克拉玛依油田水平井钻井液完井液技术应用分析.ppt

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1、克拉玛依油田水平井钻井液完井液技术应用分析,汇报提纲,前言一、水平井钻井液任务完成情况二、水平井钻井液技术三、存在问题分析四、2007年打算,水平井项目是2006年新疆油田公司和新疆石油管理局两大重点工程之一。在油田开发公司各项目部，局特殊工艺项目部及钻井公司相关单位的指导和帮助下，通过参战井队、定向、地质及相关方的密切配合，圆满完成了全年水平井钻井液技术服务。钻井液性能达到设计要求，满足了水平井施工需要。培养和锻炼了一批能够胜任水平井钻井液服务的技术人才，为今后水平井施工打下了坚实基础。,前言,2006年共完成水平井121口，进尺121454m，其中钻井公司泥浆技术服务公司完成56口，准东泥

2、浆技术服务公司5口，钻井工艺研究院43口，创拓公司12口，贝肯公司5口。另外，为地质导向钻井提供钻井液服务一井次，完成鱼骨井中完技套泥浆技术服务和水平段鱼骨施工跟踪服务两井次，完成定向井钻井液技术服务29井次。,一、水平井钻井液任务完成情况,分区技术指标统计,一、水平井钻井液任务完成情况,1.主要技术难点 石南31井区2100m以下的呼图壁组、清水河组平均渗透率20.3510-3m2，压力系数低0.97，易漏失。岩性伊利石为主，膨润土含量高，成岩性差，易水化膨胀坍塌掉块。浅层稠油地层埋藏浅，垂深一般140m-600m，斜深380m-850m，欠压实,岩石胶结强度低，井壁稳定性差。很多区块长年注

3、汽，原始地层压力被破坏。水平井钻井中，钻具、套管在重力作用下，紧靠井壁低侧；钻屑在径向分力作用下，易滑向井眼低边。钻井过程中易发生粘附卡钻、沉砂卡钻、下套管遇阻等问题。因此水平井钻井液性能比直井要求高，必须解决好井壁稳定、井眼清洁、润滑减阻等问题，才能保证水平井施工的顺利进行。,二、水平井钻井液技术,2.钻井液配方及性能要求 各区块水平井钻井液体系均为聚磺钻井液体系，具体配方及性能要求如下：石南31井区及陆9井区：4%坂土+0.2%纯碱+0.2%烧碱+0.4%0.6%包被剂+0.3%0.4%降滤失剂+0.3%0.4%铵盐+2%3%SMP-1(胶)+2%3%胶休沥青(上部地层)+1%2%磺化沥青

4、+2%润滑剂+0.2%消泡剂 性能要求：,二、水平井钻井液技术,浅层稠油井区：4%坂土浆+0.3%包被剂+0.5%铵盐(JL99-1)+3%胶体沥青+0.2%XY-27+2%润滑剂；进入油层前3050m在钻井液中加入2%轻钙、1%重钙和1%油溶性暂堵剂 性能要求：,从使用效果来看，该体系具有性能稳定，失水小，泥饼质量好，润滑性好，处理维护简单，易于掌握和控制的特点。,二、水平井钻井液技术,3.保持井壁稳定 根据不同区块的地层特点，选择合适的钻井液密度，利用径向支撑应力稳定井壁。陆梁石南地区钻井液密度设计为1.051.15g/cm3，考虑到防漏，石南31井区控制在1.051.12g/cm3之间，

5、陆9井区控制在1.051.10g/cm3之间，浅层稠油控制在设计范围内。适当增加聚合物包被剂的用量，聚合物长链分子吸附在井壁上，可阻止水分子的渗透，提高钻井液抑制性；同时长链分子包裹钻屑，抑制钻屑水化膨胀，有利于固控设备清除。合理使用预水化坂土浆，保持钻井液中井优质坂土和聚合物含量，聚合物配比适宜，使坂土颗粒级配合适，以改善泥饼质量，降低失水，浅层稠油井失水6ml；石南31井区、陆9井区失水5ml，适当使用SHC等同类产品控制失水，保证泥饼薄、韧、光滑。,二、水平井钻井液技术,加入足量沥青类处理剂，强化封堵，浅层稠油井井温低，可选择软化点较低的胶体沥青；石南31井区，上部地层选用胶体沥青，下部

