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1、克拉玛依油田水平井钻井液 完井液技术进展 新疆石油管理局 汇报提纲 p摘要 p钻井液体系 p井眼稳定研究 p减阻防卡 p井眼清洁 p防漏堵漏 p油气层保护 p结论及建议 摘要 克拉玛依钻成的水平井有超浅井、中深井和深井水克拉玛依钻成的水平井有超浅井、中深井和深井水 平井，平井，“ “十五十五” ”期间，钻井液完井液针对钻井液体系、井期间，钻井液完井液针对钻井液体系、井 眼稳定、减阻防卡、井眼清洁、防漏堵漏和油气层保护眼稳定、减阻防卡、井眼清洁、防漏堵漏和油气层保护 等关键技术进行深入了研究和实践应用，形成了具有本等关键技术进行深入了研究和实践应用，形成了具有本 油田特色的水平井钻井液完井液技术
2、。油田特色的水平井钻井液完井液技术。 1.钻井液体系 pp低固相聚合物暂堵体系低固相聚合物暂堵体系 pp聚磺混油暂堵体系聚磺混油暂堵体系 pp 钾钙基聚磺混油暂堵体系钾钙基聚磺混油暂堵体系 低固相聚合物暂堵体系 p 适用范围：适合浅层水平井。适合浅层水平井。 p 钻井液性能：D 1.15 g/cmD 1.15 g/cm 3 3 -1.20 g/cm-1.20 g/cm 3 3 ，FV 30s-50sFV 30s-50s， PV 10 mPa.s-20 PV 10 mPa.s-20 mPa.smPa.s，YP 5 Pa-10 PaYP 5 Pa-10 Pa，G (1-3) Pa /(3-7) P
3、aG (1-3) Pa /(3-7) Pa， FL 7mlFL 7ml，pH 8-9pH 8-9。 p 特点:固相含量低固相含量低, ,流动性好流动性好, ,流变性容易调节流变性容易调节, ,润滑性好。润滑性好。 p 应用情况：使用该体系在克拉玛依九区共钻成十几口浅层水平井，使用该体系在克拉玛依九区共钻成十几口浅层水平井， 其中垂深其中垂深140m-300m140m-300m，斜深，斜深380m-650m380m-650m，水平段长度，水平段长度150m-250m150m-250m 。机械钻速快，井下情况正常，电测、完井作用顺利，满足该地区钻。机械钻速快，井下情况正常，电测、完井作用顺利，满足
4、该地区钻 井要求。井要求。 聚磺混油暂堵体系 p 适用范围：适合中深井、深井水平井。 p 钻井液性能：D 1.20 g/cm 3 3 -1.65 g/cm 3 3 ，FV 45s-70s， PV 20 mPa.s-35 mPa.s，YP 7 Pa-15 Pa，G (2-5) Pa /(5-20) Pa， API FL 5ml，HTHP FL15ml，pH 8-10。 p 特点: 性能稳定，滤失量低，泥饼质量好,润滑性好。 p 应用情况：使用该体系在克拉玛依七区、石南、石西共钻成十几口使用该体系在克拉玛依七区、石南、石西共钻成十几口 中深水平井和深井水平井，井深中深水平井和深井水平井，井深( (
5、斜斜) )范围范围2500m-4900m2500m-4900m，水平段长度，水平段长度 300m500m300m500m；使用该体系在塔河油田进行了；使用该体系在塔河油田进行了3030余口深井水平井余口深井水平井( (井井 深范围深范围4900m-6200m)4900m-6200m)的钻井液技术服务，取得了良好的技术经济指的钻井液技术服务，取得了良好的技术经济指 标。标。 钾钙基聚磺混油暂堵体系 p 适用范围：适合泥岩地层多、造浆性强、水敏性强的地区水平井。适合泥岩地层多、造浆性强、水敏性强的地区水平井。 p 钻井液性能：D 1.20 g/cmD 1.20 g/cm 3 3 -1.25 g/c
