奈曼区块安全快速钻井液技术.docx
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奈曼区块安全快速钻井液技术
奈曼区块
安全快速钻井液技术
研究单位：
钻井液公司兴隆台项目部
研究人员：
彭云涛李云亭王文超赵玉平侯冠群
项目负责人：
彭云涛
材料编写人：
侯冠群
成果完成时间：
2010年10月25日
奈曼区块安全快速钻井液技术
1前言
奈曼区块位于内蒙古自治区哲里木盟奈曼旗境内，构造位置为开鲁盆地奈曼凹陷。
目地层为中生界白垩系下统九佛堂组，油层特点为常规稠油，储层平均孔隙度为17.17％，平均渗透率0.004um2。
是辽河油田重要的储量和产量点之一。
2010年兴隆台项目部配合钻井一公司在奈曼区块施工了一批生产井，共计15口，完成钻井进尺35137m，平均井深2342m，平均完井周期26.5天，平均钻井液成本49.9元/米。
在完井井深基本相同的情况下较之2009年，完井周期缩短9.3天，平均钻井液成本降低10.52元/米。
该区块地层发育较古老，沙海组岩性以灰、深灰色含灰泥岩、粉砂岩为主，十分容易垮塌，给后续施工带来麻烦，而九佛堂组为该区块的主力油气层位，岩性多以渗透性加好的砂岩，砾岩为主，在钻进过程中常发生井漏以及由井漏引起的次生井下复杂事故。
而该区块又是长城钻探钻井提速的主要区块，因此保障钻井作业的快速安全进行至关重要。
针对该区块存在的突出问题，兴隆台项目部通过09年的区块作业实践以及经验分析总结,形成了一套适合奈曼区块古老地层防塌、防漏的钻井液工艺。
通过控制钻井液的流变性能以及失水指标成功的解决了沙海组的垮塌问题，采用超低渗透随钻技术进行随钻防漏堵漏，解决了九佛堂组的油层保护及防漏、堵漏问题，满足了一次井控的要求，2010年施工的11口井中无一出现因井漏引起的井下复杂事故。
优质的完成了钻井提速的生产任务。
通过一系列钻井液技术的综合运用，很好地解决了奈曼地区的安全快速钻井问题。
交井15口，完成钻井进尺35137m，取得经济效益249.3万元，结余钻井周期229.5天，产生社会效益127.1万元，施工安全顺利，无井喷、硫化氢泄漏事故的发生，保证了施工井区周边群众的生命和财产安全，电测、下套管、固井作业顺利，满足了钻井施工要求。
2工程地质简况
2.1井身结构
Φ346mm×200m/Φ273.05mm×198.6m＋Φ215.9mm×（2092-2600）m/Φ139.7mm×（2091.28-2560）m
2.2区域地质情况
2.2.1地理位置：
内蒙古自治区哲里木盟奈曼旗境内。
2.2.2构造：
开鲁盆地奈曼凹陷。
2.2.3地层及岩性
表1地质分层及岩性描述
地层
设计分层
系
统
组
段
地层岩性
底深（m）
厚度
（m）
第四、三系
上部为黄色表土，中部为灰色细砂岩，下部为灰白色砂砾岩。
125
125
白垩系
上统
杂色砂砾岩、砂岩，紫红色、浅红色泥岩。
245
120
下统
阜新组
杂色砂砾岩、深灰色泥岩，灰色含灰泥岩、砂岩。
900
－
950
655
－
705
沙海组
灰、深灰色含灰泥岩、粉砂岩。
1400
－
1500
500
－
600
九佛堂组
灰褐色油浸砂砾岩，褐灰色油斑细砂岩、砂砾岩，灰色油斑、荧光细砂岩，灰色粉砂岩和灰色泥岩互层，灰色油迹、荧光凝灰质细砂岩、深灰色凝灰质泥岩
2400
－
2500
1000
－
1100
2.2.4.区块油气分布情况
该区块主要油气层在沙海组下部和九佛堂组，一般井段为1350m-2360m
