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【摘要】坨128-斜302井是胜坨地区设计最深的一口探井,地层压力系统复杂。本文就盐膏层、盐岩层中钻井技术、钻井液技术并结合现场进行论述,总结出淡水钻井液钻遇盐膏层应采取的优化措施,为坨128区块向更深地层迈进提供了依据。
【关键词】盐膏层;淡水钻井液;优化钻进
0.前言
(1)施工简介:坨128-斜302位于济阳坳陷东营凹陷坨胜永断裂带胜北断层上升盘胜三区北部坨128-30块,是滚动勘探井斜井,钻探主要目的是进一步向南扩大坨128-30区块沙四段含油面积并探测更深层含油气情况。该井设计井深3721.34m,垂深3600m,造斜点2100m,最大井斜26.73°,方位187.24°,斜井段长1621.34m,因此该井是长裸眼段长斜井段定向井,钻井液采用的是聚合物淡水钻井液体系。本井在施工过程中成功打穿153m的盐膏层、盐岩层,对坨128区块更深层发展起到指导性作用。
(2)岩性特征:坨128-斜302井的地层岩性为第四系平原组;上第三系明化镇组、馆陶组;下第三系东营组、沙河街组。东营组及以上地层主要是棕黄色及棕红色粘土,砂质粘土与浅灰色松散砂层不等厚互层;沙河街组地层主要是紫红色、灰色、灰绿色、深灰色泥岩,灰质泥岩、砂质泥岩、褐色油页岩与灰色含砾砂岩、泥质砂岩、灰质粉砂岩不等厚互层;沙河街组泥岩地层以伊利石和伊蒙混层为主,地层较硬,微裂缝较发育,易发生泥岩剥落掉块。
(3)盐膏层特征:广义上讲,含有以氯化钠为主或其它水溶性无机盐类如氯化钾、氯化镁、氯化钙、芒硝等地层统称为含盐膏地层。在有盐膏层地区进行钻井作业会面临井壁失稳、起下钻遇阻、卡钻和套管挤毁等事故,若是深层盐膏层,上部长裸眼还会面临井漏危险。所以一旦钻遇盐膏层、盐水层,钻井液应具有较强的抗盐、抗钙能力以及抑制、造壁能力,防止钻井液性能波动,引起井壁缩径、井眼不规则,造成起下钻阻卡。
(4)盐膏层判断:一般情况下,根据其钻时特征划分岩性界面,可利用综合录井仪资料来判断地层,盐膏层岩性一般为无色或白色,立方体晶形,透明或半透明,易溶于水,与HCL不反应;还可利用稀氢氟酸判别盐膏层和粉砂岩,通过测量电导率值及氯离子含量,包括泥浆性能的变化来判别盐膏层。
(5)盐膏层钻井技术难题:A)一般盐膏层,除含有大量氯化钠外还含有石膏、软泥岩等,具有塑性蠕动性和流动性,易溶解,钻井时会引起井径扩大或缩小,发生井壁垮塌,甚至造成卡钻。B)盐膏层上下地层压力存在差异,为平衡下部井段盐膏层的塑性蠕变,需要调整泥浆密度来平衡盐膏层地层压力。当钻井液液柱与地层压差超过临界压差时,易压漏上部地层,给钻井施工带来困难。必须对上部低压力地层进行承压堵漏,以提高其承压能力。
1.现场施工
2.盐膏层优化钻井和钻井液技术
(1)盐膏层优化钻井技术:在钻盐膏层过程中,由于高温、高压下发生塑性蠕动易发生卡钻事故,采用随钻扩孔技术有利于盐膏层安全钻进。(A)起下钻过程中,控制下放速度,当领眼钻头快到井底时放慢下放速度,小心探底,再提起钻具大排量开泵循环,冲洗井底沉砂。(B)钻具到井底后启动转盘40~60 r/min,尽可能用大的排量缓慢接触井底,钻压20~30kN。当进尺至扶正器进入新井眼时适当增加钻压,直到扩眼部分进入新地层,钻速变慢,可适当增加钻压,注意转盘扭矩变化,出现异常时应及时上提钻具,调整参数。(C)接单根动作要快,接完单根,开泵到最大排量,启动转盘40~60r/min,缓慢下放到底,逐渐加到正常参数并注意情况变化,不断优化参数。(D)进入新地层后进行试钻,摸索出适合当前地层的优化参数,试钻过程中注意转盘扭矩变化,出现异常应及时上提钻具,调整参数,防止憋钻及倒车。(E)盐膏层钻进时应注意转盘扭矩、泵压和返出岩屑变化。发现扭矩增大应立即上提划眼。(F)盐膏层钻进中要保持勤划眼,如划眼无阻卡则可逐渐增加钻进的段长和划眼行程,每钻完一个单根, 进行上提下放划眼到底,一次停泵通一次井眼,不遇阻卡方可接单根,否则重新划眼。(G)盐层钻进时应采用尽可能大的泥浆排量和较高返速, 以利清洗井底, 冲刷井壁盐层钻进中应适当地控制钻压,合理控制钻时以充分释放地层应力。(H)在盐层段起下钻应控制速度,起钻遇卡不能超过16T, 活动钻具以下放为主,在能下放的前提下倒划眼提出,下钻遇阻划眼解除。(I)在裸眼段内要连续活动钻具, 以上下活动为主, 活动距离应大于10m以上。
