有机硅钻井液的应用

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采用上述两种方法转型均可确保在转型过程中钻井液性能稳定
2.2 维护 处理工艺
浅井维护方法 维护过程中配 HFT-401:HJN-111 1:(2 1) 10%和 NPAN 0.5 1%
1陈永奇 高级工程师 1961 年生 现任华北石油第二钻井工程公司工程技术部副主任 地址 河北省任丘 市 邮政编码 062552 电话 0317 2787710
件 在较宽的范围内进行调节 如该井在钻沙三段 3855 4140m 井段时 地层以灰色泥岩为
主 稳定性较好 并具有一定的造浆能力 此时 为更好地发挥钻头水马力,提高机械钻速
施工中维护钻井液性能如下 :1.50 1.53g/cm3 FV:41 45s Gel:1.5 3/4 5 而在
进入沙四段后 灰色泥岩的稳定性较差 底部的沙四孔店组砾石发育 易漏 施工中控制排
1 有机硅作用机理
我们使用的有机硅处理剂是有机硅稀释剂(HJN-111)和有机硅稳定剂(HFT-401) 它们的 主要成份是 CH3Si(OH)2ONa 的不同分子缩合物 分子中的 Si-OH 键容易与粘土上的 Si-OH 键 缩聚成 Si-O-Si 键 形成牢固的化学吸附 在粘土表面上形成一层甲基朝外的 CH3-Si 吸附 层 使粘土表面产生润湿反转 阻止和减缓了粘土表面的水化作用 也降低了钻井液中粘土 颗粒间的相互作用力 削弱了网架结构 因此有机硅可有效地防止泥页岩水化膨胀 坍塌 具有良好的抑制性及化学防塌能力 也具有较好的钻井液稀释能力和提高钻井液润滑性 此 外 据介绍有机硅本身的裂解温度较高 且能与粘土表面产生牢固的化学吸附作用 因此在 钻井液中其抗温能力可达 200 以上 [1]
2 钻井液工艺技术
2.1 转型工艺
方法一 配 HFT-401:HJN-111 1:(2 1) 10 30%的药液加入 转型过程中勤观测钻 井液性能变化 当其浓度在钻井液中达到 1.5%左右即完成转型 此种方法适用于般土含量 较高的钻井液
方法二 配 HFT-401:HJN-111 (2 1):1 100%的药液 在 1 2 个循环周之内使其浓 度在钻井液中达到 1.5%左右即可 此种方法适用于般土含量较低的钻井液
1.37
1.28
1.38
1.39
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Βιβλιοθήκη Baidu
井型
定向井
直井
直井
定向井
定向井
直井
位移
499.53
313.12
305.32
钻头尺寸
216
216
216
216
216
216
注 其中强 58x 及路 43-1x 路 43-3x 井使用有机硅钻井液
由上表可看出 使用机硅钻井液的井 其井径都较邻井规则 最大井径小于邻井 最小
剂配合 可十分有效地降低钻井液摩阻 在使用该钻井液施工的定向井中 普遍摩阻系数为
0.055 0.09 这种特性在斜探井施工中更能显示出其优势 以往使用聚磺钻井液钻斜探井
时 如果只加 RH525 无荧光液体润滑剂 常常摩阻偏大 我公司以往所钻的斜探井 在
只加入 RH525 的情况下 摩阻系数通常都大于 0.1 而为确保井下安全被迫加入 RT9051 有

该井的难点全在三开井段 邻井普遍存在井涌 井漏 井垮划眼等复杂 其中武 8 井处
理复杂月余 而在武 2 井的三开井段施工中同样出现了井涌 井漏 但仅在钻至 3852m 出现
溢流 起下钻时发生水浸 造成井下掉块 下钻时仅划眼 32m 而其余井段施工中 起下钻
皆十分顺利
该井钻井液在 1.50 1.55g/cm3 的高密度下 流变性 粘切仍易于控制 可根据施工条
3 现场应用效果
3.1 具有良好的防垮塌 抑制泥页岩膨胀能力
路 44 断块的井位于易垮塌的留西区块上 该断块地层压力系数较高 可钻性较差 地
