高密度饱和有机盐钻井液在羊塔克5井的应用

高密度饱和有机盐钻井液在羊塔克5井的应用

陈　建,贾　标,张玉红,党战锋,严利咏

(西部钻探定向井技术服务公司,新疆乌鲁木齐　830026)

摘　要:羊塔克地区下第三系井壁失稳问题一直是油田勘探与开发的技术难点,采用适当密度的钻井液技术是复杂地层钻井成功的关键。通过对该地层不稳定因素及其对钻井液施工技术难点分析研究,对钻井液的配伍进行改进,优选了适合该地区的高密度饱和盐水钻井液体系。该钻井液体系具有良好的流变性、造壁性、润滑性和抑制性。现场应用表明,该钻井液体系对该地区的顺利钻进、井下安全及油气层保护有非常好的效果。

关键词:有机盐钻井液;稳定井壁;卡钻;油气层保护

中图分类号:T E254 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)16—0137—02

羊塔克构造带地处新疆新和县西60km左右,属于塔北隆起羊塔克断裂构造带,该区古生界构造层区域南倾,中新生界构造层则为区域性北倾。该构造带十分复杂,特别是中新生界的下第三系地层,存在着大量的盐岩、盐膏、石膏和含膏含盐软泥岩,给钻井作业带来了巨大的困难。针对这种复杂地层,研究并选择合适的钻井液类型,对羊塔克地区的油田开发工程中提高钻速、减少井下复杂情况发生具有重要意义。

1　有机盐钻井液特点[1-2]

1.1　流变性好

有机盐加重剂在水中溶解度较高,其水溶液密度最高可达1.50g/cm3以上,用其配成的钻井液在较大密度(1.05～1.60g/cm3)范围内不用惰性加重剂(铁矿粉、重晶石等)调节,在较高密度时才用惰性加重剂调节。因此该钻井液流变性比常规钻井液好得多。

1.2　抑制性强

有机盐加重剂在水中可电解为一价阳离子M+及有机盐酸根阴离子XmRCOO-,阳离子可吸附于层状粘土晶格中,阴离子XmRCOO-可吸附于粘土片状结构的边缘上,对粘土分散抑制能力都很强。

1.3　造壁性好

有机盐钻井液体系中的降滤失剂,可改善泥饼质量,降低滤失量。沥青类与无荧光白沥青产品中水溶部分可起吸附、乳化作用,油溶部分有润滑性并在温梯下在压差作用可形成薄而韧的泥饼,油溶部分可发生塑性流动,挤入地层微裂缝,达到防塌、防卡作用。

1.4　保护油气层效果好

有机盐钻井液中离子浓度及离子强度、离子活度较高,水的活度小,根据活度平衡理论,井壁向钻井液失水,钻井液不会向井壁失水,并且钻井液中组分不会与地层水中组分形成沉淀,可实现对油气储层的有效保护。

2　钻井液技术对策

2.1　钻井液体系的确定

伊利石对钾离子的选择性极强,钾离子可以取代任何其他离子,使伊利石晶层紧紧地联接在一起保持稳定,尤其是钾离子的阳离子的交换对伊利石和蒙脱石都起作用,大大降低了它们之间的膨胀差异。因此对含有大量伊利石或伊/蒙混层的粘土,钾离子效果最好。根据钾离子抑制作用理论及试验效果[3-4],结合羊塔克地区下第三系地层岩性特征,选用了饱和有机盐钻井液体系。

2.2　钻井液流变性的控制

在膏盐岩地层钻进,泥浆流变性除受到石膏和盐岩的影响外,还与泥浆般土含量和粘土颗粒浓度有关,般含和粘土颗粒浓度越高,流变性越不稳定[5-6]。因此,为了获得良好的流变性能,必须严格控制般含和低密度固相颗粒浓度,尤其是在转化前通过稀释法严格控制泥浆般含,低密度固相颗粒则通过固控设备加以清除。

2.3　钻井液润滑性的控制

由于该井较深,泥浆密度高,产生的井眼液柱压力必然很大,因此必须重视提高泥浆润滑性,防止渗透性较好的粉砂岩发生压差粘附卡钻。

2.4　钻井液造壁性的控制

根据羊塔克地区下第三系岩性描述得知,硬质石膏,吸水膨胀十分严重,因此在该段钻井中控制比较小的失水特别是高温高压失水,建立薄而韧的优质泥饼尤其重要。

3　现场应用

3.1　基本情况

羊塔克5井基本情况为井深结构(

137

　2012年第16期 内蒙古石油化工

收稿日期5::20in1in

:2012-0-18

=2.54cm)×204m+133

8in

×1806.40m+9

5

8in

×4795.03m;81

2

in井眼开钻井深:4798m层位,

上第三系地层底部;81

2

in井眼完钻井深:5253m

层位,下第三系地层;81

2

in井眼岩性:上第三系

地层底部主要为泥岩且夹石膏和盐岩,下第三系地层上部为棕红色泥岩,中部为盐岩夹泥岩,石膏夹泥岩和棕红色盐膏质泥岩;泥浆体系:饱和有机盐钻井液体系。

3.2　泥浆体系的建立

该井于四开前转化为饱和有机盐钻井液体系,在原井浆基础上加入6吨MHP-2和89吨NaCL。

3.3　复杂情况及处理

3.3.1　高压盐水污染

在井深为4856m时,短起下钻中观测到泥浆体积增涨3.2m3,当时泥浆密度为1.96g/cm3,分析为地下高压盐水层,于是将泥浆密度增加到2.00g/ cm3,高压盐水层的影响随之消失。

