《ULTRADRIL体系水基钻井液在大斜度评价井中的应用》
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摘 要：大庆长垣葡萄花油田库里泡地区受水域面积限制仅能设计实施大斜度评价井,针对大斜度井在钻井过程中可能出现的返砂困难、摩阻增大、井壁坍塌等实际问题,试验ULTRADRIL体系水基钻井液,合理调配固控设备、严格执行操作规范,努力提高钻井液润滑性、抑制性及携砂能力,严格控制各项性能指标,保障大斜度评价井顺利完钻.
关键词：库里泡地区;大斜度评价井;ULTRADRIL体系水基钻井液
葡萄花油田库里泡地区是大庆长垣南部重点评价增储区块,近几年加大了在该区块评价井部署力度,加快了评价增储步伐.而受水域面积限制,评价井井位实施成为摆在面前的一道难题,一方面涉及水利评价、环境评价等3年的前期准备及审批,另一方面涉及征地及垫方工作,投入成本太高.考虑到时间及经济效益等因素,设计了位移在1.0-3.0公里的大斜度井,这对钻井液性能提出了更高的要求,通过在库里泡地区大斜度井中开展ULTRADRIL体系水基钻井液现场试验,成功完成了大斜度评价井的钻井工作,并总结了该钻井液在实施大斜度评价井过程中的宝贵经验.
1、大斜度井的技术难点
一是井深长、斜度大、斜井段较长,稳斜段不利于携砂;本井稳斜井段长达2492m,钻井液在大斜度井段携砂能力降低,部分岩屑不能及时被携至地面,停泵后岩屑沉降,很容易在稳斜井段形成砂桥,且随着造斜段长度的增加风险急剧增大,若操作不当易造成沉砂卡钻.
二是嫩江组以泥岩为主,该地层泥岩胶结性差,水敏性强,主要表现为易水化分散造浆,易剥落、坍塌引起井眼擴径;若起下钻操作不平稳、开泵过猛,极易引起嫩江组泥岩地层失稳,产生较大掉块,甚至出现“大肚子”,进而造成循环返砂困难,起下钻间断出现阻卡现象,为后续钻进施工埋下隐患.
三是大斜度井井眼轨迹不规则,摩阻增大,易导致卡钻等复杂情况出现;由于本井斜井段井斜大、井段长,钻进期间为确保中靶需要频繁调整井眼轨迹,致使钻具与井壁接触面增大,结合造斜段砂桥双重影响,钻具摩阻大幅增加,加剧了卡钻风险.
2、钻井液性能维护方法
2、1提高携砂能力方面
钻井液方面主要从提高悬浮性和优化流变参数方面入手,通过室内小型实验对比,在保证钻井液流变性良好的情况下,提高MC-VIS、SOLTEX及DYFT-Ⅱ加量,增大钻井液静切力及悬浮能力,增强沉降稳定性.流变性方面始终保持低剪切速率下的粘度以提高携砂能力,进一步提高钻井液的切力和动塑比,有效的保证了钻井液的优良携砂性能.
工程操作方面主要是加强沟通协调,强化工程措施,适当地调整排量,按需求泵入稠浆扫井以清洁井眼,配合短起下钻工作,以减少和破坏岩屑床的形成,通过增加短起下钻次数,及时破坏已形成的岩屑床,进一步提高井眼清洁度,降低沉砂卡钻风险.
2、2提高稳定性方面
为提高钻井液抑制能力,钻进期间,监测MBT指标及观察岩屑包被性,保证ULTRAHIB浓度不低于3%,ULTRACAP浓度不低于0.3%,使钻井液保持良好的抑制性,并且该体系通过嵌入式的阳离子交换防止页岩膨胀,抑制了地层造浆.MBT始终保持稳定,振动筛返出岩屑成型好,证明ULTRADRILL体系具有良好的抑制性,能够有效降低嫩江组泥岩水化分散.