6、m-1.25 g/cm 3 3 ，FV 50s-70sFV 50s-70s， PV 15 mPa.s-35 PV 15 mPa.s-35 mPa.smPa.s，YP 5Pa-12 PaYP 5Pa-12 Pa，G (2-5) Pa /(5-15) PaG (2-5) Pa /(5-15) Pa， API FL 5mlAPI FL 5ml，HTHP FL15mlHTHP FL15ml，pH 8-10pH 8-10。 p 特点:抑制性强、抗污染能力强、性能稳定。抑制性强、抗污染能力强、性能稳定。 p 应用情况：使用该体系在克拉玛依莫北、盆使用该体系在克拉玛依莫北、盆5 5、克、克8080井区钻成数
7、口井区钻成数口 深井水平井，井深深井水平井，井深( (斜斜) )范围范围4000m-5000m4000m-5000m，水平段长度，水平段长度400m400m 500m500m，较好的解决了泥岩夹层多、水敏性强的难题。，较好的解决了泥岩夹层多、水敏性强的难题。 2. 井眼稳定研究 p浅层欠压实地层井眼稳定问题： u 克拉玛依石西、莫北、盆五，塔河油田。 u 分布于侏罗系、三叠系、二叠系和石炭系。 u 克拉玛依九区 p深部硬脆性泥岩剥蚀掉块坍塌问题： 浅层欠压实地层井眼稳定 p地层特性： n n 埋深浅、地层欠压实、岩石胶结强度低；埋深浅、地层欠压实、岩石胶结强度低； n n 岩性主要为砂泥岩互层
8、，岩石骨架靠泥质和超稠油岩性主要为砂泥岩互层，岩石骨架靠泥质和超稠油 胶结；胶结； n n 岩石具有塑性和高泊松比特性。岩石具有塑性和高泊松比特性。 p 影响因素： n n 力学因素力学因素 埋深浅，地层欠压实和胶结强度低。埋深浅，地层欠压实和胶结强度低。 n n 物理化学因素物理化学因素 砂泥岩互层，泥质成分中粘土矿物成分主要以高岭石和伊蒙混层砂泥岩互层，泥质成分中粘土矿物成分主要以高岭石和伊蒙混层 矿物为主，这类地层属于低活性、水化膨胀性弱、分散性强的地层矿物为主，这类地层属于低活性、水化膨胀性弱、分散性强的地层 。 浅层欠压实地层井眼稳定 p 技术措施 ： 浅层欠压实地层井眼稳定 n n
9、确定合理的钻井液密度确定合理的钻井液密度 钻井液使用密度应保持对地层正压差。钻井液使用密度应保持对地层正压差。 n n钻井液物理化学性质钻井液物理化学性质 (1)(1) 通过控制低的通过控制低的PHPH值来减弱泥质成分中高岭石、伊蒙混层的水值来减弱泥质成分中高岭石、伊蒙混层的水 化；使用封堵型钻井液，控制钻井液滤失量。化；使用封堵型钻井液，控制钻井液滤失量。 (2)(2) 采用加入足量胶体沥青的方法。胶体沥青与稠油性质基本一致采用加入足量胶体沥青的方法。胶体沥青与稠油性质基本一致 ，它能吸附在井壁上形成一层保护膜保护稠油不被溶解，能保持和，它能吸附在井壁上形成一层保护膜保护稠油不被溶解，能保持
10、和 提高井壁强度。提高井壁强度。 n n工程措施工程措施 必须保持井筒内液柱压力稳定，防止压力激动。必须保持井筒内液柱压力稳定，防止压力激动。 n n 进行了十几口井的现场应用。造斜段及水平段钻井进行了十几口井的现场应用。造斜段及水平段钻井 液使用密度为液使用密度为1.15 g/cm1.15 g/cm 3 3 1.20g/cm1.20g/cm 3 3 ，采用低固相，采用低固相 聚合物暂堵体系，即加入胶体沥青、聚合物暂堵体系，即加入胶体沥青、WC-1WC-1、QCX-1QCX-1 作为封堵剂；实际施工过程中未发生与井眼稳定相作为封堵剂；实际施工过程中未发生与井眼稳定相 关的复杂情况。关的复杂情况
11、。 p 应用效果 ： 浅层欠压实地层井眼稳定 硬脆性泥岩井眼稳定 p失稳机理： (1) 地质原因 这类泥页岩地层主要位于中深部，在侏罗系、三叠系、二叠系和这类泥页岩地层主要位于中深部，在侏罗系、三叠系、二叠系和 石炭系均有分布，以弱膨胀性粘土矿物为主，主要成分是伊利石石炭系均有分布，以弱膨胀性粘土矿物为主，主要成分是伊利石 、伊、伊/ /蒙混层和少量高岭石、绿泥石。由于上覆地层的压实作用，蒙混层和少量高岭石、绿泥石。由于上覆地层的压实作用， 这类泥页岩的颗粒排列定向程度明显增加，微裂隙、层理发育。这类泥页岩的颗粒排列定向程度明显增加，微裂隙、层理发育。 当地层被钻开时，钻井液滤液会沿层理和微裂