(2)盐膏层钻井液技术:根据盐膏层的厚度采用不同的钻井液体系,在施工过程中按照钻井液被污染的程度进行调整:(A)欠饱和盐水钻井液转型前,对原钻井液的无用固相进行清除。(B)承压堵漏实验成功后充分循环钻井液,清除无用固相。(C)钻具置于套管内配制一定量的胶液,边循环边混入,25%NaCl、3%KCl充分循环。(D)下钻至井底,地面配制胶液替出裸眼段内钻井液继续进行转换。(E)加盐完毕后充分循环均匀,将密度提至盐膏层蠕动的平衡压力当量密度,加重时要补充适量润滑剂,使钻井液具有良好的润滑效果。(F)钻进过程中保持Cl-含量大于160000mg/L, pH值在11-13。(G)把钻井液中劣质固相含量控制在最低范围,并不定期加入降粘、降失水及液体润滑剂,调整钻井液润滑性。(H)为避免粘土过度分散,应少用强分散剂和稀释剂。
3.结论
坨128-斜302井成功钻完盐膏层、盐岩层,以下三点值得借鉴:
(1)尽量简化钻具结构,在盐膏层地层钻进,保证设备正常运转,在钻进时应该保证较高排量, 满足清洗井眼的目的;在钻进过程中尽量不停泵、不停止钻具的转动,接单根时尽量缩短停泵和钻具静止时间。
(2)根据井下情况制定合理的钻进参数,保证井身轨迹、控制井斜;在盐膏层地层钻进应注意各种参数变化,正常后方可钻进。
(3)选用HJ517G钻头,该类型钻头采用金属密封,轴承密封不易失效,使用时间长。 [科]
【参考文献】
[1]鄢捷年.钻井液工艺学[M].山东东营:石油大学出版社,2001.
[2]张锦荣,陈安明,周玉仓.塔里木深井盐膏层钻井技术[J].石油钻探技术,2003,31(6).
【关键词】盐膏层;淡水钻井液;优化钻进
0.前言
(1)施工简介:坨128-斜302位于济阳坳陷东营凹陷坨胜永断裂带胜北断层上升盘胜三区北部坨128-30块,是滚动勘探井斜井,钻探主要目的是进一步向南扩大坨128-30区块沙四段含油面积并探测更深层含油气情况。该井设计井深3721.34m,垂深3600m,造斜点2100m,最大井斜26.73°,方位187.24°,斜井段长1621.34m,因此该井是长裸眼段长斜井段定向井,钻井液采用的是聚合物淡水钻井液体系。本井在施工过程中成功打穿153m的盐膏层、盐岩层,对坨128区块更深层发展起到指导性作用。
(2)岩性特征:坨128-斜302井的地层岩性为第四系平原组;上第三系明化镇组、馆陶组;下第三系东营组、沙河街组。东营组及以上地层主要是棕黄色及棕红色粘土,砂质粘土与浅灰色松散砂层不等厚互层;沙河街组地层主要是紫红色、灰色、灰绿色、深灰色泥岩,灰质泥岩、砂质泥岩、褐色油页岩与灰色含砾砂岩、泥质砂岩、灰质粉砂岩不等厚互层;沙河街组泥岩地层以伊利石和伊蒙混层为主,地层较硬,微裂缝较发育,易发生泥岩剥落掉块。
(3)盐膏层特征:广义上讲,含有以氯化钠为主或其它水溶性无机盐类如氯化钾、氯化镁、氯化钙、芒硝等地层统称为含盐膏地层。在有盐膏层地区进行钻井作业会面临井壁失稳、起下钻遇阻、卡钻和套管挤毁等事故,若是深层盐膏层,上部长裸眼还会面临井漏危险。所以一旦钻遇盐膏层、盐水层,钻井液应具有较强的抗盐、抗钙能力以及抑制、造壁能力,防止钻井液性能波动,引起井壁缩径、井眼不规则,造成起下钻阻卡。
(4)盐膏层判断:一般情况下,根据其钻时特征划分岩性界面,可利用综合录井仪资料来判断地层,盐膏层岩性一般为无色或白色,立方体晶形,透明或半透明,易溶于水,与HCL不反应;还可利用稀氢氟酸判别盐膏层和粉砂岩,通过测量电导率值及氯离子含量,包括泥浆性能的变化来判别盐膏层。