6、井段可使用干粉沥青。沥青在井温作用下软化变形，通过物理填塞、封堵和扒糊作用，堵塞地层的微裂隙，或在井壁形成不渗透薄膜，阻止钻井液向地层渗透，抑制地层坍塌。必要时还可适当加入轻钙，作为架桥粒子与填充粒子，快速形成致密、低渗泥饼，保持良好的泥饼质量，进一步提高钻井液的防塌能力。,二、水平井钻井液技术,4.提高携带能力 对于直井段，钻屑在井眼内的轴向分力等于重力，只要钻井液上返速度稍大于岩屑下滑的速度，循环时间足够长，岩屑最终会带出井口。随着井斜的增加，径向分力逐渐增加，轴向分力逐渐减少，当达到90时，径向分力达到最大。在径向分力的作用下，岩屑滑向井眼底边的倾向增大，在这个变化中存在两个临界角和。当

7、井斜角达到时，岩屑颗粒所受径向分力使岩屑脱离钻井液流，滞流环空低侧并向井底方向滑动；当井斜角继续增加达到时，岩屑停止滑动。通过大量室内试验、理论计算和现场经验估计的临界角为2530、为5565。,二、水平井钻井液技术,井斜角在0之间井段，岩屑携带状况与直井段基本相同，不存在岩屑床；井斜角在在之间井段，岩屑脱离钻井液流，滞流井眼底侧并滑向液流的反向而形成岩屑床。当钻井液停止循环时，岩屑床受重力作用而存在下滑趋势；井斜角在90之间井段，岩屑在下井壁形成的岩屑床基本稳定，床体不存在沿井壁低侧下滑的趋势。提高环空返速可直接影响着环空岩屑的运移方式、状态和环空岩屑浓度。对特定的井斜角、钻井液流变参数存在

8、一个形成岩屑床的临界环空返速，环空返速高于此流速时，环空中岩屑不成床。大量实验和现场经验表明，在3090范围内，环空岩屑成床的临界速度为0.81.0m/s。对于244.5mm井眼，钻井液返速只有0.450.55m/s，增加了携带的难度。,二、水平井钻井液技术,进入造斜点前调整好钻井液性能，适当补充预水化坂土浆和大分子，保持合理的3、6读数，增强钻井、完井液的携带能力和悬浮能力，提高动切力，加强净化清除有害固相，提高钻井液切塑比，控制在0.5左右较为适宜。这样钻井液在低返速下，形成平板型层流，减少岩屑的翻转，可降低环空钻屑浓度和岩屑床厚度，提高携岩效果。特别是石南31井区、陆九井区，钻井液用水硬

9、度较大，粘土不易水化，井场准备坂土浆罐，定期补充工厂轻浆或预水化坂土浆。,二、水平井钻井液技术,加强短提或大幅度上下活动钻具，利用钻头、钻具节箍扰动和破坏岩屑床。在轨迹控制允许的范围内，增加导向钻进(旋转)。对于大斜度井段，岩屑易在环空下侧形成岩屑床，旋转钻具可以搅动沉积的岩屑，有利于床面岩屑离去；转动钻具可以限制偏心效应；对于触变性钻井液，转动钻具可防止钻井液在井壁周围形成不流动层，从而改善井眼净化。,二、水平井钻井液技术,5.降低摩擦阻力，防止卡钻 降低摩擦阻力是项综合技术，与泥饼质量、井壁稳定、井眼清洁、钻井液净化、固相含量等因素有关。因此也要从多方面入手，降低井壁摩擦阻力。加强钻井液净

