高密度鉆井液工藝技術(shù)

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1、高密度鉆井液工藝技術(shù)劉有成1王祥武2逯登智3徐珍焱4（青海油田井筒服務(wù)公司油化分公司甘肅敦煌）摘要；青海油田柴達(dá)木盆地冷湖七號(hào)構(gòu)造、紅溝子構(gòu)造和獅子溝構(gòu)造地層極為復(fù)雜，地應(yīng)力大，地層破碎，地層裂縫發(fā)育，極易發(fā)生井漏和井下出鹽水。鉆遇鹽巖、鹽膏層、易塌頁(yè)巖、大傾角易破碎地層時(shí)，井塌嚴(yán)重，造成多次卡鉆，嚴(yán)重時(shí)解卡無(wú)效，被迫采用側(cè)鉆。由于鉆井過(guò)程中漏、塌、斜、涌等復(fù)雜情況頻繁發(fā)生，嚴(yán)重制約了鉆井生產(chǎn)的進(jìn)行。冷七2井、獅25-1井和溝六井是布置在三個(gè)構(gòu)造上的重點(diǎn)科學(xué)探井，對(duì)這三口井進(jìn)行鉆井液技術(shù)研究，建立適合

2、地層特點(diǎn)的鉆井液體系，最大限度地減少對(duì)儲(chǔ)層的污染，有效防止復(fù)雜事故的發(fā)生，對(duì)柴達(dá)木盆地安全鉆井有重要意義。本文通過(guò)對(duì)各區(qū)塊鉆井的調(diào)查，依據(jù)地層特點(diǎn)，并從技術(shù)難點(diǎn)入手，認(rèn)真分析井壁不穩(wěn)定、井漏和鉆井液污染的原因，探討使用聚磺防塌鉆井液體系、聚磺飽和鹽水鉆井液。在室內(nèi)配方研究的基礎(chǔ)上應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)，安全地鉆穿了復(fù)雜地層，成功地解決了井塌、井漏、鉆井液污染等復(fù)雜問(wèn)題。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，證明聚磺防塌鉆井液體系具有較強(qiáng)的防塌能力，熱穩(wěn)定性高，抗污染能力強(qiáng)、防卡效果好，鉆井液性能易維護(hù)處理等優(yōu)點(diǎn)。為青海油田在深井鉆井液技

3、術(shù)方面積累了成功的經(jīng)驗(yàn)。主題詞聚磺鉆井液、高密度、井眼清潔、井壁穩(wěn)定、抗污染、油氣層保護(hù)一、地質(zhì)工程簡(jiǎn)況1.地質(zhì)簡(jiǎn)況溝六井是青海油田尕斯-英雄嶺油氣勘探項(xiàng)目的一口重點(diǎn)預(yù)探井。其目的是為了進(jìn)一步探明溝五井西斷塊E32油藏含油氣情況。獅子溝組（N23），以灰色、棕黃色泥巖、砂質(zhì)泥巖為主；油砂山組（N22），以泥質(zhì)粉砂巖與灰色泥巖互層為主；干柴溝組（E32），深灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖、鈣質(zhì)泥巖為主。冷七2井是冷湖構(gòu)造上的一口垂深最深的重點(diǎn)深井。該地區(qū)油砂山組上部巖性軟，以棕黃色、灰綠色砂質(zhì)泥巖為主。鉆遇的地層膠

4、結(jié)性較差，可塑性強(qiáng)。加之該井出現(xiàn)較多的逆斷層，且含混合灰?guī)r地層，局部形成次生孔隙帶，極易發(fā)生井漏、井塌等復(fù)雜事故。獅25-1水平井是青海油田柴達(dá)木盆地西部坳陷區(qū)茫崖坳陷亞區(qū)獅子溝——油砂山背斜帶一個(gè)三級(jí)構(gòu)造上的一口高密度水平井。該井深層巖性主要為各種不純的碳酸鹽巖，硭硝、石膏等鹽巖層。儲(chǔ)層類型以裂縫孔隙型為主。裂縫的發(fā)育程度受斷層、巖性及構(gòu)造等因素的控制。裂縫既是儲(chǔ)油空間又是滲透通道，平均裂縫寬度范圍為1-20μm，兼有大量溶孔，其粘土礦物以伊利石、綠泥石為主，鹽類礦物以硫酸鹽為主，地層水礦化度達(dá)32

5、萬(wàn)ppm。2.工程簡(jiǎn)況溝六、冷七2井一開(kāi)均為φ444.5mm鉆頭鉆至設(shè)計(jì)井深，下入φ339.7mm表層套管。二開(kāi)用Φ311.15鉆頭鉆至設(shè)計(jì)井深，下入φ244.5mm技術(shù)套管。三開(kāi)用φ215.9mm鉆頭鉆至設(shè)計(jì)井深，溝六井下入φ177.8mm尾管，封固高壓鹽水層。四開(kāi)分別用φ149.25mm、φ8165.1mm鉆頭，鉆達(dá)設(shè)計(jì)井深4400m、5304.8米完鉆。溝六井掛φ127.0mm尾管完井，采用近平衡法固井完井。冷七2井未鉆達(dá)設(shè)計(jì)井深5500米而提前完鉆。獅25-1水平井是利用獅25井φ215.9井

6、眼從3941.92m處進(jìn)行裸眼定向側(cè)鉆的一口中曲率半徑水平井，經(jīng)修復(fù)套管，打水泥塞封固裸眼井段后，開(kāi)窗側(cè)鉆，完鉆井深4431.63m，垂深4138.90m，水平位移378.63m，水平井段長(zhǎng)178.63m，最大井斜角890，鉆井周期97天21小時(shí)。二、技術(shù)難點(diǎn)1、對(duì)于以灰色泥巖、砂質(zhì)泥巖為主、夾泥質(zhì)粉砂巖，成巖性差這樣的地層，鉆井液抑制性是關(guān)鍵；2、鉆井液受地層CL-、Ca2+、Mg2+嚴(yán)重污染，提高鉆井液的抗污染能力是關(guān)鍵；3、封堵高壓鹽水層，平衡地層壓力是鉆井液技術(shù)的難點(diǎn)4、由于特殊的井身結(jié)構(gòu)，鉆

7、井液上返速度低（＜0.1m/s），提高鉆井液攜帶能力是關(guān)鍵。5、為保護(hù)井壁的穩(wěn)定，防止淺部地層在鉆進(jìn)過(guò)程中井漏、井塌和井眼縮徑是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。6、解決好深井高密度鉆井液的抗溫性能和熱穩(wěn)定性是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。7、解決好高密度水平井鉆井液的防卡潤(rùn)滑性是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。三、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)針對(duì)三口井鉆開(kāi)高壓鹽水層，井底溫度160℃情況下使用2.10g/cm3以上的鉆井液的實(shí)際情況，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行了加重實(shí)驗(yàn)，用重晶石粉將井漿分別加重至2.10g/cm3和2.20g/cm3以及用鐵礦粉（密度：4.8g/cm3）將井漿分別加重

8、至2.20g/cm3和2.30g/cm3在160℃下熱滾16h，降低至40℃后測(cè)量性能。確定提高鉆井液比重時(shí)所使用的加重劑。表1用重晶石粉及用鐵礦提高鉆井液比重的性能配方密度g/cm3粘度S塑性粘度mPa·S動(dòng)切力PaAPI濾失量ml高溫高壓濾失量mlPH值井漿+重晶石粉2.1010538155.5149井漿+重晶石粉2.2015542225.2129井漿+鐵礦粉2.208926195.6129井漿+鐵礦粉2.309636185.6129通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以看出