12、隙渗入地层内部，当地层被钻开时，钻井液滤液会沿层理和微裂隙渗入地层内部， 从而为粘土矿物的水化提供了条件。从而为粘土矿物的水化提供了条件。 (2)钻井液与泥页岩间的相互作用 钻井液滤液因达西流、毛细管作用、渗透等进入地层微缝隙和钻井液滤液因达西流、毛细管作用、渗透等进入地层微缝隙和 孔隙后，产生了如下作用：孔隙后，产生了如下作用： (a)(a)对于含水敏性矿物较多的泥页岩，水化作用造成岩石内膨胀压增对于含水敏性矿物较多的泥页岩，水化作用造成岩石内膨胀压增 加，使得岩石颗粒间胶结力减弱，岩石强度降低。加，使得岩石颗粒间胶结力减弱，岩石强度降低。 (b)(b)粘土与非粘土矿物水化能力差异大，并且各
13、种粘土矿物之间水化粘土与非粘土矿物水化能力差异大，并且各种粘土矿物之间水化 能力也存在大的差异，由于这些差异的存在，使各晶层的水化速度、能力也存在大的差异，由于这些差异的存在，使各晶层的水化速度、 膨胀程度不一致，会使本身裂隙就发育的泥页岩次生出更多的裂隙。膨胀程度不一致，会使本身裂隙就发育的泥页岩次生出更多的裂隙。 导致岩石剥蚀、崩塌、掉块。导致岩石剥蚀、崩塌、掉块。 p失稳机理： 硬脆性泥岩井眼稳定 （3）物理作用 (a)(a)钻井液及滤液进入泥页岩将增大地层孔隙压力钻井液及滤液进入泥页岩将增大地层孔隙压力 对于层理裂隙发育的泥页岩，钻井液滤液会由于毛细管力及压对于层理裂隙发育的泥页岩，钻
14、井液滤液会由于毛细管力及压 差等原因而进入泥页岩，从而显著改变地层孔隙压力，诱发或加剧差等原因而进入泥页岩，从而显著改变地层孔隙压力，诱发或加剧 井壁不稳定。井壁不稳定。 (b)(b)钻柱对井壁的机械碰撞钻柱对井壁的机械碰撞 (c)(c)钻井液液流对井壁的冲刷作用。钻井液液流对井壁的冲刷作用。 p失稳机理： 硬脆性泥岩井眼稳定 p技术思路： 使用合适的钻井液密度取得力学稳定，利用径向支撑应力稳定井壁使用合适的钻井液密度取得力学稳定，利用径向支撑应力稳定井壁 。 通过有效封堵和形成致密泥饼的方法来维持这个径向支撑，同时，通过有效封堵和形成致密泥饼的方法来维持这个径向支撑，同时， 降低钻井液滤液的
15、侵入。降低钻井液滤液的侵入。 按照活度平衡理论，利用泥页岩的半透膜效应，提高钻井液的矿化按照活度平衡理论，利用泥页岩的半透膜效应，提高钻井液的矿化 度，使钻井液中的溶质扩散进入泥页岩，在粘土胶结物中进行交换度，使钻井液中的溶质扩散进入泥页岩，在粘土胶结物中进行交换 ，降低膨胀压，保持泥页岩强度。，降低膨胀压，保持泥页岩强度。 抑制性抑制性 。 硬脆性泥岩井眼稳定 pp 使用合适的钻井液密度，将钻井液液柱压力对地层的正压差控制在一使用合适的钻井液密度，将钻井液液柱压力对地层的正压差控制在一 定的范围内。定的范围内。 pp 强化封堵强化封堵 (a)(a)加足沥青类处理剂，沥青在井下温度的作用下软化
16、变形，在井壁上加足沥青类处理剂，沥青在井下温度的作用下软化变形，在井壁上 形成多点吸附，起到物理封堵井壁岩石的作用，同时沥青质使泥饼憎形成多点吸附，起到物理封堵井壁岩石的作用，同时沥青质使泥饼憎 水，加大了水分子进入地层的阻力。水，加大了水分子进入地层的阻力。 (b) (b)在加入防塌剂的基础上，加入超细目碳酸钙作为架桥粒子与填充粒在加入防塌剂的基础上，加入超细目碳酸钙作为架桥粒子与填充粒 子，快速有效地形成致密、低渗透的泥饼。子，快速有效地形成致密、低渗透的泥饼。 pp 保持钻井液具有较强的抑制性。保持钻井液具有较强的抑制性。 (a)(a)适当增加聚合物包被剂的用量，抑制钻屑水化分散。适当增加聚合物包被剂的用量，抑制
