钻井液技术.docx
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钻井液技术.docx
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钻井液技术
靖南2010年区块钻井液方案
1材料储备(华子平、延安、高沟口区块)
材料名称
主要用途
加量
(%)
储备总量(吨)
单价
成本
PAM
絮凝
0.15-0.2
2.0
15500
31000
K-PAM
防塌絮凝
0.2-0.3
3.0
15500
46500
ZNP-1
提粘、防塌
0.2-0.3
1
15000
15000
KCL
防塌
1.00-2.00
3-5
4200
21000
CWD-1
抑制防塌
0.1-0.2
1
15000
15000
SF
降失水
0.5-1.0
3.0
7800
23400
沥青粉
防塌润滑
1.0-2.0
4.0
5000
20000
OSAM-K、SMT
稀释
0.5-1.0
1-2
5500
11000
CMC
提粘、降失水
0.2-0.3
1-1.5
20100
20100
QS-4
降失水
0.5-1
3-5
2000
10000
白土
提粘切
3-6
15-25
710
17000
NaOH
调整PH值
0.1-0.2
1-2
2000
4000
纯碱
防钙侵
0.5
1
2000
2000
石灰石
提高密度
现场确定
40.0
450
18000
GD-1
防漏、堵漏
0.2-0.3
0.5
22000
11000
合计
270000
材料储备(横山、乔沟湾区块井漏影响)
材料名称
主要用途
加量
(%)
储备总量
(吨)
单价
成本
PAM
絮凝
0.15-0.2
2.0
15500
31000
K-PAM
防塌絮凝
0.2-0.3
3.0
15500
46500
ZNP-1
提粘、防塌
0.2-0.3
1
15000
15000
KCL
防塌
1.00-2.00
3-5
4200
21000
CWD-1
抑制防塌
0.1-0.2
1
15000
15000
SF
降失水
0.5-1.0
3.0
7800
23400
沥青粉
防塌润滑
1.0-2.0
4.0
5000
20000
OSAM-K、
SM
稀释
0.5-1.0
1-2
5500
11000
CMC
提粘、降失水
0.2-0.3
1-1.5
20100
20100
QS-4
降失水
0.5-1
3-5
2000
10000
白土
提粘切
3-6
15-25
710
17000
NaOH
调整PH值
0.1-0.2
1-2
2000
4000
纯碱
防钙侵
0.5
1
2000
2000
石灰石
提高密度
现场确定
40.0
450
18000
GD-1
防漏、堵漏
0.2-0.3
1.0
22000
22000
HD-1
防漏、堵漏
4%
5
4000
20000
HD-2
防漏、堵漏
4%
5
4000
20000
DF-A
防漏、堵漏
5%
5
7000
35000
HHH
防漏、堵漏
20%
10
7000
35000
重晶石
防漏、堵漏
15%
30
400
12000
合计
400000
材料储备(定吴区块深井使用抗高温材料)
材料
名称
主要用途
加量
(%)
储备总量
(吨)
单价
成本
PAM
絮凝
0.15-0.2
2.0
15500
31000
K-PAM
防塌絮凝
0.2-0.3
3.0
15500
