一、钻井液技术难点及对策
1.直罗组垮塌
难点分析:直罗组前150m地层水敏性强,易水化膨胀、剥落垮塌,而清水聚合物体系本身滤失量不好控制,不能有效阻止滤液进入地层,必然要产生垮塌,形成大肚子井眼,给后续施工携砂造成困难。
技术对策:在成熟的“三聚”(PAM+K-PAM+CMP)无固相钻井液体系基础上,通过加大BLC-1(成膜树脂防塌剂)和BLA-HV(高黏乙烯基单体共聚物防塌降失水剂)的用量来抑制直罗组的垮塌。
配方:清水+0.1%PAM+0.2%K-PAM+0.15%CMP+0.3%BLC-1+0.3%BLA-HV。
2.油页岩稳定问题
难点分析:防止油页岩垮塌的途径有两方面,其一是力学稳定,其二是化学稳定。由于漏失层洛河组和油页岩处于同一裸眼井段,力学稳定很难在技术和措施上全力保证,然而到目前为止,能有效解决油页岩稳定的化学方法还没有完全形成。因此,油页岩的防塌稳定是罗字号水平井钻井液施工的技术瓶颈。
技术对策:采用超细碳酸钙(QS-4)、裂缝暂堵剂(SM-1)作为桥堵粒子,用醇类(BLC-1)和沥青类产品(FT-1)作为可软化变形粒子来提高体系的封堵能力。用SMP-2作为降失水剂,用高分子聚合物(PAC)提高滤液黏度,减少滤液进入微裂缝,抑制裂缝泥质充填物吸水膨胀。用硅氟稀释剂作为流型调节剂改善流变性。
基础配方:水+3%~5%白土+0.3%~0.4%NaOH+1.5%~2%降失水剂(SMP-2)+0.3%~0.5%增黏剂(PAC)+3%~4%封堵类(QS-4、SM-1)+3-4%抑制剂(FT-1、BLC-1)+2%~2.5%流型调节剂(SF-150)+5%润滑剂(液体RSD-3、固体石墨类BLR-1)+加重剂(适量)。
3.安全密度窗口窄
难点分析:在水基钻井液体系中,钻井液液柱压力与地层坍塌压力平衡仍然是防塌技术中最简单、最有效的手段之一。加重钻井液对油页岩的防塌有利,但对承压能力差的洛河组来说,将会产生不同程度的漏失。因此安全密度窗口窄成为最大的技术难点。
技术对策:当漏失速度小于5m3/h时,可使用总量2%~4%的单封和橡胶颗粒(10~20目)随钻堵漏。当漏失速度为5~20m3/h时,可一次配制60m3凝胶桥堵浆,配方为:基浆+0.8%GD-1+3%LD-102(5~10目)+2%~3%复合堵漏剂,下光钻杆至漏层底部,一次性注完堵漏浆,起出漏层以上,关井小排量缓慢挤压钻井液,观察立压变化情况,按照立压升最高至5MPa挤一次钻井液,挤入量能在10m3左右、稳压在3MPa以上最好。当漏失速度大于20m3/h或井口失返时,可一次性配制60~80m3凝胶桥堵浆,配方为:基浆+0.8%GD-1+3%LD-102(5-10目)+2%~3%粗型复合堵漏剂+1-2%核桃壳。下光钻杆至漏层底部,将桥堵浆全部泵入裸眼井段,采用挤压法堵漏。
4.长裸眼井段润滑降摩阻
难点分析:3000m长的裸眼井段,井眼规则程度差,钻具易黏附于井壁导致钻进中摩阻增加。加重钻井液体系固相含量高、润滑性差、摩阻大。同时,为了地质录井的需要,对钻井液不能进行混油处理,致使增大了润滑降摩阻的难度。
技术对策:充分发挥固控设备的作用,清除钻井液中有害固相。使用加量为2%~2.5%超细碳酸钙、1%~1.5%磺化沥青粉改善泥饼质量,使其薄而致密。采用固体石墨类和液体润滑剂配合使用,降低滤饼摩擦系数。
二、现场应用及效果
1.直罗组聚合物复配防塌
清水聚合物钻进阶段直罗组有明显的垮塌,但是当转化为三磺体系时,尤其是当体系的密度提高,失水控制在4mL以下,先期垮塌的井段不会再失稳。
2.油页岩层位井壁稳定
使用封堵性较好的QS-4、SM-1、BLC-1、FT-1,再加上PAC、SMP-2可使体系失水降到4mL以下,减小了滤液向油页岩层理裂缝渗透的几率;体系适当的黏切,良好的流变性也不会对井壁产生剧烈的冲刷。
3.承压堵漏效果明显
罗平6井钻进至2580m,距油页岩还有35m,此时钻井液密度才提到1.11g/cm3就发生井漏,漏速30m3/h,采用凝胶桥堵浆承压堵漏,将密度提高到1.18g/cm3顺利完井。罗平1井打开油页岩后密度提为1.18g/cm3时井漏,承压堵漏后将密度提高至1.20g/cm3顺利完井。
4.泥饼质量好,润滑降摩阻效果明显
摩阻系数控制在0.0262~0.0437之间,钻进中转盘扭矩小,起下钻最大摩阻不超过5t,无阻卡现象,电测、下套管作业顺利。使用SF-150和SMK,使钻井液具有良好的流变性,适当的黏切,六速旋转黏度计6转读数保持在10以上,携砂能力强,井眼净化良好,起钻前再用PAC、SM-1配制高黏度的清扫液清扫井筒,避免了岩屑床形成,确保了井下安全。
三、结论
1.最大限度地解放了机械钻速,实现了快速、安全钻井的目的。
2.提高了薄弱地层的承压能力,能使密度提高到合适的范围,既起到防塌作用,又杜绝了井漏,成功地解决了罗字号水平井安全密度窗口窄这一技术难题。
3.改进后的三磺体系能够满足罗字号水平井长裸眼井段不下技术套管的钻井要求。(作者单位:川庆钻探长庆钻井工程总公司)