復(fù)合鹽水低傷害鉆井液在桃795AH水平井應(yīng)用

中國(guó)石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目：水平井無固相鉆井液應(yīng)用及研究 學(xué)習(xí)中心：大港油田學(xué)習(xí)中心 年級(jí)專業(yè)： 學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師：職稱： 導(dǎo)師單位：中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院 論文完成時(shí)間：年月日 摘要 本文介紹了無固相鉆井液體系在勝利油田水平井中的應(yīng)用，室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表 明無固相鉆井液體系由于無固相鉆井液固相含量低，濾液抑制性強(qiáng)、鉆井液性能優(yōu)良， 能夠滿足水平井鉆井施工及其他相關(guān)工作的要求，油層保護(hù)效果好，具有良好的社會(huì)和 經(jīng)濟(jì)效益。 關(guān)鍵詞：無固相、鉆井液、儲(chǔ)層保護(hù) 目錄 第1章前言.........................................................................................................4

綜述了水平井段常用的幾種鉆井液體系。較詳盡地介紹了新型聚合物、仿油基、可循環(huán)泡沫、弱凝膠、無固相等鉆井液以及儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀、研究發(fā)展方向。簡(jiǎn)介了用于煤層氣、稠油藏、裂縫性等特殊儲(chǔ)層方面水平井的鉆井液和儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)。總結(jié)了水平井完井后清除鉆井液泥餅、恢復(fù)儲(chǔ)層產(chǎn)能的技術(shù)發(fā)展。最后提出了水平井鉆井液及儲(chǔ)層保護(hù)新的發(fā)展方向。

隨著石油開采量的不斷增大,鉆井技術(shù)不斷提高,為了更好的保持井壁的穩(wěn)定,防塌鉆井液成為了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外鉆井界重要的研究課題。鉆井液設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)就是保持鉆井井壁的穩(wěn)定,并且鉆井液好壞的主要判斷標(biāo)志也是抑制防塌能力的大小。本課題根據(jù)防塌鉆井液和防塌抑制劑在穩(wěn)定井壁和防止地面塌陷方面具有的良好作用,介紹了防塌鉆井液和抑制劑的種類,并闡明了防塌鉆井液的防塌機(jī)理。通過分析研究不穩(wěn)定巖層的特點(diǎn)、井壁塌陷和控制的機(jī)理方法,分析了當(dāng)前國(guó)內(nèi)防塌鉆井液技術(shù)的現(xiàn)狀和未來鉆井液發(fā)展研究的方向。本文研究了流變性優(yōu)于油包水鉆井液體和聚軌氟鉆井液的硅基陽(yáng)離子鉆井液,分析了該鉆井液對(duì)低滲巖心的損害情況,發(fā)現(xiàn)具有良好的防止巖泥水化和防止井壁塌陷的能力。

根據(jù)頁(yè)巖水平井水平段頁(yè)巖裂縫發(fā)育、井壁坍塌問題,對(duì)油基鉆井液的封堵性進(jìn)行了優(yōu)化,使用了多種剛性、柔性以及成膜的油基封堵材料進(jìn)行了評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)形成了強(qiáng)封堵的油基鉆井液體系。泌頁(yè)hf1頁(yè)巖油氣水平井現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明,該油基鉆井液體系封堵防塌能力強(qiáng)、濾失量低、破乳電壓高,具有較強(qiáng)的攜帶能力,避免了水平井段井壁垮塌問題,中石化河南油田泌頁(yè)hf1井三開水平段長(zhǎng)1044m,鉆進(jìn)、電測(cè)、下套管順利。

利97井是勝利油田布署的一口鉆探鹽下油氣藏的重點(diǎn)探井,共鉆遇3套鹽膏層,鹽膏層總厚度達(dá)600m,其井段巖性主要為鹽膏巖、膏泥巖、純鹽巖及紅色、灰色泥巖。根據(jù)該井地質(zhì)特點(diǎn)和施工要求,配制復(fù)合鹽飽和鹽水鉆井液體系,并進(jìn)行熱穩(wěn)定性和抗污染性實(shí)驗(yàn),在該井三開井段(2850～3915m)應(yīng)用,取得良好效果。有效抑制了泥巖段地層黏土礦物的水化膨脹,鉆井過程中無掉塊,起下鉆順利;鹽膏層鉆井過程中,用na2so4控制鉆井液中ca2+含量,很好地控制了鉆井液流變性和濾失量,減少了采用純堿控制ca2+含量對(duì)鉆井液流變性造成的不利影響;用飽和鹽水鉆井液控制cl-的濃度,使其一直處于飽和狀態(tài),鉆井液未對(duì)井壁溶蝕,電測(cè)解釋井眼相對(duì)規(guī)則;三開鉆進(jìn)、電測(cè)、完井及取心都非常順利(鹽膏層取心2次),表明復(fù)合鹽飽和鹽水鉆井液體系適合該區(qū)塊的鉆井施工,值得推廣應(yīng)用。

