水平井快速鉆井液技術(shù)在長(zhǎng)南區(qū)塊的應(yīng)用

駱勝偉，劉波

(中石油川慶鉆探工程有限公司長(zhǎng)慶鉆井總公司，陜西 西安 713200)

黃光輝

(中石化江漢油田分公司技術(shù)監(jiān)督中心，湖北 潛江 433124)

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水平井快速鉆井液技術(shù)在長(zhǎng)南區(qū)塊的應(yīng)用

駱勝偉，劉波

(中石油川慶鉆探工程有限公司長(zhǎng)慶鉆井總公司，陜西 西安 713200)

黃光輝

(中石化江漢油田分公司技術(shù)監(jiān)督中心，湖北 潛江 433124)

水平井是長(zhǎng)南區(qū)塊天然氣開發(fā)的重要手段之一，安全快速鉆井是提高水平井開發(fā)效益的關(guān)鍵。在CQSP-1鉆井液體系的基礎(chǔ)上，優(yōu)化低黏切、低固相的鉆井液配方。應(yīng)用隨鉆防漏堵漏技術(shù)，改進(jìn)承壓堵漏工藝；針對(duì)延長(zhǎng)組和“雙石層”的防塌試驗(yàn)，提高鉆井液防塌能力；形成一套水平井快速鉆井液技術(shù)。長(zhǎng)南區(qū)塊使用快速鉆井液技術(shù)完成了4口水平井，平均機(jī)械鉆速提高了2.34%，平均鉆機(jī)月速提高了29.04%。解決了長(zhǎng)南區(qū)塊三開天然氣水平井施工中的井漏、井塌頻繁，鉆速慢等難題。

長(zhǎng)南區(qū)塊；上古水平井；快速鉆井；三開

長(zhǎng)慶油田長(zhǎng)南區(qū)塊上古天然氣水平井設(shè)計(jì)為三開井身結(jié)構(gòu)，延長(zhǎng)組下部和劉家溝組承壓弱，且與下部需加重井段同處在二開裸眼段，極易發(fā)生井漏。延長(zhǎng)組下部、石千峰組、石盒子組存在多層位坍塌，直井段和斜井段鉆速慢。水平段產(chǎn)層砂巖連續(xù)性差，鉆遇易塌泥巖夾層的幾率很高[1]。針對(duì)諸多難點(diǎn)，對(duì)CQSP-1鉆井液體系進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)快速鉆井和預(yù)防井下復(fù)雜。

1　配方優(yōu)化試驗(yàn)研究

1.1鉆井液轉(zhuǎn)化配方

鉆井液的低密度、低黏切性能是快速鉆井的保障，泥巖防塌需控制適當(dāng)?shù)臑V失量，故對(duì)鉆井液轉(zhuǎn)化配方的優(yōu)化是鉆井提速的一個(gè)關(guān)鍵因素。試驗(yàn)中通過逐步減少增黏性處理劑的材料，選取性能最優(yōu)的配方，見表1。可以看出，配方3與配方1、2比較，配方3黏度和動(dòng)切力明顯低；配方3與配方4比較，配方3的API濾失量和動(dòng)塑比更優(yōu)，故優(yōu)選配方3作為鉆井液的轉(zhuǎn)化配方。

表1　鉆井液轉(zhuǎn)化配方優(yōu)選試驗(yàn)

注：μa為表觀黏度；μp為塑性黏度；τd為動(dòng)切力；Rdp為動(dòng)塑比；VAPI為API濾失量。配方中的百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。下同。

1.2復(fù)合鹽加量?jī)?yōu)化

表2　復(fù)合鹽加量?jī)?yōu)化試驗(yàn)

注：直羅巖樣，試驗(yàn)條件為90℃×16h。

NaCl和HCOONa的加入既保證了鉆井液體系的抑制性，達(dá)到穩(wěn)定井壁和預(yù)防泥包的目的，同時(shí)也能提高鉆井液密度，減少重晶石等固相的加入，試驗(yàn)結(jié)果見表2。可以看出，配方2回收率最高，配方3其次，但是配方2較配方3加量大，故優(yōu)選配方3：15%NaCl+7%HCOONa作為復(fù)合鹽的參考加量。