10、化，减少钻井液中有害固相含量；增强钻井液的抑制性和封堵效果，减少自由水渗入井壁，防止井塌；实钻中控制好井眼轨迹，平滑过渡的井眼；改善钻井液流变性，提高携带效果，降低井眼钻屑浓度，减少岩屑床厚度；钻井液中粘土颗粒级配合理，泥饼薄、韧、致密，在此基础上加入足量润滑剂，降低钻井液摩擦系数。石南31和陆9井区，完钻后可加入35%的原油，提高泥饼润滑性，保证完井作业安全。,二、水平井钻井液技术,6.防漏堵漏 定向钻具中带有螺杆、MWD等仪器，钻井液必须清洁，才能正常工作，堵漏工艺复杂，周期长，一般以防漏为主，堵漏为辅。石南31井区从表层到目的层都存在漏层，目的层白垩系压力系数0.950.98，防漏方案：

11、加强净化，一般配双离心机，直井段密度控制在1.13g/cm3以下，造斜点后控制在1.101.13g/cm3以内,降低井内液柱压力；控制好钻井液流变性，保证携带的情况下，减少循环阻力；提下钻控制下放速度，减少压力激动，下钻中途洗井12次，破坏钻井液静切力，洗井时排量逐渐增加，最后达到正常质量；定向及水平段控制机械钻速，降低井筒钻井液中的钻屑含量；漏失速度不大的情况下，边漏边钻，严重漏失立即起钻，甩掉仪器专门堵漏。,二、水平井钻井液技术,油层段一般不漏失，为保证固井质量，钻至A点做上部地层承压试验，钻进过程如没有发生漏失，承压试验可先不加堵漏剂。如承压达不到设计要求，再加入堵漏剂，做完承压后将全部

12、筛除，保证定向仪器的正常工作。九八区压力漏失原因是：有些井水平段位置靠近下伏石炭系，石炭系风化壳存在裂缝发育。HW9817井钻至215m(齐古组)发生井漏，根据井口液面情况计算，压力系数只有0.87，防漏堵漏措施：密度控制在设计下限1.10 g/cm3内；漏速不大，边漏边钻；漏速较大时，可采用桥塞堵漏、注水灰、盲打强钻等措施。,二、水平井钻井液技术,7.油层保护 采用屏蔽暂堵保护技术，进入油层前按设计要求加入油层保护剂。利用油气层被钻开时，钻井液与油气层之间的压差，在极短时间内架桥粒子和变形粒子快速进入油气层孔喉和裂缝，在井壁形成渗透率接近于零的屏蔽暂堵带，最后通过反排解堵，从而实现油层保护目

13、标。,二、水平井钻井液技术,8.下套管、筛管措施 下244.5mm技术套管前用295mm非标准扶正器通井，钻具不带螺杆，到底后双泵大排量洗井三周。用CMC和高聚物配制的高粘度钻井液段塞清扫井眼，高粘度钻井液段塞对钻井液中的岩屑可以起到很好的悬浮和携带作用，对已经形成的岩屑床不起作用。因此大排量洗井和打入稠塞时应大幅度活动钻具，扰动和破坏岩屑床，使岩屑床重新进入液流，带出井口。起钻前将斜井段打入稠塞，保证套管的顺利下入。下筛管前，在水平段单泵充分洗井，然后提钻至技套内，双泵洗井23周，冲刷破坏套管内岩屑床，保证筛管顺利下入。,二、水平井钻井液技术,9.配合措施 在做好钻井液工作的同时，做好与相关

