苏里格气井水平井钻井液技术方案 2.docx

苏里格气井水平井钻井液技术方案 2.docx

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苏里格气井水平井钻井液技术方案2

苏里格气井水平井钻井液技术方案

苏里格气井水平井钻井液最关键的技术是井眼净化、大斜度井段“双石层”和水平段泥岩的垮塌、预防PDC钻头的泥包、润滑性、产层保护等。

1基本情况

直井段：

保持了本区块直井、定向井钻井液方案。

斜井段:

继续采用强抑制无土相复合盐钻井液体系。

水平段：

采用无土相酸溶暂堵钻井液体系。

2技术难点

苏里格区块直井段安定底直罗组、延长底部纸纺组顶部易垮塌。

苏里格区块刘家沟组与石盒子组地层承压能力低，普遍存在渗透性漏失和压差性漏失。

尤其是苏5区块漏失最为频繁。

“双石层”、煤层和水平段泥岩的垮塌，是导致水平井易发生复杂和故障的致命的因素。

如何优化钻井液体系、性能、组分，通过钻头选型，水力参数优化，是预防PDC钻头泥包和提高斜井段机械钻速的关键。

如何通过改善泥饼质量，提高钻井液的润滑性是水平井钻井液防卡润滑的关键。

3技术方案

表层技术方案

3.1.1表层钻井液配方

表层及导管钻进严格按《苏里格气田表层钻井液技术》执行，打导管采用白土浆小循环，导管打完后固定、找正、坐实、水泥回填，侯凝2-3小时，开钻过程中监控导管情况。

若流砂层未封住（流沙层50米以上），采用白土浆钻井，%CMC+5-6%白土，密度:

1.05gcm3，粘度:

40-50s；钻穿流沙层50-80米之后，采用低固相钻井液体系，密度:

，粘度:

31-35s。

若流砂层已完全封住，用清水聚合物钻井液体系，配方为%CMP+%ZNP-1。

钻井液性能：

密度:

1.02gcm3，粘度:

31-32s。

3.1.2下表层表套前技术措施

打完表层后配白土浆（约40-50方）密度：

-1.05gcm3，粘度：

40-50s，采用地面小循环清扫井底后打入井里封固裸眼井段，起钻连续灌白土浆，确保井口流沙层段为白土浆，防止下表套过程中流沙垮塌。

二开直井段技术措施

3.2.1二开提前预水化聚合物胶液

利用候凝搞井口期间提前预配聚合物胶液300方，%K-PAM+%ZNP-1+%CMP。

3.2.2二开进入安定组前50米钻井液上罐钻进，根据粘度高低适量加入K-PAM、ZNP-1，每钻进50-70米清洗1次锥形罐，性能达到:

粘度≥31s,密度≤1.02g/cm3，钻进中分2-3次加入吨XL-007，钻穿直罗100米后下罐采用大池子循环，在延长组底部100米钻井液再次上罐钻进，分2-3次加入吨XL-007及其它化工，进入纸纺组100米后下罐采用大池子循环（主要针对苏里格）。