46500
ZNP-1
提粘、防塌
0.2-0.3
1
15000
15000
KCL
防塌
1.00-2.00
3-5
4200
21000
CWD-1
抑制防塌
0.1-0.2
1
15000
15000
SMP
降失水
1-2
3.0
11000
33000
沥青粉
防塌润滑
1.0-2.0
4.0
5000
20000
SMT
稀释
0.5-1.0
2
10000
20000
CMC
提粘、降失水
0.2-0.3
1-1.5
20100
20100
QS-4
降失水
0.5-1
3-5
2000
10000
白土
提粘切
3-6
15-25
710
17000
NaOH
调整PH值
0.1-0.2
1-2
2000
4000
纯碱
防钙侵
0.5
1
2000
2000
石灰石
提高密度
现场确定
40.0
450
18000
GD-1
防漏、堵漏
0.2-0.3
1.0
22000
22000
单封
防漏、堵漏
5%
5
7000
35000
合计
310000
2表层施工
针对南部黄土层结构疏松,欠压实,承压能力低,渗透性强等特征,易发生井漏,堵漏难度大。
在钻进中一旦发生漏失,则漏速会越漏越大,以致只进不出,堵漏成功率低。
为此树立以防为主、防堵结合的理念。
2.1下导管注意事项
①使用高粘度凝胶液(粘度40S以上),小排量,¢500mm的钻头钻至10-15m。
②钻完导管井深后,使用0.02%GD-1+3%白土+2%石灰石+2%HD-1配20m3滴流、高比重的堵漏浆泵入井眼,待堵漏浆返至井口后,起钻下导管。
③导管下入后,要下砸、回填结实,防止导管脚串槽;上部要拉正、校直,防止导管与钻具碰撞发生断裂。
导管外环空回填结实。
④下钻后用GD-1防漏钻井液体系钻进至黄土层完,体系配方:
0.01%GD-1+0.1%PAM,粘度控制在35-40S,钻穿黄土层后逐步转为聚合物低固相体系钻完表层。
2.2钻井液防漏措施
采用凝胶GD-1防漏钻井液体系,具体施工措施:
①配0.02%的GD-1胶液,15l/s排量、小循环开钻,保持钻井液粘度30-35S。
②凝胶防漏体系钻穿黄土层后,逐步提高排量,强化钻井参数,转为大循环,聚合物低固相体系。
配方0.2%K-PAM+2-3%白土,粘度控制在32-35S。
③表层完钻后,配粘度60S左右的白土浆,大排量清扫井底后,起钻下套管,起钻过程连续灌浆。
2.3工程防漏措施
①采用双凡尔或开回水的方法把控制低排量(15l/s左右),控制上提、下放速度并缓慢开泵,防止形成过大的压力激动蹩漏地层。
②表层要适当控制钻速,每钻完一个单根应适当循环,确保钻屑带出地面,避免井筒内钻屑堆积太多钻井液密度太高压漏地层。
③钻穿黄土层后,逐步提高排量,强化参数。
2.4堵漏技术措施
①钻进过程中发现漏失,立即停钻,防止漏失通道形成,给下一步作业增加难度。
②起钻扩导管至40-45米,第一根导管前1-1.5米处用海带条缠腰鼓塞子,下入导管,下砸结实,防止导管脚串槽。
③配制堵漏浆30m3,配方:
0.02%GD-1+3%白土+10%石灰石+5%HD-1,配好后从导管环空外灌,直至灌满。
④井口如果灌钻井液不返,起钻准备打水泥堵漏作业。
打完水泥后侯凝2-3小时,继续采取环空外灌平衡钻进时的循环压力,防止导管脚串槽。
3二开--延长组底部
3.1采用聚合物体系
配方:
0.2-0.3%PAM+0.1-0.2%K-PAM+0.2%ZNP-1+-2-3%KCL+0.5-1%CWD-1.
