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1、阳离子乳液聚合物钻井液体系在水平井中的应用,重庆钻井液技术服务公司 2011.10,汇 报 内 容 1、钻井液主要技术难点分析 2、 钻井液处理剂的选择 3、钻井液体系配方与性能 4、AT9-11H现场应用 5、结论与认识,塔河油田是中石化油气资源的主要探区，具有地质构造复杂、储层埋藏深的地质特点。水平井钻井技术是实现该地区快速和有效开发的重要手段。井壁稳定性问题，尤其是破碎性地层和泥页岩地层井壁稳定问题一直是引起水平井钻井施工中井下复杂情况的重要原因之一。为了满足塔河地区水平井钻井和环保工作的需要，实现不混油钻水平井的目标，针对大斜度水平井、长裸眼段斜直井和深水平井而研发的阳离子乳液聚合物钻
2、井液体系，在塔河油田水平井钻井施工中取得了很好的应用效果。,1 钻井液主要技术难点分析,（1）井眼稳定问题 由于造斜段和水平段钻遇塔里木盆地侏罗系、三叠系地层，硬脆碎泥岩发育,极易剥蚀、掉块、垮塌；同时造斜段和水平段岩石受力状况与直井不同，井眼稳定问题更加突出，且易对水平段造成埋钻、卡钻等严重后果，因此井眼稳定是水平段钻井液技术的第一难点。,1 钻井液主要技术难点分析,（2）携带岩屑问题 塔河油田水平井大都属于深水平井，其携岩机理与直井不同。岩屑易沉淀在井眼的低边，从而形成岩屑床，导致扭矩增大、上提遇卡、下放遇阻及卡钻：同时测井、下套管、固井皆易出事故。因此携带岩屑、净 化井眼是塔河油田水平井
3、段钻井液 技术的第二难点。,1 钻井液主要技术难点分析,（3）降低摩阻问题 塔河油田水平井造斜点深，水平井段长，钻具易靠在下井壁，钻具旋转时摩擦阻力极大；同时起下钻、测井、下套管时都易遇到摩阻较大的问题。因此有效降低井内摩阻，是塔河油田水平井段钻井液技术的第三难点。,1 钻井液主要技术难点分析,（4）油层保护问题 水平井的目的是为了提高单井产量。水平井段沿油层钻进，钻井液与油层接触时间长；另一方面，由于水平段易形成更大的循环当量密度，液体对油层产生极大的正压力，使更多的固相和液相进入油层，导致油层污染。因此油层保护是水平井段钻井液技术的第四难点。,（5）流型控制问题 水平井段要求大排量、高塑性
4、粘度、高切力，但以上性能又易导致高的附加循环压力和井漏的发生，因此流型控制是水平井段钻井液技术的第五难点。,1 钻井液主要技术难点分析,2 钻井液处理剂的选择,（1）润滑剂的优选 为保证水平井钻井施工的顺利进行，要求所使用的钻井液体系具有极好的润滑性能。为了满足环保和油气层保护工作的要求，采用不混油钻水平井的施工工艺，因此，在塔河油田水平井钻井施工中我们优选使用了乳化石蜡和高软化点阳离子乳化沥青复配使用。,2 钻井液处理剂的选择,（2）流型调节剂的优选 在水平井钻井施工中，随着井斜角的增加，钻井液携砂率降低，钻屑易在斜井段形成岩屑床。为了保证流变参数满足斜井段和水平井段携砂性能和井眼清洁的要求
5、，我们优选出阳离子乳液聚合物DS-301和Lv-CMC配合使用，满足了现场钻井液流型调节的要求。,2 钻井液处理剂的选择,（3）抑制剂的优选 在钻遇泥页岩等不稳定井段时，要求钻井液具有良好的抑制性，能有效防止井壁剥离掉块、坍塌等井下复杂情况的出现。我们优选使用KCl和有机硅醇抑制剂DS-302提高钻井液体系的抑制性，有效减少了井下复杂事故的发生。,3 钻井液体系配方与性能,阳离子乳液聚合物钻井液体系主要由高分子量的阳离子聚合物DS-301、阳离子聚合物降滤失剂CPAM、乳化石蜡RHJ-1和有机硅醇抑制剂DS-302几种主剂组成。该体系具有优良的页岩抑制性和极强的抗盐、抗钙与抗温能力，体系稳定性
6、能好，抗温达150，页岩回收率达90%以上，具有较好的油气层保护效果。,表1 塔河油田阳离子乳液聚合物钻井液体系的基本组成,3 钻井液体系配方与性能,表2 阳离子乳液聚合物钻井液体系性能,3 钻井液体系配方与性能,4 AT9-11H现场应用,我公司使用阳离子乳液聚合物钻井液体系先后完成了TK7221H、TK239-1H、TK201-1H、AT12-1H、AT11-8H、TP26X、TP40X、AT9-10H、YT2-17H、AT9-11H等水平井钻井施工。较好地解决了塔河油田三叠系、二叠系中英安岩、玄武岩和石炭系坍塌问题，取得很好的应用效果。,4 AT9-11H现场应用,4.1 井况介绍 AT