3.2.3每班随时开振动筛观察返出岩屑，判断井下情况，及时作出处理，

3.2.4补充新浆配方%K-PAM+%ZNP-1+%CMP，缓慢、分次混入，做好泵压变化记录，防止误判断井下、钻具故障。

3.2.5每天或起钻前稠浆、大排量清扫。

斜井段技术措施

3.3.1斜井段钻井液配方及维护

3.3.1.1直井段钻完后根据井下情况，可用稠浆清扫，保证井筒清洁，有利于滑动定向。

3.3.1.2掌握转化时机。

井斜达到15°左右转化钻井液体系（根据井下情况和井队加药品快慢），转化时加入抗盐、抗高温处理剂，严禁加入不抗盐、不抗高温的其他处理剂，转化主处理剂为：

GD-K、JT-1、PAC（CMC）、SFT-1、SMP-2、ZDS、WT-1及工业盐等。

3.3.1.3钻井液体系转化配方：

原浆++2-3%GD-K++%SFT-1+3-4%ZDS+%NaOH+5-10%工业盐+3-4%有机盐

3.3.1.4控制性能：

密度：

-1.10gcm3，粘度：

38-42s，FL：

6-4ml，PH：

8-9，动切：

5-10Pa

3.3.1.5加药顺序：

按上述配方以循环周先后交替加入PAC、GD-K、JT-1、SFT-1、ZDS，打钻6-8小时再加入NaOH，WT-1及工业盐。

在井斜30°的时加入2-3吨SMP-2（加入SMP-2，可适当减少GD-K、JT-1等降失水剂的含量）。

3.3.1.6苏5井区和桃7井区刘家沟钻穿必须做承压试验。

由于延长、刘家沟组易漏地层与“双石层”等易塌地层处在同一裸眼井段，解决好易塌层垮塌和易漏层承压能力是技术的关键。

为提高地层承压能力，做地层承压试验，做承压试验要求：

（1）钻穿刘家沟组50-100米；

（2）转化为强抑制无土相复合盐钻井液体系；（3）井斜达到15°左右，钻井液密度大于1.10g/cm3以上；（4）钻井液当量密度大于1.25g/cm3；（5）配量：

封刘家沟井段+10m3；（6）加量：

5-8%DF-A（适用苏5、桃7区块，其它区块暂不做要求。

）

3.3.1.7斜井段根据井斜提高钻井液密度：

（1）在井斜30°时密度达到-1.18gcm3。

（2）在井斜45°时将密度达到-1.28gcm3，（苏5及苏47、苏48等易漏的区块,，钻井液密度走下线，加入SFT-1及目数更小的超细碳酸钙提高封堵性能，同时加入5-7%KCL、、%K-PAM，增加该体系的防塌抑制能力）。

在斜井段不加入原油的情况下可加入XCS-3增加体系的防塌润滑性。

（3）在井斜达60°以上时将密度达到1.28g/cm3以上，（苏5及苏47、48等易漏的区块，钻井液密度走下线）；穿越下古煤层时要将钻井液密度提高到1.30g/cm3以上。