1.3掉塊浸泡

井壁的穩(wěn)定受地層力學(xué)與化學(xué)耦合因素的雙重影響[2]，鉆井液中濾液的侵入對(duì)井壁穩(wěn)定性有較大的影響。對(duì)收集的長(zhǎng)南區(qū)塊延長(zhǎng)組、石千峰-石盒子組的掉塊進(jìn)行堿液(0.1%NaOH+生產(chǎn)水)浸泡試驗(yàn)，以確定性能優(yōu)化的方向。

1)延長(zhǎng)組通過對(duì)延長(zhǎng)組掉塊的浸泡發(fā)現(xiàn)，紫色和灰綠色泥巖均易吸水膨脹破碎(圖1)，顯示其對(duì)鉆井液濾液較敏感。故延長(zhǎng)組下部的防塌需從控制濾失量方面進(jìn)行優(yōu)化。

圖1　長(zhǎng)南區(qū)塊延長(zhǎng)組掉快浸泡試驗(yàn)

2)石千峰-石盒子組斜井段處在石千峰-石盒子組，通過對(duì)石千峰組的棕紅色泥巖和石盒子組的雜色泥巖掉塊進(jìn)行浸泡試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雜色泥巖極易水化分散，棕紅色泥巖不易吸水膨脹破碎(圖2)，故“雙石層”防塌需兼顧失水控制和力學(xué)平衡兩方面。

圖2　長(zhǎng)南區(qū)塊“雙石層”泥巖浸泡試驗(yàn)

2　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

2.1工藝堵漏優(yōu)化

對(duì)工藝堵漏配方(橋塞堵漏劑GD-3、QD-1)進(jìn)行改進(jìn)，加入細(xì)封堵材料(乳化瀝青SFT、無滲透劑DF-NIN)，增加堵漏材料種類，調(diào)整比例，使堵漏漿能更有效地封堵地層孔隙。如表3所示。通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況來看，優(yōu)化后，地層承壓能力得到提高。

表3　工藝堵漏優(yōu)化試驗(yàn)前后對(duì)比

2.2水平段處理劑優(yōu)選

水平段鉆井液隨著淀粉降濾失劑GD-K加入量的增加，增黏快，不利于低黏切性能的控制，試驗(yàn)水平段以磺化酚醛樹脂SMP替代GD-K控制濾失量。試驗(yàn)顯示(表4)，相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的情況下，SMP降濾失效果優(yōu)于GD-K，同時(shí)黏度相對(duì)低，更利于性能的控制。

表4　GD-K與SMP性能對(duì)比試驗(yàn)

3　應(yīng)用效果

3.1速度指標(biāo)提高

鉆井液固相含量、黏切低，防塌和防漏效果理想，井下復(fù)雜減少，鉆井速度能得到有效提高[3,4]。通過試驗(yàn)優(yōu)化后，長(zhǎng)南區(qū)塊使用快速鉆井液技術(shù)完成的4口水平井，平均機(jī)械鉆速提高了2.34%；平均鉆機(jī)月速提高了29.04%。

3.2防漏與堵漏有效

1)延長(zhǎng)下部和劉家溝易漏井段應(yīng)用隨鉆防漏堵漏技術(shù)。鉆進(jìn)過程中，鉆遇易漏井段時(shí)，提前加入隨鉆堵漏劑，封堵地層細(xì)小孔隙，減少漏失量[5]。以高橋35-59H1井為例，二開井段中漏失有2個(gè)明顯的峰值，即延長(zhǎng)組下部(井深2310m，漏失3.5m3/h)和劉家溝組(井深3020m，漏失5m3/h)，通過對(duì)應(yīng)地提高隨鉆堵漏劑加量，漏失量明顯減小至正常，顯示出了隨鉆堵漏良好的效果。

2)在3口井中應(yīng)用改進(jìn)后的工藝堵漏技術(shù)(表5)，隨著擠入量的增加，承壓能力逐步提高，在擠壓末期，停泵5min壓降小于1MPa，即可判斷為穩(wěn)壓效果良好。工藝堵漏完成后，3口井承壓當(dāng)量密度由1.20g/cm3提高至1.25～1.26g/cm3。后期逐步提高鉆井液密度至1.28～1.30g/cm3無漏失。