從鉆井液影響水平井井眼凈化的根本原因出發(fā),分析了正電膠鉆井液流變性方面的獨(dú)特性,證明其完全符合水平井井井眼凈化的要求,并用現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的實(shí)例證實(shí)了這一分析的正確性。

阿密1h井是華北油田針對(duì)致密油領(lǐng)域在二連油田部署的第1口預(yù)探水平井,完鉆井深為2700m,水平位移長(zhǎng)1218m,水平段長(zhǎng)970m,水平井段巖性以大段硬脆性泥巖或砂泥巖為主。用鄰井泥巖掉塊做實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),掉塊在有機(jī)鹽/聚胺高抑制性溶液中的回收率很高,但浸泡實(shí)驗(yàn)表明,巖屑?jí)K仍然在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)明顯的裂紋,長(zhǎng)時(shí)間浸泡后掉塊水化分散明顯;掉塊在有機(jī)鹽/鋁合物封堵劑溶液中浸泡20h后,鋁合物在掉塊表面或裂縫處析出白色沉淀,緊密附著在巖屑上。因此決定采用具有良好抑制性的有機(jī)鹽鉆井液鉆井,并且引入了鋁合物封堵劑封堵硬脆性泥頁(yè)巖微裂縫。在現(xiàn)場(chǎng)施工中,該強(qiáng)封堵強(qiáng)抑制鉆井液克服了井眼水平位移大、井壁易垮塌、井眼軌跡復(fù)雜、完井作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)等諸多難題,滿足致密油特殊地層開發(fā)的鉆井需求。

牛東油田區(qū)塊是吐哈油田新開主區(qū)塊,行政區(qū)劃分隸屬哈密地區(qū)伊吾縣管轄。地表為戈壁灘,地面海拔490m左右。構(gòu)造位置:三塘湖盆地牛東2號(hào)構(gòu)造。該區(qū)塊井井別為采油井,井型為水平井,設(shè)計(jì)井深:2400-3400m,目的層:石炭系。開發(fā)目的:通過壓裂提高本區(qū)塊油藏動(dòng)用,現(xiàn)探討牛東區(qū)塊水平井鉆井液施工技術(shù)。

要加強(qiáng)水平井鉆井技術(shù)應(yīng)用中對(duì)儲(chǔ)層的保護(hù),盡可能避免鉆井液對(duì)儲(chǔ)層的不利影響,就必須依照水平段儲(chǔ)層的具體特點(diǎn)選擇最適用的鉆井液體系。本文介紹了一系列水平井鉆井技術(shù)應(yīng)用中最常用的鉆井液體系及其特點(diǎn),并圍繞著油田水平井儲(chǔ)層保護(hù)的理論與應(yīng)用,說明了做好鉆井液控制,加強(qiáng)儲(chǔ)層保護(hù)的技術(shù)要點(diǎn)。

吳起采油廠的井的深度一般為1900-2500m(個(gè)別井的深度可達(dá)2700m),屬于低壓(壓力系數(shù)0.9-0.97),低孔隙度(大部分的孔隙度在10%以下),低滲(除個(gè)別油層外,大部分油層的滲透率在1×10-3μm2以下)油田。而且含有大段易于水化膨脹、垮塌掉塊的直羅組(約100-300m)和易于水化膨脹造漿的富縣組(約50-200m),給鉆井工程和油層保護(hù)工作帶來很大的困難。復(fù)合鉆井液完井液體系具有較低的密度(1.04-1.08g/cm3),較低的粘度(29-31s)和適中的api濾失量(≤10ml),較強(qiáng)的抑制防塌性能,有利于提高鉆井速度,減少油層污染,提高油井整體效益。

鉆井過程中,當(dāng)鉆遇大段巖鹽層、鹽膏層等地層時(shí),若使用傳統(tǒng)的分散鉆井液,會(huì)有大量無機(jī)鹽溶解在鉆井液中,導(dǎo)致鉆井液的粘度、切力升高,濾失量增大。同時(shí)會(huì)造成井徑擴(kuò)大,給繼續(xù)鉆進(jìn)帶來困難。為了解決上述問題,以往的科研人員采取了在鉆井液中加入鹽和分散劑的方法,使鉆井液具有更強(qiáng)的抗鹽能力和抑制能力。但低固相鹽水鉆井液經(jīng)常被污染物侵入導(dǎo)致性能變差,該文針對(duì)目前大慶油田區(qū)域特點(diǎn),對(duì)鉆井液體系抗污染性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。分別評(píng)價(jià)了低固相鹽水鉆井液的抗坂土、抗鉆屑及抗鈣侵性能。