3.2性能:
密度:
1.00-1.01g/cm3,粘度:
28~29S
3.3二开-延长组技术措施
①二开前提前预配300方左右聚合物胶液,地面循环均匀,水化好、性能稳定后,方可开钻。
②直罗---延长组为易塌、易缩径井段,要突出KCL+CWD-1防塌、降粘作用,预配钻井液KCL首次加量不低于3.0吨;CWD-1首次加量不低于0.5吨,聚合物配比PAM:
K-PAM:
znp-1=3:
2:
2,控制体系粘度28-29S。
③二开后坚持每天补充2~3次聚合物胶液,聚合物总浓度不低于0.5%,进入直罗组后,要一次性补充3吨KCL和0.5吨CWD-1,做好处理剂水化,勤测性能,及时调整,做到“少吃多餐”,保持宽裕的钻井液量、确保钻井液有良好的絮凝、防塌能力,严禁等钻井液量严重不足时再补充的维护方式。
④延安、延长中上部为易缩径井段,控制钻井液粘度29S,每钻完一单根划眼一次再接单根。
⑤定吴区块实验使用生石灰复配体系。
具体待定。
4纸坊组-石盒子上部
聚合物体系配方:
0.2-0.3%K-PAM+0.1-0.2%PAM+0.2-0.3%
ZNP-1。
性能:
密度:
1.01~1.02g/cm3,粘度:
29~31S
4.1纸坊组-石盒子上部技术措施
①钻穿易缩径的延安、延长组后,钻井液配方上要强化聚合物防塌和絮凝作用,停用KCL+CWD-1。
聚合物配比PAM:
K-PAM:
ZNP-1=2:
3:
2。
粘度控制在29-31S秒范围内。
②为防止出现携砂困难,接单根、起下钻阻卡严重,纸坊组以下地层要定期用白土浆清扫井底,白土浆性能要求:
比重1.03-1.05g/cm3,粘度80S以上,清扫完后,要搞好白土浆回收,清扫液不能混入井浆。
③石千峰、石盒子组地层易造浆,钻进过程中,如果造浆严重,钻井液密度≥1.02g/cm3,及时补充钻井液量,加大聚合物含量,确保钻井液絮凝效果,防止泥包钻头。
④3000井深后钻进过程中出现携砂困难、井塌、阻卡等复杂情况和断钻具、掉牙轮事故时,必须提前转化钻井液体系,具体转化过程参照三磺体系转化。
⑤刘家沟组地层承压能力低,随着钻井液密度、粘切升高,容易发生压差性漏失,因此在南部区块施工的井队,发现漏失及时组织堵漏材料到井。
尤其在横山、乔沟湾、华子平区块施工井队,必须储备一定量的防漏材料,如单封、锯末等。
4.2石盒子中部至马家沟组顶部
①三磺体系转化配方(常规):
3-5%白土+0.15-0.2%CMC+0.1%烧碱+0.8-1.0%SF+1.0-1.5%FT+0.3-0.5%OSAM-K。
定吴区块:
3-5%白土+0.15-0.2%CMC+0.1%烧碱+0.8-1.0%SMP-1+1.0-1.5%沥青粉+0.3-0.5%SMT。
②性能:
比重1.06-1.10克/立方厘米,粘度40-50秒,失水5-7,PH值8.5-9,动切力5-10Pa。
4.3三磺体系施工措施
①转化前必须落实好白土预水化工作。
提前两天配好预水化白土浆2罐,配方3-5吨白土+0.2吨CMC+0.1吨烧碱。
配好的预水化白土浆搅拌机要常开,防止白土沉淀。
②转化时处理剂加入总量参照:
白土3-5吨;CMC0.5-0.8吨,磺化防塌、降失水剂SF(SMP-1)加量各1.0-1.5吨以上,OSAM-K(SMT)稀释剂0.4-0.6吨,加入过程要缓慢,按照循环周加入。
③循环均匀后,测量钻井液性能,如果性能不达标,要及时调整处理,转化完性能达到密度1.05-1.07g/cm3,粘度45-50S,失水6-8ml,PH值8.5-9,动切力2-Pa.