（4）井斜小于30°时尽可能采用工业盐、有机盐等提密度，以提高滑动增斜效率。

3.3.1.8钻头泥包的原因分析及对策

（1）PDC钻头泥包分析

钻井液性能：

性能差，如抑制性、润滑性能差、失水大、滤饼厚、黏土含量高等。

地质因素：

泥岩地层、易吸水膨胀的地层或软硬交错的地层，易形成泥包。

钻井参数：

钻进中排量较小，未能将钻屑及时带离井底，造成重复切削。

钻进中钻压不均匀，钻时变慢后，盲目加大钻压。

钻头选型：

选用中心孔流道较小的PDC钻头，导致钻屑滞留在底部。

（2）预防PDC钻头泥包的技术对策

预防PDC钻头泥包的钻井液维护的核心是：

一是通过无机盐、有机盐等强抑制剂的含量，提高钻井液的抑制性，抑制泥岩地层分散、造浆。

二是保持无土相、低活性固相含量。

（3）复合盐钻井液防PDC泥包的维护。

首先确保体系中有足够的抑制剂含量，主要通过观测钻屑和钻井液的性能来掌握。

具体的：

一是泥岩段的砂样成型好，不粘筛布。

二是钻井液的性能在泥岩段钻进变化不大，密度、粘度、固含不升，性能稳定。

其次加强固控设备的使用，保持钻井液中低固相。

再次工程措施：

一是PDC钻头钻速快、钻屑多，必须要有足够的排量，避免钻屑重复切削会形成淤泥而泥包钻头。

要求环空上返速度达到1.00m/s；二是钻压合理，送钻均匀，速度太快时要适当控制钻压；三是尽量避免长时间、长井段的滑动钻进，四是下钻分段循环。

3.3.1.9防煤层垮塌的钻井液措施

（1）泥浆措施：

由于煤层遇水极易分散，防煤层垮塌的泥浆技术措施应从提高泥浆密度和控制泥浆API及HTHP失水入手。

进入山西组煤层前用密度为-1.35gcm3。

采用GD-K、JT-1、超细目碳酸钙粉等处理剂，使泥浆API失水控制在4ml以下，HTHP失水控制在15ml以下，并且可形成薄而韧、渗透率低的泥饼。

采用高粘度钻井液、粘度控制在60s以上，防止水力对煤层的冲刷、工程在满足携砂的前提下采用较低的排量钻进。

（2）工程技术措施

在煤层钻进中，禁止采用滑动钻进方式，禁止在煤层段强增斜扭方位作业。

煤层段严禁长时间循环，井下要出现遇阻要避开煤层循环。

3.3.2斜井段完钻电测及下套管前的钻井液处理

3.3.2.1完钻后配稠浆清扫，再大排量充分循环钻井液2-3周，确保洗井彻底。

3.3.2.2短程起下钻至造斜点附近，确保井眼畅通后把预配置25方封闭润滑液（原浆中加入1吨GD-2、1吨XCS-3），封闭大斜度井段。

起钻过程中连续灌浆，确保井筒内液柱压力足够。

3.3.2.3电测期间，每测完一趟灌浆一次，确保钻井液液面在井口。

3.3.2.4电测完按设计钻具组合、双扶正器通井，到底后大排量充分循环钻井液2-3周，确保洗井彻底；若下钻遇阻，及时接方钻杆建立循环划眼，并根据井下情况处理好钻井液，直到上提下方无遇阻，短起下无遇阻后打入预配的20-25方封闭润滑液（原浆中加入1吨GD-2、1吨XCS-3），封闭大斜度井段方可起钻下套管。

起钻过程中连续灌浆，确保井筒内液柱压力足够。

水平段技术方案

3.4.1水平段钻井液配方及维护

3.4.1.1钻塞时用大池子泥浆循环。

其他循环罐预配钻井液，利用斜井段泥浆最多不超过60方（下完套管后利用离心机降低斜井段钻井液密度，配置水平段钻井液时可加入30方左右，钻进过程中分多次加入30方），以免使用过多影响钻井液性能，造成钻头泥包和钻进中托压。

3.4.1.2转化过程中控制泥浆总量在200方左右，具体加量为：

3-4%GD-K+4-5%ZDS+%PAC（CMC）+%烧碱+甲醛适量%左右）+工业盐15吨+15吨甲酸钠（保证体系的抑制性），循环2周后测初始性能：

密度-1.18gcm3，漏斗粘度38-42S，失水6-4ml，PH=8-9。

必须勤观察振动筛砂样返出情况及时维护，钻进一定进尺可适量补充K-PAM、XCS-3、原油增强体系的抑制能力和润滑性。

3.4.1.3砂岩地层钻进，钻时较快，每钻进400-500米进尺进行短起下钻，气层显示很好（气测值出现高于50万ppm），可将密度提高到1.25g/cm3以上，长时间滑动钻进后，复合钻进时可适当提高转盘转速，破坏岩屑床，滑动钻进时，如长时间没有进尺，必须上提活动钻具，防止发生粘卡。

3.4.1.4出现泥岩时的要求

（1）出现泥岩时要及时给技术办进行汇报，并以甲酸钠、NaCL为主，BaSO4（石灰石）为辅提高密度；

（2）若伽玛值大于180（此值作为参考，当伽玛值大于120时，要勤观察振动筛上返出砂子以否为泥岩），钻遇泥岩到30m时，必须将密度提至1.25g/cm3以上（若密度未达到要求,必须循环加重）；KCL含量达到5-7%；

（3）若伽玛值大于180，钻遇泥岩达50m时，密度必须提至1.30g/cm3（若密度未达到要求,必须循环加重）以上；提密度出现渗漏时继续加入KCL，总含量达到7-9%，CWD-1（或KPAM）达到；

（4）若伽玛值大于180，钻遇泥岩段到80m时，密度必须提至1.35g/cm3（若密度未达到要求,必须循环加重）,同时CWD-1（或K-PAM）总量达到等。

若伽玛值大于180，钻遇泥岩段到150m时，密度必须提至1.40g/cm3（若密度未达到要求,必须循环加重）。

3.4.1.5水平段提密度要求：

每次提密度要仔细观察漏失量，提密度时一个循环周不超过0.02g/cm3（低密度时一个循环周可提高-0.05gcm3），防止加量过快压漏地层，若出现漏失的迹象停止加重，循环观察；已知井漏区块以化学防塌为主，物理防塌为辅，提密度时要更为慎重，原则上一个循环周不超过0.02g/cm3，防止加量过快压漏地层，并随钻加入DF-A进行随钻防漏。

