中原油田调整井钻井液技术.ppt
《中原油田调整井钻井液技术.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《中原油田调整井钻井液技术.ppt(48页珍藏版)》请在一课资料网上搜索。
1、钻井二公司钻井二公司 孙东营孙东营2009年年08月月l中原油田是由多个区域性断块油气田组成,各区块地层破碎、断块多、地层倾角大、沉积状况复杂,地质特点各不相同。大部分区块含多套盐膏层,易盐溶、盐卡;有的区块地层稳定性差,易坍塌;部分区块含裂缝性地层,且高低压互层,易漏失;有的区块含有异常高压层。复杂的地层情况易导致钻井施工中“喷、漏、卡、塌”等井下复杂和事故的发生。目前油田已经过了30多年的开发,进入开发中后期,二次采油主要以注水为主,油田已进入高含水期,部分调整井为大斜度多靶定向井,钻井施工难度逐年增大。针对油田地层特点及开发现状,为保障和促进油田调整井钻井的优质高效施工,对与之配套的钻井
2、液技术也不断进行技术攻关,形成了一套较为成熟的适合中原油田不同区块特点的调整井钻井液技术。l中原油田所处的东濮凹陷属于华北地台东部的渤海湾含油气盆地南缘,是以中生界为基底形成的新生代断陷盆地。凹陷自上而下发育埋深15002000m的第四系(平原组)、上第三系地层(明化镇组、馆陶组)和埋深60007000m的下第三系地层(东营组、沙河街组、孔店组)。其中,下第三系的沙河街组又分为沙一、沙二、沙三、沙四段,是勘探开发的主要目的层段。l凹陷中次级断层极其发育,形成极其复杂的断块构造,各区块地层破碎、断块多、地层倾角大,沉积状况复杂,地质特点各不相同,即使同一区块岩性变化也非常大,各层位压力系数相差悬
3、殊。l东濮凹陷各区块地层中的粘土矿物组分主要为伊/蒙无序间层、伊/蒙有序间层、伊利石、高岭石和绿泥石。粘土矿物主要特征为伊/蒙有序间层、伊利石发育。地层从浅到深存在伊/蒙无序间层向有序间层转化的趋势。上部无序伊/蒙间层易水化膨胀、分散、缩径,起钻易拔活塞造成井塌。下部无序混层向有序混层或有序混层向伊利石过度带,由于力学不稳定,易造成井壁坍塌。l东濮凹陷存在多套盐膏层,即埋深约在2000m2700m之间厚度几十米到300米不等的沙一段盐层;3000m3500m之间厚度几十米到几百米不等的沙三2段盐层和3500m以下厚度几十米到1000多米不等的沙三4盐、沙四盐。各区块盐层深度、盐层厚度等各不相同
4、。上部的盐膏层常造成井径扩大,井壁失稳。下部深井段盐膏层由于上覆地层压力较大,易发生盐层塑性变型,造成缩径,引起起下钻遇阻或卡钻。l东濮凹陷经历了多期构造运动,地层中层理裂缝发育。上部地层裂缝较少,随着埋深增加,裂缝发育愈甚。发育的层理裂隙,常导致井漏的发生,同时钻井液滤液容易浸入地层,致使泥页岩吸水膨胀,造成井壁坍塌。l1、井下出水l中原油田经过30多年的开发,二次采油主要以注水为主,油田已进入高含水期。注水压力从10 MPa到40MPa不等,有的区块属高压低渗;有的区块渗透性、连通性较好;部分区块无泄压回水管线;另外,由于部分注水井套管腐蚀损坏严重,导致注水层位上移。调整井施工过程中,大都
5、会受到注水井影响,钻开注水层后,往往表现为井下出水,压差较大情况下会造成大量出水,严重的还造成井涌。出水造成钻井液性能被破坏,增加钻井液处理成本;更严重的是造成井壁垮塌,严重威胁钻井施工安全。l2、井漏l中原油田部分区块含裂缝发育和连通性较好的高渗透地层,地层承压能力差,在钻井过程中,很容易发生漏失,严重漏失段甚至不能建立循环,如濮城区块,因断层多,加之裂隙发育,极易发生严重的井漏。部分区块因异常高压层与低压层交互存在,如文东、文南等区块,也易发生严重漏失。近年来,受注采影响,地层压力层系紊乱,油田各区块均不同程度的存在井漏现象。井漏不仅造成钻井液成本增加、影响正常的钻井施工,更重要的是容易导