④钻井液体系要低碱性维护,PH值保持8.5-9,一方面防止滤液碱性太高,地层泥页岩水化膨胀,造成双石层垮塌,另一方面可有效预防双石层地层造浆,钻井液粘切、比重难以控制。
⑤正常维护的钻井液必须预配成胶液均匀补充,严禁干加白土和处理剂,造成钻井液性能波动太大,蹩漏承压能力差的延长、刘家沟地层。
⑥正常维护时,控制该井段钻井液性能密度1.06-1.10g/cm3,粘度40-60S,失水4-6ml,PH值8.5-9,动切力5-10Pa。
钻进过程中,要保持固控设备的正常使用,要达到四级固控的交替使用。
⑦在横山、乔沟湾区块实验聚磺体系,意在防漏;定吴区块实验氧化钙体系,防双石层垮塌。
5完井钻井液处理(完钻前的最后一个单根时开始处理)
5.1配方
井浆+2-3%白土+0.15-0.2%CMC+0.1%烧碱+0.5%纯碱+0.2-0.3%SF(SMP-1)+0.3-0.5%沥青粉+0.3-0.5%SMT吨。
5.2性能:
密度1.10-1.12g/cm3,粘度60-70S,失水4-6ml,PH值10-11,动切力8-15Pa。
5.3施工技术措施
①马家沟地层,要提前做好预防石膏污染的钻井液预处理,加足稀释剂SMT,一次性加入0.5-0.8吨,提高PH值10~11,体系粘度控制在60-70S,静切力3-15Pa。
使钻井液具备良好的流动性和抗污染能力,防止钻井液受到石膏污染流动性变差、循环阻力过大诱发井漏。
如果原浆粘度太高(80S以上),进入马家沟组后钻井液必须做稀释处理。
②该井段钻进过程中,要储备20-30m3稀释胶液,发现钻井液粘切、失水有上升趋势,及时进行稀释处理。
③电测完,下钻通井时,必须分段循环,开泵缓慢。
62011年新技术试验思路
随着靖南气田井位增加,工作量增大,成为提速的重点区块。
该区多年来井下复杂较多,多发生在“双石层”,该层易坍塌,地层造浆性强,PDC钻头极易泥包,机械钻速较低。
为此,在2011年准备在定吴区块试验氧化钙低固相钻井液体系;在易漏区块实验聚磺体系。
实验目的:
化学防塌+物理防塌的双重防塌解决双石层井塌问题;提高体系抑制性,控制地层造浆,有效预防钻头泥包;控制泥浆中固相含量,以提高机械钻速,保证井下安全;控制低比重预防压差漏失。
钻井液体系配方:
配方1:
0.01%NaOH+1-2%PAC+1.5-2%CMS-1+1-2%沥青粉+0.2%氧化钙+2-3%QS-4+0.5%SMT+1%SMP-1。
(定吴区块)
配方2:
0.01%纯碱+1-2%CMC+3%白土+1-2%沥青粉+0.2%ZNP-1+0.5%SMT+1%SF。
(横山、乔沟湾区块)
苏里格钻井液技术方案
1材料储备(井漏除外)
处理剂名称
代号
用途
储备
(吨)
单价
成本
白土
提粘切
20
710
14200
羧甲基纤维素
CMC
提粘,降失水
0.6
20200
12120
烧碱
NaOH
调节碱性
1
2000
2000
聚丙烯酸钾
K-PAM
防塌
2
15500
31000
防塌抑制剂
ZNP-1
防塌
2.5
15000
37500
页岩抑制剂
CWD-1
防塌
1
16000
16000
防塌润滑剂
FT
防塌
3
5500
16500
防塌降失水剂
SF
降失水
3
7500
22500
有机硅腐植酸钾
OSAM-K
稀释
1
5000
5000
多功能泥浆处理剂
SM-1
提高动切力
0.5
8000
4000
石灰石粉
重晶石
加重
30
420
12600
润滑剂
GD-2/XCS-3
润滑
1
10000
10000
总计
182000
2技术难点
2.1表层流沙层厚度一般为10-80m不等,钻井中易垮塌。
2.2安定、直罗,延长底部是主要的坍塌层,钻进中容易形成“大肚子”导致电测遇阻。
2.3三磺体系在石千峰、石盒子地层钻进时粘度,密度上升快,固相含量难控制,钻头容易泥包。
3技术方案
3.1表层
3.1.1打导管钻井液技术及要求
