昌48井钻井液技术

2010-05-11 03:50:00

     一、地质工程简况

    

    48井是胜利油田的一口重点预探井,位于山东昌邑潍北油区,储层位置在昌潍坳陷潍北凹陷央子洼陷带昌48扇体较高部位,钻探目的是了解潍北凹陷北部第三系含油气情况。潍北凹陷的烃源岩主要为孔二段,北部洼陷带的地层厚度在30004000m,地层岩性为暗色泥岩、炭质页岩、炭质泥岩夹薄煤层及砂岩和砂砾岩沉积,暗色泥岩厚度较大,最厚处达700m以上,是潍北凹陷主要的油气源区,储层埋深33004300m。本区孔二段为湖泊相砂砾岩沉积,属低孔低渗储层,平均孔隙度一般为8%,渗透率大多在(0.17)×10-3μm2,碳酸岩含量平均为6.8%

    一开使用444.5mm钻头钻至井深300m,下入339.7mm表层套管至298m;二开使用311.2mm钻头钻至井深3001m,下入244.5mm技术套管至2998m;三开使用215.9mm钻头钻至井深4001m顺利完钻,经电测显示无开采价值后裸眼完井。

    

     二、钻井液技术

    

    48井沙四段、孔一段以红泥岩为主,造浆严重,易坍塌掉块;碳质泥岩易剥蚀掉块、垮塌,有煤线发育,存在坍塌、扩径的可能性。因此,本井采用胺基聚醇磺化防塌钻井液体系,以增强钻井液的抑制性及封堵能力,确保该井段稳定及保护油气层,形成规则井眼,保证井下安全。

     1.胺基聚醇作用机理

    体系中的胺基聚醇分子链上引入了胺基官能团,其能很好地镶嵌在黏土层间,使黏土层紧密结合在一起,通过压缩双电层,减小黏土层间距,限制黏土吸水膨胀;而胺基聚醇主要是通过胺基特有的吸附,限制黏土吸水膨胀。普通的聚醚多元醇是通过驱除页岩层空间内的水或浊点行为抑制页岩膨胀;胺基聚醇一方面通过抑制黏土的水化作用,降低钻头泥包的可能性,另一方面又通过吸附作用,在钻具表面形成疏水油膜,有效控制钻头泥包。

     2.胺基聚醇抑制性实验

    在室内利用激光粒度分析仪对胺基聚醇进行抑制性分析,由实验得出:基浆粒度中值1.62μm,加入1%2%胺基聚醇后的粒度中值分别为1.48μm1.35μm。实验结果说明胺基聚醇具有较好的抑制性能,能有效抑制页岩水化,防止井下复杂情况的发生。

    

     三、现场应用

    

    一开钻井液采用配浆开钻,二开采用聚合物、胺基聚醇复配体系,为了有效控制地层造浆,利用铵盐、硅氟稀释剂调整钻井液流型,用树脂SMP-1、低荧光沥青ZX-8及褐煤树脂KFT-2维持井壁稳定,降低滤失量。该井800m以上地层流沙层发育、胶结松散、压实程度低,本井段采用小循环钻进,因此钻进期间加入1%PAM胶液,并配合0.5%的胺基聚醇以控制地层造浆,提高钻井液的胶体稳定性,保证以较低的固相、黏度和切力(密度低于1.12 g/cm3,黏度35 s左右、切力0.51.0 Pa/13 Pa)钻过流沙层;8003001 m井段确保聚合物及胺基聚醇的浓度合理,同时用1%铵盐、1% JS-3调整钻井液流型,逐步加入2%SMP-12%ZX-82%KFT-2等处理剂将钻井液转化为胺基聚醇磺化防塌钻井液体系。全井段高效使用固控设备,膨润土含量严格控制在4550g/L,钻井液密度保持在1.091.12g/cm3,黏度3550s,滤失量830mL。钻至1800m时出现大段红泥岩,钻井液黏度和切力不易控制,在保证聚合物及胺基聚醇含量的前提下,固控设备高效运转并清除劣质固相,顺利钻至3001m

    三开孔店组施工,进一步加大防塌降滤失剂的加量,高温高压滤失量低于12mL,增加钻井液中聚合物及胺基聚醇的有效含量;钻进中各种处理剂加料充足、及时,配合0.3%的纳米乳液达到润滑减阻、保证起下钻顺利的效果;随时补充膨润土浆保证钻井液性能稳定、起下钻畅通;充分利用固控设备,降低钻井液中的固相含量;钻井中由于地层倾角的原因造成三开井段最大井斜达7.53°,后经随钻纠斜造成三开上部井段呈S型井眼,井内钻具多点挤靠井壁,表现为扭矩异常(最高达11.5kN·m)。同时,三开所钻地层岩性为灰紫色、紫色、少量灰色泥岩,砂质泥岩与棕红色砂岩及薄层灰质砂岩互层,夹灰紫色石膏质泥岩及薄层灰白色石膏,极易坍塌掉块。邻井央6井在类似井段井壁大面积垮塌,被迫填井侧钻。而本井段由于钻井液配方合理、处理准确、及时,全井段起下钻无显示,井底无沉砂,实钻充分证明了钻井液体系对本区块地层的适应性。全井段钻井液性能控制在:密度1.121.15g/cm3,黏度4350s,中压滤失量低于3mL,高温高压滤失量(150℃、3.5MPa911mL

    

     四、应用效果

    

    48井地质录井要求禁止向钻井液中加入荧光级别高的封堵防塌材料,且钻井液密度低于1.15 g/cm3,增加了二开、三开易坍塌井段的施工难度,胺基聚醇磺化防塌钻井液在该井成功应用,保证了施工的顺利。三开井段施工顺利,无复杂情况发生,虽然经取芯及电测解释目的层段无油气显示,但孔一、孔二段的顺利施工为今后潍北地区深部孔店组的钻探提供了成功经验。

    

     五、认识与建议

    

    1)昌48井采用胺基聚醇磺化防塌钻井液体系,满足了低密度条件下长裸眼复杂井段抑制性、井壁稳定的需要。

    2)胺基聚醇磺化防塌钻井液抑制黏土水化分散的能力强,体系中胺基聚醇与PAM复配,在大段易造浆的红泥岩井段施工,钻井液性能变化幅度小、体系较稳定,加之固控设备的合理使用,完全满足了施工需要。

    3)昌48井三开施工后期扭矩明显增大,但起下钻顺利,说明胺基聚醇钻井液体系具有很强的抑制性与润滑防塌能力,非常适合高难度复杂深探井的施工。

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