6、致上部不稳定地层垮塌,严重威胁井下安全。l3、部分区块地层不稳,易坍塌掉块。l中原油田大部分区块地层稳定性差,上部地层明化镇组、馆陶组大都为无序伊/蒙间层,易水化膨胀、分散、缩径,起钻易拔活塞造成井塌。下部地层沙河街组由无序混层向有序混层或有序混层向伊利石过度,部分区块水溶性盐含量较低,易水化膨胀、剥落、坍塌。l4、高温高密度钻井液性能维护困难l部分区块含异常高压层,如文东、文南等区块,钻井液密度大都在1.90g/cm3以上,有的高达2.00 g/cm3以上。中原油田地温梯度较高,高达300C/1000m以上,文88块的井完钻井深大都在3900m左右,井底温度高达近1500C。高温、高密度双重
7、条件下保持钻井液性能稳定十分困难。l5、盐层段长,易盐溶、盐卡。l油田各区块普遍存在沙一盐,部分区块含沙三2盐、沙三4盐、沙四盐,厚度各不相同,几十米到几百米不等,文东、文南的沙三、沙四段的文23盐厚度有的高达1000多米。上部井段盐膏层常造成井径扩大,井壁失稳;深井段盐膏层由于上覆地层压力较大,易发生盐层塑性变型,造成缩径,引起起下钻遇阻或卡钻。l6、大斜度、大位移井易粘卡l大斜度、大位移定向井占调整井总数的比例也在逐年增加,2008年井斜超过40度的井约占30%,有些井位移达到1000m以上。大斜度、大位移井通常裸眼段也比较长,1000米到2000多米不等,有的无技套的井裸眼段长达3000
8、多米。这些井清砂困难,易形成岩屑床;钻具与井壁接触面积大,易粘附卡钻。7、CO2污染问题l油田内不同区块均存在不同程度的 CO32-、HCO3-污染,而尤以文南区块较为突出。污染源部分来自地面(部分处理剂高温分解产生 CO32-、HCO3-),主要来源于地下。近些年来,受注水、注气及酸化压裂影响,地层产生出较多的 CO2、CO32-、HCO3-,钻进至注水、注气层,就可能遭受CO2污染。同时由于中原油田套管腐蚀严重,部分套管发生套损,这就造成非注层也可能产生较多的 CO2、CO32-、HCO3-,钻遇这种层段也可能遭受CO2污染。污染后钻井液性能遭到破坏,失水增大、粘切升高、流动性变差,威胁井
9、下安全。l1、优化钻井液体系设计l针对不同区块地层特点分井段优化设计钻井液体系。中原油田调整井钻井液体系应用情况见下表。钻井液体系主要添加剂体系特点应用区块应用地层不分散低固相DPHP、SK-、J S-I、NH4HPAN等抑制性较强,可 有 效 控制 上 部 地层造浆。油田各区块明化镇、馆陶组、东 营组 等 上 部地层聚合物钻井液聚磺钻井液MAN-101、SL-I、SMP、SMC、FT-I、原油等高温稳定性较好油田各区块不含 沙 三 盐的井段沙河街组沙一段 沙 四段聚磺饱和盐水钻井液MAN-101、SL-I、SMP、SMC、F T-I、NaCL、原油等抑制性强、高温 稳 定 性好、抗 盐膏 污
10、 染、可 有 效 控制盐溶文东、文南、户 部 寨、卫 城 等 含沙 三 段 盐层的区块沙河街组沙三段 沙 四段 盐 层 井段钾基聚磺MAN-101、SL-I、SMP、SMC、FT-I、KCL、原油等抑制性强、防塌效果好、高温稳定一般文南、桥口、刘庄等易塌区块沙河街组沙二段以下易塌层防塌钻井液正电胶聚合醇钻井液MMH、聚合醇、J T-8 8 8、L V-C M C、PSP、PMC、原油等悬浮携砂能力强、剪切稀释性好、润滑防塌效果好卫城、濮城、文东等区块水平井沙河街组硅磺聚合物硅酸盐、CPS-2000、LV-CMC、SMC、ASP-1等抑制性强、防塌效果好河岸等易塌区块沙河街组沙二段以下易塌层钻井