①打导管前配置2罐(约70m3)白土浆,配方:
清水+0.1-0.15%CMC+0.1-0.15%纯碱+3-5%白土。
性能:
密度在1.03-1.05g/cm3,粘度在40-50s。
②在一号循环罐前排水沟旁边挖一个1.5m×1.5m×1.0m的坑,放入一个排污泵,用小循环冲鼠洞及打导管。
③根据流沙层具体厚度,确定打导管至井深30-50米,起钻下导管。
第一根导管前0.5-1.2m处点焊螺帽用毛毡做腰鼓型塞子,防止导管下入后回填不结实,一开后导管脚串槽。
④打完导管起钻前准备好灌浆装置,起钻必须连续向井内灌浆,保持钻井液液面一直在井口,防止钻井液液柱压力下降,造成流沙层坍塌。
下入导管后,确保导管坐实、校正、水泥回填环空、侯凝后方可进行一开钻进。
3.1.2一开钻井液体系及配方
①钻井液体系
苏里格区块地表流沙层厚、含流沙夹层,采用低固相体系,防止流沙层及流沙夹层垮塌造成事故和复杂。
具体要求:
一开后,继续用白土浆打完流沙层,配聚合物胶液逐步将白土浆转化为低固相体系,性能逐步达到要求。
配方:
2%白土+0.1%CMC+0.1%K-PAM,
性能参数:
1.03-1.05g/cm3,粘度:
35-45s。
②打完表层后再配制30m3白土浆清扫井眼,性能:
1.03-1.05g/cm3,粘度60-80s。
大排量(大于38l/s)清扫井底,回收清扫液并提粘、提比重至:
1.10-1.12g/cm3,粘度80-100s。
循环返至井口,方可进行起钻、下套管作业。
3.2桃2、桃7二开后技术方案
3.2.1二开-延安组
①二开前先在循环罐清水里依次加入0.1%PAM+0.3%K-PAM+0.3%ZNP-1充分搅拌,等水化好后,利用排污泵与大池子充分循环均匀,控制泥浆性能:
密度1.00-1.01g/cm3,粘度28-30s,PH=7.0,总量300m3,充分水化后二开。
②直罗组、延安组为该区块易坍塌层,也是电测遇阻的主要井段,为防止井壁垮塌,在进入直罗组前50m,在原浆中一次加入小阳离子防塌剂CWD-1约0.5%,之后每班按照0.1%加量维护至延安组底,以提高防塌抑制能力,保证上部井段井眼规则,为完井电测创造条件。
3.2.2延长-石千峰组
①钻进至延长组,泥浆按0.1%PAM+0.3%K-PAM+0.3%ZNP-1配成胶液维护;停加CWD-1,逐步上提粘度。
控制性能:
密度1.00-1.01g/cm3,粘度29-30s,PH=7.0
②定向井在滑动钻进过程中出现严重的拖压、磨阻大现象时,定点一次性加入0.2-0.3%XCS-3,消除拖压、降低磨阻,预防粘卡。
③严格井眼清扫措施,井深在2000m以前的,使用聚合物稠浆大排量清扫;2000m以后,使用白土浆清扫,井下正常每300-400m清扫一次,起钻前、需要滑动钻进前必须清扫;井下异常的井(如接单根、起下钻遇阻等),及时处理泥浆直至复杂消除。
白土浆性能:
比重1.04-1.06g/cm3;粘度60-80s,清扫后及时回收白土浆至2、3号循环罐,以备再用。
④进入石千峰组下部,提前预水化白土浆80m3,配方:
清水+5%白土+0.1%NaCO3+0.1%CMC+0.2%OSAM-K+0.5%SF+0.5%沥青粉。
开启搅拌机,防止白土沉淀。
3.2.3石盒子组
①泥浆转化按照常规转化井深(石盒子组上部)进行转化聚磺体系,配方:
原浆+2%白土+0.1%纯碱+0.1%CMC+0.2%OSAM-K+0.5%SF+0.5%沥青粉+0.2%ZNP-1/K-PAM+1%
QS-4,控制性能:
比重1.02-1.05g/cm3,粘度38-45s;失水小于10ml;泥饼0.2mm;PH值8.5;静切2-5Pa。
②泥浆正常维护采用0.1%CMC+0.2%OSAM-K+0.5%SF+0.5%FT+0.2%ZNP-1/K-PAM胶液维护,控制泥浆中白土含量2%。
同时控制泥浆PH值8.5,防止双石层地层造浆,有效预防钻头泥包。