14、的配合工作，进入A点前30m，不使用低荧光添加剂，方便地质员卡准油层，进入油层后正常使用。从漏斗加化工料时，应采取措施，如：漏斗上加装过滤网，防止包装袋落入钻井液中，吸入钻具后堵塞MWD仪器。及时为定向方、地质、井队提供钻井液性能数据。,二、水平井钻井液技术,1.百重7第一轮井下套管遇阻 40551队所钻bHW050井，井眼井径为241mm，入井套管串结构：177.8mm引鞋177.8mm割缝筛管串*209.32m+碰压座177.8mm套管(1根)177.8mm套管外封隔器(最大外径210mm)177.8mm套管(1根)177.8mm分级箍(最大外径205mm)177.8mm套管串177.8m

15、m联顶节。下套管过程中在784m遇阻，用加压装置下砸反弹，遇阻位置垂深574m，封隔器(210mm)位置571m，井斜58。单凡尔洗井1:30，下放4m，可上提。在局特殊工艺井项目部和钻井公司领导的指导下，组织20根5m左右短套管，用方钻杆从鼠洞接单根，逐根下入，顺利下到井底，固井正常。后续bHW051、bHW052井多次通井，充分洗井，仍然遇阻，其中bHW051下套管余4根时遇阻；bHW052，余200m时遇阻，都采用洗井的方式下到井底。,二、水平井钻井液技术,原因分析：下套管过程中，筛管节箍和套管扶正器在直井段和斜井段刮下的砂子和泥饼在重力的轴向分力作用下沿井壁下滑，特别是177.8mm套

16、管外封隔器起到了推动和聚积作用。砂子下滑过程中，随井斜增加，轴向分力逐渐减少，径向分力逐渐增加，到60左右轴向分力不能克服磨擦阻力而停止下滑，聚积并形成稳定的岩屑床，导致井眼缩小。外径较大的封隔器推不动岩屑床，造成下套管遇阻。开泵单凡尔(10L/s)洗井，套管外环空返速0.48m/s，封隔器处返速0.91m/s，形成岩屑床后，环空截面积减少，返速还可提高，冲刷并破坏岩屑床后，套管又可继续下入。,三、存在问题分析,2.HW9817井井漏处理 由井下钻修5队承钻HW9817井，设计井深419.37m，三开段设计密度1.101.20g/cm3，A点井深212.37m。该井于6月18日22:00三开，

17、1.09，FV70s。22:05钻进至215m，钻时突然加快，有放空现象，发生井漏。多次采用桥塞堵漏无效，提钻观察，测得静液面位置在井口以下27米，折算井底压力系数0.87。两次注灰堵漏，第二次注灰时，井口返出钻井液正常。6月22日7:10，钻至井深231.41米时发现井漏，第三次注灰。6月23日22:40钻进至232.62m时发现井漏，经上级部门研究，决定下入微增斜钻具边漏边钻。,三、存在问题分析,6月25日6:00钻至388m完钻。下入1778mm技术套管至283.65m，注灰封固强漏失段后四开，四开过程中仍然存在着漏失现象，根据西北缘项目经理部研究决定：下入127mm筛管完井。复杂处理时

18、间长达13天。原因分析：目的层下伏石炭系风化壳存在裂缝发育，且压力系数较低。与直井相比，水平井延长的不仅是油层段的长度，当油层段出现复杂时也延长了复杂井段的长度，处理难度成倍增加。,三、存在问题分析,3.仪器堵塞 SNHW817、SNHW825堵漏施工后，残留的少量堵漏剂造成定向仪器不能正常工作，被迫提钻检查仪器，清罐并改变钻具结构通井重新筛堵漏剂才恢复正常。说明泥饼上粘附的堵漏剂和罐底沉积的堵漏剂，足以影响定向仪器的正常工作。桥塞堵漏成功后，筛堵漏剂过程中，应大排量洗井，冲刷井壁泥饼，充分筛除井内剩余堵漏剂，同时地面通过倒换泥浆罐的方式，分别清理，清除沉积在罐底的堵漏剂。,克拉玛依油田水平井