层倾角大 易斜 钻井周期长 地层中的水敏性泥岩易发生垮塌 而使用该钻井液施工的井
无一发生垮塌 粘卡等复杂 事故
武强-扬武寨区块的井下部有特殊岩层 如炭质泥页岩 油页岩等 易垮塌 使用其它
有机硅钻井液的应用
陈永奇1 张玉军 王洪升 吴宏宾 张明海 胡景东
(华北石油管理局第二钻井工程公司,河北任丘)
摘要 近年来 随着大斜度 大位移定向井及深井 中深井的不断增加 复合导向 无 线随钻 高效 PDC 钻头等新的钻井工艺不断推广应用 机速及单只钻头进尺都有了很大的提 高 而华北油田的地层特点是泥岩造浆能力强 砂岩渗透性好 中深井地层地温高 钻井周 期长 影响钻井液性能稳定 且泥页岩水敏性强 井下易出现缩径 垮塌 掉块 粘卡等复 杂事故 这都影响着钻井技术及钻井速度的进一步提高 而有机硅钻井液具有较高的抗温性 性能稳定 粘切易于控制 流变性便于调节 摩阻系数低 防垮塌能力强等特性 很好地解 决了华北地区钻井中存在的问题 满足了钻井的需要 降低了复杂 事故的发生率 关键词 有机硅钻井液 防塌 防卡 润滑
类型钻井液不能很好地抑制该地层的垮塌 化学防塌效果不是很好 只能靠提密度保持地层
稳定 而强 58x 井使用的有机硅钻井液 具有良好的化学防塌能力 路 43-1x 井 路 43-3x
井 强 58x 井与邻井对比数据见下表
表 1 有机硅钻井液应用井与邻井井径对比表
井号
强 58x
强 45
强 30
荧光的液体润滑剂 影响了录井 而使用有机硅钻井液的大井斜大位移斜探井强 58x 井 井
斜 37.32 位移 499.53m 晋 107x 井 井斜 47.45 位移 939.33m 在只加入 RH525 后
摩阻系数最低为 0.055 为安全施工 确保斜探井取全取准资料奠定了基础 两口探井均施
工顺利 无任何复杂 事故 而它们的邻井强 102 直井 晋 116x 井在施工中都发生过卡
井径略大于钻头直径 无缩径现象 有机硅钻井液在密度不高于邻井的条件下施工 确保了
井径规则 充分体现出有机硅钻井液具有良好的抑制泥页岩膨胀 防止垮塌缩径的作用
3.2 具有良好的降摩阻作用 有效地解决了禁止加有荧光处理剂的大斜度
大位移定向井的防卡问题
通过在各井的应用试验证明 有机硅与现有的各种处理剂配伍性好 尤其是与液体润滑
路 43-1x 路 43-3x
路 43-2
最大井径
292
335
310
265
250
300
最小井径
218
195(缩径) 210(缩径)
225
216
210(缩径)
平均井径
236.7
244.6
241.8
238.11
236.8
240.49
最高密度
1.28
1.37
1.28
1.39
1.39
1.40
完井密度
1.28
在本井的施工中 体现最突出的是钻井液性能始终稳定 在高温下 起下钻后钻井液性
能变化小 下钻到底后循环 钻井液性能恢复快 150 的 HTHP 失水一直保持在 10ml 以内
泥饼薄而韧 厚度为 2.5 3mm 在含油量仅为油花 0.5%的情况下 摩阻系数保持在 0.14
左右 这为高密度下钻井防卡提供了有利条件
433
的药液维护 以 HFT-401 HJN-111 改善钻井液流型为主 并适时适量地加入防塌剂 NaOH 改善泥饼质量 适当加入正电胶抑制粘土分散
深井维护方法 维护过程中配 HFT-401:HJN-111 2:1 30% 配合 SMP 防塌剂 HMF NaOH 等 浓 度 为 3 7% 的 药 液 维 护 以 降 失 水 防 塌 为 主 改 善 钻 井 液 流 型 时 用 HFT-401:HJN-111 1:(2 1) 20% 配合 SMK SMC NaOH 等浓度为 3 7%的药液调节
和正常送钻加压 采用有机硅钻井液的晋 107x 淀 15x 州 16-45x 井保持钻井液具有低粘
中切 初终/切其差值控制在 4-6/7-9 动切力 7-9 n 值 0.65-0.7 范围内 这样既保持低