在钻井液防塌性能方面,首先,严格控制比重在合理范围内,通过液柱压力对井壁施加足够的支撑能力,避免液柱压力过大造成泥岩裂缝进一步延展,加剧体系中自由水侵入深度.其次,进入易塌地层前,预先提高高效降失水材料在循环体系中的浓度,控制中压滤失量在3.0～3.8ml,减少体系中自由水含量.针对嫩江组泥岩微细裂缝,常规钻井液封堵剂颗粒尺寸大、无法进入细微裂缝的问题,通过加入2～3%合适粒径的刚性封堵材料填充泥岩细微裂缝,利用沥青类防塌材料成膜、可变软变形的特性,分别加入0.8%化学防塌材料SOLTEX、DYFT-Ⅱ进一步强化泥饼质量,在井壁地带形成一个极低渗透性的内滤饼,降低钻井液滤液对泥岩井壁的渗透速率和侵入深度,从而提高了嫩江组泥岩承压能力、防塌能力.
2、3提高润滑性方面
（1）进入砂岩地层前,加入0.5～1%精致碳酸钙CARB填充砂岩孔隙,预防因压差原因引起的摩阻增大现象;
（2）提高排量、钻井液悬浮携带能力,防止岩屑床形成,通过划眼、短起下钻及时破坏岩屑床的形成;
（3）根据钻井施工具体情况和钻井液消耗量,及时补充润滑剂ULTRAFREE,并配合加入LUBE-167,保证钻井液的润滑性能,可有效降低钻井液摩阻,减少托压和扭矩过大的现象产生.
2、4固控设备配制方面
ULTRADRILL钻井液体系配制完成之后,先在循环罐内做好剪切水化备用.一级固控是固相控制的核心,井队尽量配备高频振动筛提高钻井液的过筛性,钻进及循环期间必须保证钻井液100%过筛,初期振动筛使用120目的筛布,入井再次通过钻头剪切后提高钻井液过筛性,等钻井液材料剪切充分后逐渐将筛布替换成160目,随井深增加可将筛布逐渐替换为200目,在条件允许的情况下尽量选取较细目数的筛布,以控制泥浆中的含砂量和有害低密度固相.
快速钻进阶段保持一体机连续使用,离心机每班使用4～8h,尽量降低钻井液的含砂量.随着井深和钻井周期的增加,钻井液中的细微颗粒逐渐累积增多,加大离心机的使用频率,以清除10μm以下的固相颗粒,不但可以优化钻井液流变参数,也可以降低井下摩阻,为定向创造有利条件.
3、钻井液应用效果分析
A井三开至完钻,进尺3500.00m,历时57日.在钻进井深1941m准备短起下钻修复井壁时,钻井摩阻30kgN左右且随着进尺恒定,返砂情况均为细砂仅有极少的剥落块,在原技套的侧钻点以及技套底部出现扩经情况.分析认为复杂情况的主要原因是在反复划眼过程中,扩径越来越大,大量细砂已经返出,粒径较大的粘泥包变成稠状“泥砣子”,下面返出的颗粒越积越多,造成大的摩阻致使下钻遇阻.现场决定适当调整钻井液性能,补充防塌剂和超细碳酸钙,改善泥饼质量,提高井壁承压能力,性能与地层匹配度更高,顺利完成起下钻.
侧钻至井深2516m时,频繁出现刮卡现象,倒划眼有憋顶驱憋泵情况,应该是井壁剥落、掉块产生的“大肚子”后,掉块、沉砂、钻屑等在该位置聚集,受到外力作用后滑落,造成了憋泵、卡钻.现场决定适当调整钻井液性能,提高切力,增强钻井液的悬浮和携砂能力,尽可能保证井眼清洁,抑制泥页岩水化,有效的减阻、保护低渗透储层和稳定井壁,调整后顺利起钻,后期施工未再出现憋泵现象.
4、结论
（1）当钻井液抑制性不足,固含、粘切上升急需强化抑制性时,聚丙烯酸钾、离子包被剂等多数抑制剂“加不进去”,新型抑制剂ULTRAHIB或许是不多的选择之一,可望用于高固含钻井液抑制性的提高和粘切调控.
（2）需要有针对性的调整钻井液的某项性能指标时,可事先分组做好室内小型试验,确定最佳配比后再进行现场处理,可使钻井液性能处理更加高效.
（3）嫩江组地层稳定性极差,抑制、封堵、防塌相结合可以更好保证嫩江组地层的稳定,是优质快速完成钻进施工的重点.
（4）固控设备的正常运转,对水基泥浆在泥岩中钻进时的维护至关重要.振动筛需确保配备200目及以上目数筛布并定期检查破损情况,需保证一体机和离心机的正常使用.
参考文献：
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钻井液引用文献:
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