3存在的问题
3.1防塌问题
该区块地层发育较古老，沙海组岩性以灰、深灰色含灰泥岩、粉砂岩为主，且岩性疏松，十分容易垮塌，一旦失水控制偏高，或是施工周期较长，均容易形成周期性垮塌；而该区块的井身结构设计均在沙海组开始，由于螺杆定进的不确定性也容易造成沙海组的井径不规则等问题，给后续完井电测施工带来麻烦；
3.2防漏问题
奈曼奈1块的九佛堂组是该区块的主力油气层，为裂缝性发育油藏。
岩性多以渗透性加好的砂岩，砾岩为主，在钻进过程中常发生井漏以及由井漏引起的次生井下复杂事故。
在该区作业的一个显著特点就是，一旦发生井漏便会造成上部井段的坍塌，下钻划眼，造成恶性循环。
3.3完井电测问题
2009年在奈曼施工的井位中，多次出现一次电测不到底的现象，据统计2009年奈曼地区一次电测成功率仅为82%，2010年前期施工的三口井电测成功率也较低，仅为33.3%。
根据现场情况分析，奈曼区块电测遇阻层位相对较集中，主要集中在沙海组。
影响了公司的整体技术指标。
4解决方法
4.1井漏的解决方法
根据对奈曼地区漏层的研究和现场施工中存在的具体问题分析。
在该区块易漏层位采用了超低渗透随钻封堵技术，以提高地层的承压能力和钻井液的封堵能力，进而有效的防止井漏发生。
该技术所采用的防漏堵漏材料是由植物衍生物形成的混合物、部分水溶和全水溶的合成有机聚合物、不溶的金属氧化物等组成。
其提高地层承压能力机理是利用不同粒径级配的不溶的金属氧化物等刚性架桥粒子架桥，利用超低渗透防漏堵漏剂中的特殊聚合物，在井壁岩石表面浓集形成胶束，依靠聚合物胶束或胶粒界面吸力及其可变形性，能封堵地层表面不同尺寸的孔喉，在井壁岩石表面形成致密超低渗透封堵膜，有效封堵不同渗透性地层和微裂缝泥页岩地层。
超低渗透防漏堵漏技术通过超低渗透剂和单项压力封闭剂在井壁表面形成超低渗透膜及在进入地层浅层的孔喉通道中迅速形成渗透率为零的封堵层，防止钻井液进入地层造成地层裂缝扩张，或者通过超低渗透剂和单项压力封闭剂对地层裂缝的随钻即时封堵，大幅度的提高了地层承压能力。
通过室内研究实验得出在钻井液中超低渗透剂含量达到2%，单项压力封闭剂含量达到1.5%对沙床孔隙具有较好的封堵作用，沙床浸入深度仅为3.5-5.0cm。
在合理的随钻堵漏剂加入基础上再配合适当的搬土含量，控制合理的钻井液密度，以及流变性能。
此外还需注意以下方面：
1、控制下钻速度不能过快，开泵应先小排量，待返出正常后增大排量，以免造成压力激动而憋漏地层。
（1个凡尔循环时间不小于30min，两凡尔循环出地面）
2、下钻打通水眼是要尽量避开易漏地层，不要在易漏地层定位循环，钻井液要保持良好的流动性，减少对井壁的冲刷。
3、提泥浆密度时，应按循环周加入，每周上提幅度不高于0.01g/cm3，无特殊情况，不能连续提泥浆密度，泥浆性能要稳定，提密度循环正常后要进行短起下钻。
4、座岗观察人员坚守岗位，发现井口返出量减少，立即高压灌泥浆进行起钻，同时记录泥浆液面下降量。
钻进易漏地层时要在循环罐内做好液面记号，并有专人坐岗观察，以便及时发现及时处理；同时井场要储备一定量的堵漏剂备用。
5、快速钻进时严格控制钻进速度，并充分循环出井内沙子的情况下在适当提高钻速，以防井内液柱压力偏大，沙子聚堆造成环空憋堵，形成井漏。
4.2井塌的解决方法
1、进入沙海组施工前，将钻井液密度提至1.17-1.18g/cm3。
2、控制钻井液粘度在45-55s之间，避免钻井液的低粘低切造成对井壁的紊流冲刷，从而造成井壁失稳坍塌。