粘 紊流 又保证适当切力及悬浮性能 改善对井眼的净化能力 确保了这几口大井斜 大
位移定向井的顺利实施
量为 22L/s 理论返速 0.9m/s 此时为更好地携砂 适当提高了粘切 维护钻井液性能如下
:1.51 1.55g/cm3 FV:46 55s Gel: 2 4/4 7
通过采取以上措施 保持了井壁稳定 起下钻畅通无阻 4000 多米的井深 基本上做
到了天天有进尺 三开井段 3300 4420 仅用 39.3 天
3.4 解决了拔活塞问题
大港储气库井地层泥岩发育 易水化膨胀 引起缩径 往年的施工中起钻拔活塞严重
下钻困难 而今年应用了有机硅钻井液后 在库 3-12x 库 3-11x 井施工中起下钻顺利 基
本解决起钻拔活塞的问题
3.5 解决了大斜度井的携岩问题
大斜度 大位移井钻井液携带钻屑比较困难 钻屑在井眼下侧易形成岩屑床影响起下钻
钻 这即影响了施工又影响了地质取准资料 强 58x 井 晋 107x 井与往年其它探井摩阻系
数对比见下表
434
表 2 有机硅钻井液与与其它钻井液摩阻系数对比表
强 58x 晋 107x 桐 42 京 70 晋 83 桐 45x 赵 65 赵 66
含油量
12
24
12
13
13
35
2 3 2 2.5
况下 而摩阻系数却明显低于其它井的摩阻系数 使用聚磺钻井液摩阻系数低的井只有桐
45x 井 而该井使用的润滑剂是荧光很强的 RT9051 因此可证明有机硅与液体润滑剂配合降
摩阻 防卡效果十分明显 有利于探井取全取准资料
3.3 具有较好的抗温能力 在高温高密度下流动性仍易于调节 保持低的失

我局的重点预探井武 2 井 完钻井深 4420m 钻井周期 81.25 天 完井电测全套一次成
3 长时间静止后钻井液性能变化小 开泵容易 利于防漏 4 深井注意调控粘切 防止冲刷井壁 周光正,黄达全,王治霞.大港油田深井钻井液技术.见:2003 年钻井承包商协会论文集.北京:石 油工业出版社,2004
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4 认识与结论
1 有机硅钻井液具有高的固相容量限 粘切易于维护 流动性好 能满足大斜度井携 岩问题 具有良好的防塌 防卡 防缩径拔活塞作用 可有效地减少井下复杂 事故的发生
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2 适合于在碱性条件下使用 有机硅处理剂在碱性条件下才能分解出稳定的 RSi-O- 发挥出其功效 在钻井液的维护中 应保持钻井液 pH 在 9 左右 这是有机硅钻井液稳定的 基础 过高的 pH 值对防塌及钻井液性能稳定都有害
摩阻系数 0.055~0.12 0.051~0.09 0.13~0.21 0.11~0.17 0.16~0.21 0.065~0.13 0.10~0.16 0.10~0.16
润滑剂名称 RH525 RH525 RH525 RH525 RH525 RT9051 RH525 RH525
由上表可看出 使用有机硅体系的强 58x 晋 107x 井在润滑剂含量不高于其它井的情
每年油田所钻的生产井 探井中都有一些是大井斜 大位移定向井 同时 因复合导向 钻具 高效 PDC 的使用 机速和单只钻头进尺都有大幅度提高 也给钻井液提出了更高的要 求 为适应市场的需要以及钻井技术的进步 更好地把井打好 我公司试验应用了有机硅钻 井液 目前 已采用该钻井液钻井 28 口 其中 26 口已完井 施工井中最深的是武 2 井 井 深 4420 m 井斜大于 40 的有 5 口井 位移最大的淀 15x 井,井底位移 1101.78 m 2004 年 我公司高难度井基本上都采用了有机硅钻井液施工 而这些井无一口因钻井液造成井下复 杂 事故 我公司的事故复杂率由 2003 年的 2.8%下降到的 0.7%
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