js-平6井是河南舞陽(yáng)凹陷孟寨構(gòu)造帶上的第一口用mmh正電膠飽和鹽水鉆井液體系所鉆的水平井,該井鉆井液流型好,性能穩(wěn)定,有良好的防塌、攜巖效果,有效防止了因鹽巖的溶解而產(chǎn)生井壁失穩(wěn)現(xiàn)象,也有效防止了巖屑床的形成。根據(jù)井眼軌跡,對(duì)不同的井斜,在液體潤(rùn)滑劑的基礎(chǔ)上復(fù)配固體防塌潤(rùn)滑劑,很好解決了水平位移大、井斜角大、拖壓,防粘卡難度大的問題,使該井鉆井、電測(cè)、下套管、固井等施工作業(yè)順利完成。

隨著蘇里格氣田天然氣水平井的大規(guī)模開發(fā),天然氣水平井機(jī)械鉆速低、鉆井周期長(zhǎng)的問題日漸突出,這在很大程度上歸咎于牙輪鉆頭平均機(jī)械鉆速低、鉆頭用量大、單只鉆頭進(jìn)尺低、起下鉆頻繁等原因。伴隨著鉆井工藝技術(shù)的進(jìn)步和螺桿鉆具型號(hào)規(guī)格的完善及其性能的提高,配合高效pdc鉆頭進(jìn)行復(fù)合鉆井的技術(shù)在蘇里格水平井開發(fā)過程中的應(yīng)用已趨于成熟。針對(duì)近年蘇里格已施工的水平井情況,綜合分析了蘇里格天然氣水平井目前使用的pdc鉆頭和螺桿鉆具工作特性,闡述了pdc鉆頭配合螺桿復(fù)合鉆井技術(shù)在蘇里格天然氣水平井的快速鉆進(jìn)中的應(yīng)用情況及效果。結(jié)果表明,該技術(shù)對(duì)水平井提高機(jī)械鉆速,縮短鉆井周期,節(jié)約鉆井成本,加快勘探開發(fā)步伐具有重要意義。

泌頁(yè)hf1井斜井段eh3ⅱ、eh3ⅲ地層以泥頁(yè)巖為主,黏土礦物含量高,頁(yè)理、裂隙發(fā)育,采用的水基聚合物鉆井液抑制性不強(qiáng)、封堵頁(yè)理、裂隙能力差。研究出一種強(qiáng)抑制強(qiáng)封堵水基鉆井液,其對(duì)泌頁(yè)2hf井eh3ⅱ段、eh3ⅲ段地層有強(qiáng)的抑制水化膨脹效果,在鉆井液中16h膨脹率分別為6%和0.88%;封堵能力強(qiáng),api濾失量、高溫高壓濾失量低,井徑擴(kuò)大率為2.17%,沒有發(fā)生鉆頭泥包、托壓和井壁垮塌現(xiàn)象;潤(rùn)滑性好,摩阻系數(shù)低,只有0.0787。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),由西部鉆探青海鉆井公司開發(fā)推廣的地表鹽水鉆井液體系,在柴達(dá)木盆地臺(tái)南氣田鉆井中應(yīng)用成功。截至2008年10月30日,已在14口井中取得了理想的應(yīng)用效果。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，由西部鉆探青海鉆井公司開發(fā)推廣的地表鹽水鉆井液體系，在柴達(dá)木盆地臺(tái)南氣田鉆井中應(yīng)用成功。截至2008年10月30日，已在14口井中取得了理想的應(yīng)用效果。

研究水平井井壁穩(wěn)定與鉆井方位之間的關(guān)系是正確設(shè)計(jì)水平井鉆井液安全密度窗口的重要內(nèi)容。在介紹水平井井壁力學(xué)分析的基礎(chǔ)上,使用測(cè)井資料計(jì)算水平井鉆井液安全密度窗口的一套系統(tǒng)方法,對(duì)川西氣田水平井施工井壁穩(wěn)定性進(jìn)行了判斷,并計(jì)算出了在沿不同方位鉆進(jìn)情況下的鉆井液安全密度窗口值。這對(duì)確保井壁穩(wěn)定,減少由井漏、井塌而引起的井下事故,促進(jìn)水平井施工成功有著重要意義。