(5)盐膏层钻井技术难题:A)一般盐膏层,除含有大量氯化钠外还含有石膏、软泥岩等,具有塑性蠕动性和流动性,易溶解,钻井时会引起井径扩大或缩小,发生井壁垮塌,甚至造成卡钻。B)盐膏层上下地层压力存在差异,为平衡下部井段盐膏层的塑性蠕变,需要调整泥浆密度来平衡盐膏层地层压力。当钻井液液柱与地层压差超过临界压差时,易压漏上部地层,给钻井施工带来困难。必须对上部低压力地层进行承压堵漏,以提高其承压能力。
1.现场施工
2.盐膏层优化钻井和钻井液技术
(1)盐膏层优化钻井技术:在钻盐膏层过程中,由于高温、高压下发生塑性蠕动易发生卡钻事故,采用随钻扩孔技术有利于盐膏层安全钻进。(A)起下钻过程中,控制下放速度,当领眼钻头快到井底时放慢下放速度,小心探底,再提起钻具大排量开泵循环,冲洗井底沉砂。(B)钻具到井底后启动转盘40~60 r/min,尽可能用大的排量缓慢接触井底,钻压20~30kN。当进尺至扶正器进入新井眼时适当增加钻压,直到扩眼部分进入新地层,钻速变慢,可适当增加钻压,注意转盘扭矩变化,出现异常时应及时上提钻具,调整参数。(C)接单根动作要快,接完单根,开泵到最大排量,启动转盘40~60r/min,缓慢下放到底,逐渐加到正常参数并注意情况变化,不断优化参数。(D)进入新地层后进行试钻,摸索出适合当前地层的优化参数,试钻过程中注意转盘扭矩变化,出现异常应及时上提钻具,调整参数,防止憋钻及倒车。(E)盐膏层钻进时应注意转盘扭矩、泵压和返出岩屑变化。发现扭矩增大应立即上提划眼。(F)盐膏层钻进中要保持勤划眼,如划眼无阻卡则可逐渐增加钻进的段长和划眼行程,每钻完一个单根, 进行上提下放划眼到底,一次停泵通一次井眼,不遇阻卡方可接单根,否则重新划眼。(G)盐层钻进时应采用尽可能大的泥浆排量和较高返速, 以利清洗井底, 冲刷井壁盐层钻进中应适当地控制钻压,合理控制钻时以充分释放地层应力。(H)在盐层段起下钻应控制速度,起钻遇卡不能超过16T, 活动钻具以下放为主,在能下放的前提下倒划眼提出,下钻遇阻划眼解除。(I)在裸眼段内要连续活动钻具, 以上下活动为主, 活动距离应大于10m以上。
(2)盐膏层钻井液技术:根据盐膏层的厚度采用不同的钻井液体系,在施工过程中按照钻井液被污染的程度进行调整:(A)欠饱和盐水钻井液转型前,对原钻井液的无用固相进行清除。(B)承压堵漏实验成功后充分循环钻井液,清除无用固相。(C)钻具置于套管内配制一定量的胶液,边循环边混入,25%NaCl、3%KCl充分循环。(D)下钻至井底,地面配制胶液替出裸眼段内钻井液继续进行转换。(E)加盐完毕后充分循环均匀,将密度提至盐膏层蠕动的平衡压力当量密度,加重时要补充适量润滑剂,使钻井液具有良好的润滑效果。(F)钻进过程中保持Cl-含量大于160000mg/L, pH值在11-13。(G)把钻井液中劣质固相含量控制在最低范围,并不定期加入降粘、降失水及液体润滑剂,调整钻井液润滑性。(H)为避免粘土过度分散,应少用强分散剂和稀释剂。
3.结论
坨128-斜302井成功钻完盐膏层、盐岩层,以下三点值得借鉴:
(1)尽量简化钻具结构,在盐膏层地层钻进,保证设备正常运转,在钻进时应该保证较高排量, 满足清洗井眼的目的;在钻进过程中尽量不停泵、不停止钻具的转动,接单根时尽量缩短停泵和钻具静止时间。
(2)根据井下情况制定合理的钻进参数,保证井身轨迹、控制井斜;在盐膏层地层钻进应注意各种参数变化,正常后方可钻进。
(3)选用HJ517G钻头,该类型钻头采用金属密封,轴承密封不易失效,使用时间长。 [科]
【参考文献】
[1]鄢捷年.钻井液工艺学[M].山东东营:石油大学出版社,2001.
[2]张锦荣,陈安明,周玉仓.塔里木深井盐膏层钻井技术[J].石油钻探技术,2003,31(6).