11、液油包水乳化柴油、原油、有 机 土、YNC-1、ABS、CaO等抑制防塌能力强、润滑效果好、油气层保护效果好桥口、户部寨等部分区块实验应用沙河街组产层段钻井液l2、优化钻井液性能设计l根据不同区块不同层位地层特点优化设计钻井液性能,表2列出的是中原油田调整井不同层位常用钻井液性能。层 位井段钻井液常 规 性 能m密度粘度滤失量泥饼含砂量PH值静切力Pa类型g/cm3smlmm%10s10min明化镇组低固相聚合物1.0330-4012101.00.3780-10-21300钻井液1.08馆陶组低固相聚合物1.0540-451081.00.3780-10-21500钻井液1.1东营组低固相聚合物
12、1.145-50861.00.3890-2132200钻井液1.15沙一段聚合物1.1550-60651.00.3890-2132500钻井液1.2沙二段聚合物1.255-6550.50.38913242800钻井液1.4聚磺1.360-6550.50.39102436沙三段4000钻井液1.5聚磺饱和盐水1.560-8050.50.391036410钻井液2钾基聚磺钻井液1.560-8050.50.3910364102l3、水侵的预防与处理l预防井下出水,最根本的就是对施工井周围的注水井停注、泄压。这项工作应该是在钻开注水层前几天或开钻前即开始,直至完井。有的区块注水井网密布,施工井周围可能
13、有10多口甚至有几十口注水井,通常只停注周围500米内的,有的即使距离不远,但若隔着断层或注水层与施工井段不在同一层位,一般也不停注。实际情况是由于注水井网的连通性或注水井套损等原因,没有停注的井往往会对施工井造成影响。另外,在钻至注水层前100米将钻井液密度提至设计上限,施工中加强座岗,加密钻井液性能检测,做到及时发现出水、及时处理。另一方面就是做好出水后的处理准备工作,提粘降失水的处理剂准备好、加重材料准备好,一旦发现出水,采取提粘切、降失水、逐步提密度并同时排查注水井等措施,争取尽快恢复正常钻井施工。4、综合防漏堵漏技术(1)、防漏技术lA、避开断层:对于座在断层之上的井,根据其地质设计
14、,对比已了解的断层分布情况,优化井身结构设计,优选井口位置,尽可能避开断层。lB、随钻堵漏:钻进易漏层段前,钻井液中加入2-3%的不同粒径的随钻堵漏剂,起到予堵防漏作用,对渗透性漏失地层可起到边钻边堵的作用,对漏失较严重的情况可减缓漏失,为安全起出钻具进行下部堵漏施工赢得主动。lC、钻井液密度应尽可能控制在设计下限,采用近平衡钻井技术,以防止或减少井漏的发生。根据钻井要求需加重钻井液时,不得盲目加重以免造成井漏,应按要求加重速度进行加重。要坚持“连续、均匀、稳定”的原则,以免因密度不均压漏地层。lD、防止压力激动造成井漏:钻进易漏层前调整钻井液性能,适当降低粘切;控制钻具下放速度,尤其带扶正器
15、的满眼钻具结构更要注意;l开泵前降柴油机转速,坚持先单凡尔,后三凡尔,慢慢提转速,逐渐提高排量。lE、在满足井眼净化的前提下,易漏井段尽可能采用小排量钻进,以降低环空压耗,减少或减轻井漏。lF、泥浆储备:钻进易漏层前,应储备足够的泥浆量和清水,泥浆储备量不低于60m3,一旦遭遇恶性漏失,可以保证边灌边起至安全井段。lG、易漏区块下技套及固井作业防漏:l下技套前调整钻井液性能,适当降粘切:粘度50-60s,切力0/0-1.0Pa;钻井液中加入2-3%随钻堵漏剂;下前将浮箍尼龙球抠掉;控制套管下放速度,易漏层前采用一档低速;下完套管开泵先单凡尔循环30分钟再开三凡尔,慢慢提转速,逐渐增大排量至正常
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 中原 油田 调整 钻井 技术