3.3井壁穩(wěn)定性

1)延長(zhǎng)組下部根據(jù)掉塊的堿液浸泡試驗(yàn)，延長(zhǎng)下部在無固相聚合物鉆井液中加入GD-K和SFT控制失水。鉆井液密度1.01～1.03g/cm3，漏斗黏度30～32s，中壓濾失量12～16mL。與常規(guī)井對(duì)比，水平井延長(zhǎng)組控制濾失和防塌效果好，鉆進(jìn)時(shí)井下正常，起下鉆順利。故建議延長(zhǎng)組下部嚴(yán)格控制濾失量。

表5　長(zhǎng)南3口井工藝堵漏效果統(tǒng)計(jì)

2)斜井段“雙石層”石千峰組開始逐步轉(zhuǎn)化鉆井液，轉(zhuǎn)化配方為0.05%NaOH+0.1%PAC+2%SFT+ 2%GD-K+6%超細(xì)碳酸鈣，鉆井液密度1.03～1.05g/cm3，漏斗黏度35～40s，中壓濾失量4～5mL。轉(zhuǎn)化完成后根據(jù)井斜控制濾失量和密度，井斜30°以下寬松(密度1.05～1.10g/cm3，濾失量5.0～6.0mL)，井斜60°以上嚴(yán)格(密度≥1.20g/cm3，濾失量≤4mL)。完成井“雙石層”防塌效果良好，鉆進(jìn)時(shí)井下正常，地面振動(dòng)篩顯示無坍塌掉塊，中途電測(cè)時(shí)均能吊測(cè)至45°左右，且電測(cè)均一次成功。

3)水平段性能控制在濾失量控制相當(dāng)?shù)那闆r下，SMP使用量少，控失水效果更好，且黏度低，有利于水平段機(jī)械鉆速的提高，高橋35-59H2井水平段機(jī)械鉆速較高橋35-59H1井提高了16.67%。

4　結(jié)論及建議

1)長(zhǎng)南區(qū)塊低黏切、低固相的優(yōu)快鉆井液技術(shù)的優(yōu)化與應(yīng)用，提高了上古三開天然氣水平井的鉆井速度，保障了井下安全。

2)隨鉆防漏堵漏技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)延長(zhǎng)組下部和劉家溝組有較好的防漏效果，應(yīng)用優(yōu)化的工藝堵漏技術(shù)，能夠更有效提高地層承壓能力。

3)延長(zhǎng)下部適當(dāng)控制失水，“雙石層”按井斜控制密度和濾失量，防塌效果良好。

4)水平段處理劑的優(yōu)選，有利于性能控制和提高鉆井速度，同時(shí)降低成本。

[1]劉兆利，李曉明，張建卿，等.無土相復(fù)合鹽水鉆井液的研究與應(yīng)用[J].鉆井液與完井液，2010，27(6):34～37.

[2]鄧虎,孟英峰.泥頁(yè)巖穩(wěn)定性的化學(xué)與力學(xué)偶合研究[J].石油鉆探技術(shù)，2003,31(1):33～36.

[3]屈沅治,孫金聲,蘇義腦.快速鉆進(jìn)鉆井液技術(shù)新進(jìn)展[J].鉆井液與完井液，2006,23(3):68～70.

[4]孫金聲，楊宇平，蘇義腦.提高機(jī)械鉆速的鉆井液理論與技術(shù)研究[J].鉆井液與完井液，2009，26(2):1～6.

[5]李家學(xué)，黃建軍，羅平亞，等.隨鉆防漏堵漏技術(shù)研究[J].鉆井液與完井液，2008，25(3):25～28.

[編輯]帥群

2016-03-08

駱勝偉(1983-)，男，工程師，主要從事油氣井鉆井液技術(shù)管理與服務(wù)工作，luoshengwei2008@sohu.com。

TE254

A

1673-1409(2016)14-0041-04

[引著格式]駱勝偉，劉波，黃光輝.水平井快速鉆井液技術(shù)在長(zhǎng)南區(qū)塊的應(yīng)用[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2016,13(14):41～44.