3.3.2　阻卡情况

利用1.80g/cm3泥浆钻至井深4817m以后,转盘扭矩逐渐增大,尤其在接单根以后,扭矩增大更明显,而且每次接单根后必须划眼到底才能恢复钻进,根据这种情况将泥浆密度增加到2.30g/cm3后扭矩才有所改善。钻至井深5026m后,钻屑中开始返出石盐盐屑,为了安全钻井,立即将密度增加到2.30 g/cm3～2.32g/cm3,尽管如此,但在以后的钻井作业中仍然多处发生严重阻卡,经反复划眼都不能够消除阻卡现象。特别是在钻至固井深度后,将密度增加到2.37g/cm3,通井时依然如故。

3.4　泥浆维护情况

由于该井采用的是一般性的饱和盐水重泥浆,因此抑制性较差,泥浆性能特别是流变性能极不稳定,往往需要大量稀释才能具有较好的流变性。失水控制主要使用的是SPNH和SMP-2,但这两种处理剂的加量都不足,尤其是SMP-2使用得更少,因此造壁性没有得到更好的控制,导致了失水,特别是高温高压失水逐步增大,泥饼增厚。钻至固井深度后,通井中一直存在着严重阻卡的现象,无法进行电测和下套管作业。针对这种情况,认为引起严重卡钻的原因不仅仅是膏、盐岩的塑性蠕变,还与地层的水化膨胀有关,加强泥浆的抑制也是一个关键,因此着手对泥浆进行了改造。

改造泥浆配方:

O+5%预水化般土浆+ 3N O+SM+FT+6S N+ S+K L+DRIS+抑制剂+790g铁矿粉。

按改变泥浆配方配制120m3与原井泥浆相混合,并加入柴油2m3、3吨RH-3混合。羊塔克5井钻井液性能见表1。

通过对泥浆改造后下钻通井于5183m遇阻,划眼至井底5253m,短起(5253～4750m)正常,起钻电测并顺利下入7"尾管。

表1　羊塔克地区下第三系地层羊塔克5井钻井液性能井深

/m/g cm

-3

FV

/s

PV

/mP a s

YP

/Pa

G10″/G10′

/Pa

含砂

/%

pH

FL HTHP

/mL

离子含量/10

4

mg L

-1

Cl

-

K

+

Na

+ 5071 2.246053123/120.29.61118.7 6.50.018 5246 2.267272153/140.2101218.8 6.70.021 5204 2.318476163/150.2101218.8 6.80.023 5236 2.368068173/140.3111118.9 6.80.023 5246 2.558886223/180.2101319.07.00.025注:为泥浆密度;F V为马氏漏度粘度;PV为塑性粘度;YP为动切力;G10″/G10′为初切力/终切力;F LHTH P为高温高压滤失量。

4　认识与建议

使用高密度钻井液体系,能够有效地抑制泥岩,石膏层的吸水膨胀和盐岩层的溶解。选择适当的钻井液密度,防止因地层压力过高发生地塑性蠕动,保证了井壁的稳定。

使用高矿化度钻井液,及时检测分析钻井液中的离子,防止有害离子侵入造成污染,避免污染后性能大幅度变化,对污染后的钻井液应及时调整处理。

通过加强钻井液各项性能参数的严格调控,控制过饱和的含盐量及足够的K+含量,尽可能降低钻井液的滤液活度;控制适当的般土含量及较高的碱度;严格控制低密度固相含量小于5%以保证钻井液具有良好的流变性、润滑性及高温高压泥饼质量。

高密度饱和有机盐钻井液虽然是一种抑制性很强的体系,但该体系粘土容量限较小,钻井液流变性稳定周期较短,今后应寻找一种能增强钻井液稳定性的添加剂,以便充分发挥该体系的优越性。

[参考文献]

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[M].东营:石油大学出版社,2002.

[2]　周建东,李在均,邹盛礼等.有机盐钻井液在塔

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Philosphical Tr ansactions:Physical

S,,3

(6)～

138内蒙古石油化工 2012年第16期　

200mlH20ml20

g a H21g P-220g-1g P H 4g PC80g C0.4g PAC-12g ciences and Engineering199448 187:179207.