3、避免在沙海组开泵，防止由于地层疏松造成井径不规则。
4、调整好钻井液的失水性能，控制失水在4.5-5ml内。
4.3完井电测的解决方法
1、完钻前控制合适的钻井液粘度，在55s左右即可。
打完进尺后充分循环，清洗好井筒内的岩屑。
2、严格执行完钻前短起下制度，短起下柱数以定向井深为准，一般起出沙海组。
3、起钻前用KH-931和石墨打封闭，封闭井段应选选择（1000-1500m），该井段为奈1块电测遇阻主要井段。
5、钻井液施工方案
5.1一开
注意一开配浆量，不要过多半罐即可，在钻表层的粘土层时掌握好水量，在控制好粘度的同时补充够泥浆量；控制好粘度，根据该区块施工情况来看一开粘度40s左右即可。
表层打完前40-50m控制好加水量（或停止加水），让粘度自然上涨以达到表层完井需要。
（一般达到60s左右）
一开下套管前和工程沟通好短起下措施。
一般起到钻铤即可，短起下正常后，充分循环，一开下套。
5.2二开
固井时回收好泥浆，基本将循环罐收满。
下钻钻塞时将混浆放净，处理好水泥塞。
进入二开后地层造浆严重，固控设备使用率100%，在不跑泥浆的情况下筛布的选择尽可能细，并采用细水长流式加足抑制剂，控制好地层造浆。
总体来说奈1块钻井液处理以多次小剂量为主，2000m前降失水主要以FT-881为主，进入沙海组前FT-881加量达到3-4t；进入油层前50-60m将泥浆改为有机硅钻井液。
处理时加入高硅：
0.4-0.6t，复硅：
0.4-0.6t；进入沙海组后控制好钻井液密度，维持在1.14g/cm3左右即可，太高了后期密度控制难度较大，一但后期密度过高会给九佛堂组防漏带来困难；尽量杜绝通过放泥浆来调整泥浆性能的措施，避免泥浆性能起伏较大，冲刷井壁对井壁稳定造成影响；此外奈1区块大部分在沙海组开始定向，因此为防止定向期间长时间冲刷井壁应控制泥浆具有一定的黏度和切力。
沙海组、九佛堂处理泥浆时，降粘剂可以适当控制用量，使泥浆保持一定的粘度和切力（粘度控制在45-50s之间），有利于九佛堂的防漏以及沙海组的防塌；降失水以881和KH-931复配使用，每种用量以0.3-0.5t为宜，失水控制在5ml以下；2000m以后降失水剂以KH-931和SPNH复配使用，失水控制在4.8ml以内；完井时力争泥浆性能控制在：
粘度55s左右，密度：
1.18-1.20g/cm3。
5.3完井工作
打完进尺后，充分循环，见筛面干净后短起下钻，短起下要求起出沙海组，短起下正常后循环打封闭（封闭井段1000m-1500m，用降失水剂和润滑剂），保证电测顺利到底，下套管前通井下钻要求分段打通水眼，（应选好开泵位置，避免沙海组开泵）下套管前应保证泥浆性能良好，具有较好的流动性，防止下套管到底后开泵困难。
奈1区块施工密度曲线：
奈1块粘度使用曲线：
6全井泥浆材料
序号
名称
数量（t）
1
土粉
10
2
FT-881
4
3
KH-931
3
4
高硅稳定剂
2
5
复硅降粘剂
2.5
6
大钾
0.8
7
SPNH
1
8
烧碱
1.5
9
纯碱
1
10
cmc
0.2
11
石墨
1
7使用情况及效果
7.1使用情况
通过一系列钻井液技术的综合运用，很好地解决了奈曼地区的安全快速钻井问题。
2010年钻井液公司兴隆台项目部配合钻井一公司截至目前共交井15口，完成钻井进尺35137m，完成井平均井深2342m，平均完井周期26.5天。
在平均井深较2009年多72的情况下米，平均完井周期缩短9.3天，平均泥浆成本反而降低10.52元/米，材料费结余249.43万元，钻井周期结余121.9天。