焦石壩龍馬溪組非常規(guī)頁(yè)巖氣開采是中石化集團(tuán)公司涪陵頁(yè)巖氣產(chǎn)能示范區(qū)開發(fā)的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目,首批非常規(guī)頁(yè)巖氣水平井水平段以油基鉆井液鉆進(jìn)為主。該區(qū)塊已發(fā)現(xiàn)多處易漏地層,水平段漏失情況尤其復(fù)雜,不僅加大了施工難度,更增加了鉆井成本。為有效解決水平段油基鉆井液堵漏難題,室內(nèi)研究開發(fā)了一種水平井油基鉆井液水泥漿堵漏技術(shù),該技術(shù)的特點(diǎn)是采用柴油與淡水的混合物配制堵漏水泥漿,其與現(xiàn)場(chǎng)油基鉆井液可以任意比例混合而不會(huì)產(chǎn)生配伍性問題。實(shí)驗(yàn)室對(duì)該堵漏水泥漿性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究,結(jié)果顯示,該堵漏水泥漿密度、稠化時(shí)間和抗壓強(qiáng)度均可調(diào),具有沉降穩(wěn)定性好、流動(dòng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)。試驗(yàn)結(jié)果充分說明,該水泥漿堵漏技術(shù)在油基鉆井液水平段裂縫堵漏中具有廣闊的應(yīng)用空間。

便x2井是江蘇油田今年部署在金湖凹陷楊村斷裂帶上首口勘探評(píng)價(jià)井，主探該區(qū)e2d、e1f4+3含油氣情況。為了解決該區(qū)戴南組中下部發(fā)育的棕色和白色軟泥巖互層的水化分散與縮徑、阜寧組硬脆性泥巖井壁失穩(wěn)，造成完井電測(cè)時(shí)間長(zhǎng)等問題。在室內(nèi)開展了復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液技術(shù)應(yīng)用研究，制定了體系現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)化技術(shù)方案。該井復(fù)雜地層鉆進(jìn)中采用了復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液技術(shù)，鉆井作業(yè)順利?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，該體系性能穩(wěn)定，維護(hù)簡(jiǎn)單，攜巖性好、潤(rùn)滑性和降濾失防塌能力強(qiáng)，能有效抑制泥頁(yè)巖水化分散，能為復(fù)雜地區(qū)鉆井提供優(yōu)越的性能保障。

由于水平井的鉆井周期和生產(chǎn)井段較長(zhǎng),鉆井液污染較為嚴(yán)重,部分水平井完井后投產(chǎn)效果沒有預(yù)期理想,而常規(guī)酸化處理只能解除鉆井液中的無機(jī)堵塞。通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究了生物酶對(duì)鉆井液中淀粉、羧甲基纖維素、聚丙烯酰胺、黃原膠等聚合物及鉆井液濾餅的降解作用,介紹了生物酶浸洗清除水平井鉆井液污染的現(xiàn)場(chǎng)施工工藝和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果,表明該技術(shù)是解除水平井鉆井液污染的可行方法,具有擴(kuò)大試驗(yàn)和推廣應(yīng)用前景。

針對(duì)塔河一區(qū)地質(zhì)特征及深井水平井的特殊性,在10余口水平井鉆井中采用聚合物鉆井液、聚磺鉆井液和聚磺混油鉆井液體系,很好地保證了深井水平井的各項(xiàng)施工作業(yè),鉆井液性能良好、施工工藝簡(jiǎn)單,可操作性強(qiáng)。

長(zhǎng)水平段水平井鉆井技術(shù)已經(jīng)成為低滲透油氣田開發(fā)的重要技術(shù)保障,但國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)起步較晚,對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的認(rèn)識(shí)還需要統(tǒng)一,對(duì)如何發(fā)展與該技術(shù)配套的優(yōu)快鉆井技術(shù)有待進(jìn)一步研究。通過分析該技術(shù)在井眼軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)、井眼軌跡控制和鉆井液性能提高方面的主要技術(shù)難點(diǎn),明確了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)方向。通過模擬分析井眼軌道摩阻、扭矩,確定了造斜率和井眼軌道類型的優(yōu)選原則;通過分析靶前位移與裸眼段摩阻系數(shù)的敏感性,明確了二者關(guān)系,并就其成因進(jìn)行了鉆柱力學(xué)解釋,提出了靶前位移的優(yōu)選原則,形成了長(zhǎng)水平段水平井井眼軌道設(shè)計(jì)的主要思路。建立了基于地層可鉆性級(jí)值的井眼軌跡控制方案優(yōu)化方法,提出了以旋轉(zhuǎn)減摩技術(shù)為基礎(chǔ)的井眼軌跡高效控制思路。梳理了井壁穩(wěn)定、井眼凈化和潤(rùn)滑防卡等長(zhǎng)水平段水平井鉆井液關(guān)鍵技術(shù),介紹了相應(yīng)的主要技術(shù)措施。結(jié)合高平1井,介紹了上述各關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用情況,實(shí)例驗(yàn)證了各技術(shù)的有效性。