7、9-11H井是塔河油田三叠系油藏AT9井区水平水平井组的第一口井，该井采用三开井身结构设计，设计井口间距为8米，要求施工中加强井眼轨迹控制，直井段的水平位移必须控制在5米以内。三开井段采用阳离子悬乳液钻井液体系，要求做好钻井液的维护处理，调整好钻井液性能，确保施工作业安全顺利。 （1）钻遇地层 AT9-11H井钻遇地层（斜导眼井段）如表3所示，（斜井段+水平井段）如表4所示：,表3 AT9-11H井钻遇地层表 (斜导眼井段),表4 AT9-11H井钻遇地层表 (斜井段+水平段),4 AT9-11H现场应用,表5 AT9-11H井井身结构表,（2）井身结构设计 本井斜导眼剖面类型为：直增稳；回填
8、后井身剖面类型为：直增稳增平。全井采用三级井身结构设计，井身结构如表5所示。,4 AT9-11H现场应用, 采用660.4mm钻头，钻至井深50m，508mm导管封固地表上部松散易塌层，水泥返至地面，建立一开井口。 一开采用444.5mm钻头，钻至井深505m，下入339.7mm表层套管，封固第三系库车组上部较疏地层，水泥返至地面。 二开采用311.2mm钻头，钻至井深3300m，244.5mm技术套管封固库车组、康村组、吉迪克组、苏维依组等上部地层，采用单级固井方式，水泥返至地面。 三开采用215.9mm钻头，4016.00m开始定向钻进。斜导眼钻至4475m，测井后回填。扫塞至井深4232
9、m造斜侧钻后按水平井设计钻至完钻井深4650m，水平段长为261.26m。下入复合管柱(244.5mm177.8mm悬挂器+177.8mm套管+139.7mm套管)完井，水泥浆返至2985m。,4 AT9-11H现场应用,（3）钻井液设计 根据井身结构和地质结构特点，结合前期水平井钻井液体系研究与应用情况，为满足水平水平井钻井施工、环境保护和油气层保护工作的需要，水平井段设计使用阳离子悬乳液钻井液体系。钻井液性能设计如表6所示。,4 AT9-11H现场应用,表6 钻井液性能设计表,4 AT9-11H现场应用,4.2 应用效果 钻井液性能稳定 现场应用效果表明：该体系的各项性能指标能够满足水平井
10、钻井工程的需要，造斜和水平段钻井液性能控制见表7。,4 AT9-11H现场应用,表7 造斜和水平井段钻井液性能,4 AT9-11H现场应用,续表7 造斜和水平井段钻井液性能,4 AT9-11H现场应用,对录井无影响，有利于发现油气层 钻井液全烃值及荧光级别控制良好，在使用阳离子悬浮乳液钻井液体系的三开钻井施工中，通过对入井处理剂全烃值和荧光级别的密切监测，并对处理剂的加量进行调整和控制，使全烃值控制在0.25%以下，保证了地质录井资料的真实性和准确性。 短起及起下钻顺利、无任何阻卡现象，钻进中无托压 AT9-11H井三开42324650m定向井段及水平井段共短起3次，每次短起都畅通无阻、没有任
11、何阻卡现象，短起下一次到底率为100%，定向钻进中无托压现象，见图1。充分说明了钻井液携岩洗井效果好、润滑性良好。,4 AT9-11H现场应用,井壁稳定性 顺利完成三开井段白垩系、侏罗系、三叠系地层钻进，钻井液包被抑制性强、井壁稳定。二开井段平均井径扩大率为0.39%，三开井段平均井径扩大率为4.71%。,图1 标准井深与钻压对应关系,5 结论与认识,（1）阳离子乳液聚合物钻井液体系，通过选择使用阳离子乳液聚合物、高软化点乳化沥青和有机硅醇抑制剂等处理剂，有效提高钻井液体系的抑制和封堵性能，能较好地满足塔河油田水平井钻井施工的需要。 （2）AT9-11H井现场应用结果表明：阳离子聚磺钻井液体系具有优良的抑制性和抗污染性能，护壁性、润滑性好的特点，能有效地抑制泥岩水化膨胀、坍塌，有效解决起下钻阻卡、托压、粘卡等一系列井下复杂情况，保证井下施工安全，满足水平水平井钻井工程的需要。,谢谢大家!,
