.5mm*4153.81m技术套管;四开使用φ215.9mm的钻头钻至6100m,下入φ177.8mm*6097m技术套管。五开使

用φ149.2mm的钻头钻至井深6813.5m完钻。

2 钻井液技术难点

本井为五开预探井,套管程序多且地层复杂。一开、二开井径大,大段软泥岩、

砂质泥岩分散造浆严重易泥包钻头,红泥岩井段易缩径。三开上部是400多米的火成岩井段,硬度大易垮塌卡钻;三开中部砂泥岩不等厚互层,易出现坍塌掉块阻卡等复杂情况。四开井段为灰岩、白云岩,裂缝发育易垮塌掉块、漏失;五开井段

地层压力系数高,易喷易漏,有盐膏层,易缩径阻卡。

3 钻井液技术

3.1 钻井液体系优选

根据地层特点和设计要求,在室内实验的基础上确定钻井液体系如下:一开采用膨润土聚合物钻井液体系,二开采用聚合物不分散钻井液体系,三开采用聚磺防塌钻井液体系,四开采用无固相钻井液体系,五开采用高浓度欠饱和盐水钻井液和

高浓度SO42-饱和盐石膏钻井液体系。

3.2 现场钻井液维护

(1)一开井段(0-123m)。

该段地层岩性主要是流砂层、泥岩夹中粗砂岩,胶结性差,易坍塌。而且井眼大,钻速快。采用聚合物不分散钻井液体系,钻井液配方:淡水+5%-7%膨润土

+0.5%Na2CO3。完钻后充分循环钻井液,下套管及固井施工顺利。

(2)二开井段(123-1949m)。

本井段二叠系前采用聚合物不分散体系,钻井液配方:淡水+4%-6%膨润土

+0.2%-0.3%Na2CO3+0.1%-0.5%包被抑制剂+1%-1.5%液体润滑剂。按配方将

基浆预处理,钻井液性能达到设计要求后开钻。钻进过程中钻井液维护采取“三低一高”,即低密度、低固相、抵粘切、高排量。进入二叠系后逐渐补充降失水剂,

降低钻井夜滤失量,提高泥饼质量,钻井液密度由1.15g/cm3提到1.20g/cm3,

用SPNP和WYL-1增强防塌性能,保证了钻井施工的顺利进行。该井段起下钻畅

通,完井作业顺利。

(3)三开井段(1948-4155m)。

该井段岩性主要是火成岩夹薄层泥岩、砂泥岩,岩性软硬交错,可钻性差,易掉块引起井壁失稳,钻进中有严重的跳钻现象,易出现复杂情况。本井段3500m以前

采用聚合物防塌体系,钻井液配方:4%-6%膨潤土+0.3-0.5%Na2CO3+0.2-0.3%

包被剂+0.5-1%聚合降失水剂+1-2%润滑剂+2-3%防塌剂。进入3500m后转化为聚磺防塌润滑钻井液体系。钻井液配方在原井浆基础上加入2-3%SPNP、3%抗高温降失水剂和1～2%无荧光润滑剂,改善了泥饼质量,提高了钻井液防塌性能和抗温能力,防止了钻头泥包。由于采取了完善的防塌措施,在整个三开施工过程中,无垮坍无漏失,先后共出现了五次断钻具事故,在处理事故过程中起下钻畅通无阻

卡,说明钻井液具有良好的润滑防卡能力。

(4)四开井段(4155-6100m)。

四开井段主要岩性岩性致密,采用无固相钻井液体系钻进。钻井液配方:井场

水+1～1.5%增粘剂A+0.5%增粘剂B+2～3%聚合醇。施工中以保持增粘剂的

加量,配合加入SG-1、MC-2等调整钻井液的粘切,确保钻井液有较强的悬浮携带能力和较好的抗温性能。5800米后由于地层压力系数异常,地层出盐水并伴生有

H2S,通过加入碱式碳酸锌、提高PH值大于10,每次起钻前用碱式碳酸锌封裸

眼段等方法,使钻井施工顺利进行。加入1-2%PLG-1、RH99D增强了润滑性,减小

摩阻,全井起下钻正常,电测、下套管顺利。

(5)五开井段(6100-6813.5m)。

本段地层压力系数高,含有多套地层压力系统。寒武统的盐膏岩发育,盐膏层蠕动易引起起下钻阻卡,导致井下复杂。钻遇破碎性白云岩,容易发生井漏。为防止膏盐的蠕变、盐岩溶解和泥页岩地层夸塌,五开选用高密度欠饱和盐水钻井液体系。使用KPAM、DBF-2增强钻井液的抑制性,加入SMP-2、SMP-1、MC-1、SG-1等增强体系的抗盐、抗温性能。加入KHT-1、FST518、WFT666、WYL-1、

PA-1等增强钻井液的防塌性能,保持井壁稳定。加入NaCl调整Cl-含量,保持Cl-含量150000-170000mg/l,有效地防止了盐层溶解。该井钻至6770米时发生CaCl2型盐水浸,钻井液滤液Ca2+含量从800mg/l上升到5800mg/l,钻井液性能恶化,出现重晶石沉淀,泥浆固化等问题。经过多次反复实验,确定了膨润土和Na2SO4加量(见表1、表2)。把泥浆体系转化为高浓度SO2-4