3.4.1.6随着水平段进尺的增加，携砂也变的相对困难。

控制动塑比在，3转的度数>3,可适量的在原浆中加入适量XCD和ZDS，提高粘切清扫井眼，保证井眼清洁,减小岩屑床的形成。

3.4.1.7强化四级固控设备的使用：

进入斜井段要合理使用四级固控设备，严格控制钻井液中的有害固相，含砂量小于%。

振动筛选用波浪筛布，筛布要求在100-120目，要求钻井液要100%的过筛。

钻进时，不间断的开启除砂、除泥器（筛布选用150目）、离心机清除调整钻井液中的固相比例。

井斜达到30°以后时每班必须开离心机4--6小时，除砂、除泥器不小于8小时，密度降低时要及时加重，通过清除-加重-清除-再加重的办法来调整钻井液中的固相比例。

3.4.1.8做好防淀粉发酵的工作，转化时加入%的甲醛，体系气泡过多或有异样气味，有发酵的前兆可再加入适量甲醛及烧碱。

3.4.2水平段完钻电测前及下工具前钻井液处理

3.4.2.1完钻后配稠浆清扫，大排量充分循环钻井液2-3周，确保洗井彻底。

3.4.2.2短程起下钻至套管脚近，再下钻至井底，正常后配置20方封闭润滑液（原浆中加入1吨GD-2、1吨XCS-3），封闭水平井段。

3.4.2.3起钻过程中连续灌浆，确保井筒内液柱压力足够。

3.4.2.4电测期间，每测完一趟灌浆一次，确保钻井液液面在井口。

3.4.2.5电测完按设计钻具组合通井，到底后大排量充分循环钻井液2-3周；若下钻遇阻，及时接方钻杆建立循环划眼，并根据井下情况处理好钻井液，上提下方无遇阻方可下钻，到底后仍需短起下作业进行验证，短起下正常后方可打入预配置20方（1000米水平段）封闭浆（原浆中加入1吨GD-2、1吨XCS-3），封闭水平井段。

4．化工储备：

直井段

材料药品

代号

用量（吨）

单价（元/吨）

耗费（元）

聚丙烯酸钾

K-PAM

14462

21693

钻井液抑制防塌剂

ZNP-1

2

13369

26738

阳离子抑制剂

XL-007

1

13605

13605

螯合金属聚合物强抑制剂

CMP

2

13248

26496

白土

　白土

10

780

7800

提粘剂

CMC

18010

5403

合计

101735

斜井段

聚阴离子纤维素

PAC

2

18218

36436

羧甲基淀粉

GD-K

12

6538

78456

磺化酚醛树脂

SMP-2

3

12187

36561

水分散阳离子乳化沥青粉

SFT-1

10

8376

83760

烧碱

NaOH

3

2692

8076

聚丙烯酸钾

K-PAM

2

14462

28924

超细钙

ZDS

15

1350

20250

抗盐抗钙降失水剂

JT-1

4

15727

62908

重晶石

　重晶石

55

641

35255

氯化钾

KCL

18

3205

57690

固体石墨润滑剂

GD-2

3

8333

24999

工业盐

NaCL

40

650

26000

黄原胶

XCD

26154

13077

小阳离子页岩稳定剂

CWD-1

2

13605

27210

聚合醇润滑剂

XCS-3

8

10940

87520

有机盐

WT-1

15

合计

627122

水平段

聚阴离子纤维素

PAC

18218

27327

羧甲基淀粉

GD-K

10

6538

65380

烧碱

NaOH

2

2692

5384

聚丙烯酸钾

K-PAM

1

14462

14462

超细钙

ZDS

10

1350

13500

石灰石

30

280

8400

氯化钾

KCL

15

3205

48075

固体石墨润滑剂

GD-2

3

8333

24999

黄原胶

XCD

26154

13077

小阳离子页岩稳定剂

CWD-1

13605

乳化剂

RHJ-1

14359

甲醛

3809

聚合醇润滑剂

XCS-3

3

10940

32820

原油

15

4831

72465

合计

总计

（备注：

仅适应于水平段长800米以内，没出现泥岩，没出现漏失的井，化工消耗总量控制在100万元以内；水平段大于800米的井，按系数计算；出现井漏和大段泥岩的按实际消耗计算）