19、钻井液完井液,三、存在问题分析,4.油溶性暂堵剂影响地质录井和定向仪器 SNHW814井和LUHW205井都发生油溶性暂堵剂粘结钻屑影响地质录井，工作上很被动。油溶性暂堵剂是屏蔽暂堵技术中的可变形粒子，具有良好的油溶性，当原油向井内流动时自动溶解而解堵。正常情况下，在钻井液中是分散体粒子，粒径呈多级分布，当遇少量原油或油性润滑剂时，相当于大量溶质遇少量的溶剂，处于过饱和状态下，不但不能被完全溶解，反而相互粘结，形成粒状或块状物。包裹钻屑从振动筛被筛出，影响地质录井；粘结在定向仪器内部，脉冲发生器不能工作，信号传不到地面；粘结泥浆泵凡尔提，泥浆泵无法正常运转。可在加入油溶性暂堵剂时，加入少量表面

20、活性剂，使油以细小的颗粒分散在水中，且油滴表面亲水，不易溶解油溶性暂剂，可缓解油溶性暂堵剂遇油粘结。而且油滴愈细，形成的油膜愈薄，体系愈稳定，润滑效果也愈好。,三、存在问题分析,1.从今年的实用效果来看，聚磺钻井液体系具有流变性好,携岩能力强,泥饼质量好,润滑性好,封堵护壁效果好等特点,能够满足水平井钻井施工的需要。2.在水平井施工中，井斜角 3060井段属井眼净化问题危险区。在相同条件下，不但环空中岩屑总浓度大，而且容易形成岩屑床，并会沿液流的相反方向滑动，在某一井段聚集，从而导致井下复杂问题的产生。3.环空返速是影响井眼净化的关键因素，紊流比层流更有利于净化井眼。大量实验和现场经验表明，在

21、3090范围内，环空岩屑成床的临界速度为0.81.0m/s。在311mm井眼中，受螺杆工作参数限制，环空返速达不到临界返速，通过改变钻井液动塑比、动切力、初切值等流变特性，可以得到一定的改善。,三、存在问题分析,4.钻杆在井眼中的偏心度对井眼净化有相当的影响。在形成岩屑床以后，钻具偏心就可能与岩屑床接触，增加清除岩屑的难度。转动钻具可以甩起井眼低边的岩屑，使它重新进入液流的高速中心区，有利于岩屑携带。在较低返速情况下，短程起下钻、大幅上提下放活动钻具和转动钻具是解决水平井(含大斜度井)净化问题的必不可少的有效措施。5.浅层水平井地层疏松，不能在同一井段长时间洗井，防止形成大肚子井眼。环空返速不

22、宜过高，防止过度冲刷泥饼，造成井下复杂。,三、存在问题分析,6.当井斜角达到 45 左右，在使用加重钻井液时，不论是循环或静止条件下，加重料和钻屑会发生“垂沉”现象，加剧了岩屑床的形成或加厚，使井眼净化问题变得更加严重通过提高钻井液切力或添加预水化坂土浆可以得到缓解。7.采用高粘清扫液只对在液流中的岩屑具有净化效果，对已形成的岩屑床则无能为力。应配合大幅度上下活动钻具或转动钻具提高清洗效果。清扫液数量必须足够，才能确保岩屑被冲洗出危险区。,三、存在问题分析,2007年新疆油田计划钻水平井90口，基本与2006年持平，主要分布在莫109井区、石南31井区、陆9井区、车89井区、百重7井区、九6+7+8和克浅109井区等，任务依然很重。与2006年相比，我们已经有了一批了解和熟悉水平井的管理人员和现场工程师，一定会做的更好。在编制施工策划时，对2006年已有水平井资料认真分析，拿出更适合现场的技术措施和施工方案，增加策划的适用性，形成编制策划现场应用持续改进的良性循环。车89井区、莫109井区是新区水平井，没有成熟的水平井技术方案，必须对完成井直井资料进行系统分析，初步完成较为适用施工策划，并在以后的施工中进一步完善。对已有资料分类分析和总结，形成各个区块配套技术方案。,四、2007年打算,