③井下正常,维护聚磺体系钻进至山西组上部转化三磺体系;如果聚磺体系钻进过程中出现接单根、起下钻遇阻、循环过程中蹩泵、断钻具等不正常现象时,要及时转化泥浆体系为三磺体系,防止复杂进一步恶化。
具体转化程序参照三磺转化。
3.2.4山西组-马家沟组
①进入山西组将聚璜体系转化为三璜体系,按:
聚磺原浆+0.1%烧碱+0.5%SF+0.5%沥青粉+0.2%OSAM-K+2%白土。
性能:
比重1.08g/cm3;粘度45-60s;失水5ml;泥饼0.3mm;PH值9;静切3-5Pa。
②转化坚持白土先水化、后加入的技术措施,依据体系配方,逐步调整性能达到转化要求。
③转化后如果出现转盘扭矩大(超过24000牛×米)、上提下放磨阻大(超过20吨),要求一次性缓慢加入0.5%固体润滑剂GD-2,防止转化体系后的粘卡事故。
④维护过程中要体现性能参数稳中有升,正常补充的泥浆材料要求缓慢、分次加入,严禁一次性加入大量处理剂造成泥浆性能波动太大。
⑤钻进时在井控范围内尽可能的降低密度,及时测量性能,震动筛、离心机使用率达90%以上,其他固控设备交替使用率达60%以上。
3.2.5完钻泥浆处理
①完钻前10-15m处理完井泥浆,控制泥浆量200m3左右,处理过程要求平稳,在原浆基础上处理剂按循环周逐步加入0.2%SF+0.5%沥青粉+0.2%OSAM-K+2%白土。
控制完井液性能:
比重1.10-1.12g/cm3,粘度80s;失水5ml;泥饼0.3mm;PH值9;静切5-8Pa。
②完钻后采用大排量(38l/s)循环2周以上,彻底清扫井眼。
加密性能测点,待完井液性能均匀、稳定后,起钻进行测井作业。
③出现过井漏完钻循环和下套管前通井循环时必须开启振动筛,除掉钻井液中的堵漏剂;下套管前清理两个上水罐并配新浆(粘度65-70S,密度1.10g/cm3灌浆,按要求30根及时灌满钻井液;并在每次开泵循环过程中,必须单凡尔开泵循环正常后,再三凡尔大排量循环,防止开泵过猛或者循环过程中堵漏剂堵塞套管浮鞋、浮箍或分级箍等附件上的细小通道。
④测井、通井、下套管期间保持原浆,严禁在任何工况下稀释泥浆。
3.3苏48、苏14井区泥浆技术方案
3.3.1二开-延安组
①二开前先在循环罐清水里依次加入0.15%PAM+0.2%K-
PAM+0.2%ZNP-1充分搅拌,等水化好后,利用排污泵与大池子充分循环均匀,控制泥浆性能:
密度1.00-1.01g/cm3,粘度28-29s,PH=7.0,总量300m3,充分水化后二开。
②直罗组、延安组为该区块易坍塌层,也是电测遇阻的主要井段,为防止井壁垮塌,在进入直罗组前50m,在原浆中一次加入小阳离子防塌剂CWD-1约0.5%,以提高防塌抑制能力,保证上部井段井眼规则,为完井电测创造条件。
3.3.2延长-刘家沟组
①钻进至延长组,泥浆按0.15%PAM+0.2%K-PAM+0.2%ZNP-1配成胶液维护;性能上逐步上提粘度。
控制性能:
密度1.00-1.01g/cm3,粘度29-30s,PH=7.0
②定向井在滑动钻进过程中出现严重的拖压、磨阻大现象时,定点一次性加入0.2-0.3%XCS-3,消除拖压、降低磨阻,预防粘卡。
③严格井眼清扫技术措施,井深在2000m以前的,使用聚合物稠浆清扫;2000m以后,使用白土浆清扫,井下正常每300-400m清扫一次;井下异常的井如接单根、起下钻遇阻等,每天清扫一次,起钻前、需要滑动钻进前及时清扫。
白土浆性能:
比重1.04-1.06g/cm3;粘度60-80s,清扫后及时回收白土浆至2、3号循环罐,以备再用。
④进入刘家沟下部,提前预水化白土浆80m3,配方:
清水+5%白土+0.1%NaCO3+0.1%CMC+0.2%OSAM-K+0.5%SF+0.5%沥青粉。
开启搅拌机,防止白土沉淀。
3.2.3石千峰-石盒子组
①该区块双石层埋藏较深,井深超过3000m,为满足
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