7.2使用效果
1、防漏效果明显，提高地层承压能力幅度大，井漏几率大幅度降低，钻井施工速度快，钻井周期短。
2、所选用的钻井液体系满足钻井施工要求，加之科学有效的管理措施的落实，井下安全，复杂情况少。
3、通过充分洗井，打封闭，提高井壁润滑性，各种电测、下套管、固井均顺利。
4、通过选用无毒、低毒处理剂，使用抑制性强的有机硅钻井液体系，做到钻井液基本不排放，四开无固相钻井液回收重复利用，最大限度地满足了环境保护要求。
8取得的经济效益和社会效益
8.1钻井液材料盈亏
2010年完成15口井，钻井液材料费统计总共盈余249.43万元，具体数据见下表。
2010年完成井钻井液材料费统计表
序号
队号
井号
井深
（米）
材料结算
（万元）
材料费
（万元）
泥浆盈亏
（万元）
1
30560
奈1-58-34
2092
22.16
7.1
15.06
2
30583
奈1-40-54
2484
28.0
16.5
11.5
3
30678
奈1-36-50
2505
32.5
22.2
10.3
4
30560
奈1-54-34
2230
28.4
5.2
23.2
5
30678
奈1-74-56
2344
26.0
13
13
6
30583
奈1-36-54
2546
33.1
16.5
16.6
7
30560
奈1-50-34
2344
30
12.8
17.2
8
30678
奈1-62-26
2098
22.2
13
9.2
9
30560
奈1-46-30
2399
30.7
8.8
21.9
10
30583
奈1-44-58
2545
33.2
7.9
25.3
11
30678
奈1-58-22
2210
27.9
11.6
16.3
12
30560
奈1-36-42
2429
26.8
8.8
18
13
30583
奈1-76-60
2499
32.2
10.6
21.6
14
30678
奈1-58-26
2123
22.3
11.9
10.4
15
30583
奈1-76-70
2289
29.5
3.2
26.3
8.2钻井周期节余
在完井井深基本相同的情况下较之2009年，完井周期缩短9.3天。
平均口井节余周期15.3天。
30钻机日费按3.0万元计算，共节余经济效益：
15×15.3×3.0=688.5万元。
8.3社会效益
由于机械钻速提高，周期节余产生的效益，钻井液贡献率占25%，则钻井液产生的社会效益为A
B=688.5×25%
=172.1万元
9结论
①利用超低渗透防漏堵漏剂在井壁表面形成超低渗透膜及在进入地层浅层的孔吼通道中迅速形成凝胶状的封堵膜薄层，形成渗透率为零的封堵层，配合单项压力封闭剂，大幅度提高地层的承压能力，有效地预防了奈曼区块的渗透性漏失；并保护了油气层
②FT-881和HA树脂复配使用，控制钻井液般土含量在100-120g/l，能够有效的降低钻井液的失水，满足了奈曼区块的防塌要求。
③利用KH-931和石墨配合打封闭可以满足奈曼区块的完井工作需要，成功的提高了一次电测成功率，2010年奈曼区块一次电测成功率为95.6%。
④有机硅体系能充分的满足奈曼地区的钻井需求。
井下复杂事故少，满足了钻井提速的要求。
⑤通过一系列钻井液体系的优选，无毒处理剂的使用，钻井液的回收重复利用等环保措施的落实，满足了环境保护的要求。
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