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第24卷第3期2014年9月
江汉石油科技
JIANGHANPETROLEUMSCIENCEANDTECHNOLOGY
Vol.24No.3Sep.2014
51/2”套管开窗侧钻井盐膏层钻井液技术研究
曹颖,邹顺良,胡晴川
(中国石化江汉石油工程有限公司井下测试公司,湖北武汉430040)
摘要:依据江汉油田侧钻井的要求和江汉油田的地层特点,针对江汉盆地存在大量的盐膏层,采用聚合物饱和盐水钻井液和聚合物饱和盐水乳化钻井液体系,使钻井液能够有效抑制泥页岩水化膨胀,保证井壁稳定,解决因井壁不稳定容易造成开窗侧钻小井眼垮塌、缩径、卡钻等复杂情况的发生,从而提高侧钻速度,降低钻井成本。
关键词:开窗侧钻井;盐膏层;钻井液
油层套管开窗侧钻作为一项降低钻井成本,提高油气产量的有效措施,近年来日益得到重视,侧钻井因成本低、出油率高已成为油田重要的修井方式之一,现己获得了越来越广泛的应用。江汉油田自2004年开展侧钻工艺以来,目前已取得了较好效果,但是江汉盆地存在大量的盐膏层,由于盐膏层的不稳定性,容易导致井眼缩径、垮塌、卡钻等复杂情况,这些对开窗侧钻井的影响要远远大于常规钻井,制约了侧钻井的钻井速度。针对江汉油田小井眼侧钻的特殊性,应用符合小井眼特点的盐膏层钻井液技术,提高侧钻机械钻速,缩短钻井周期,已日显迫切。
1开窗侧钻井盐膏层对钻井工作的危害
在江汉油田套管开窗侧钻过程中,钻遇盐膏层后,会给钻井工作带来很大的危害,严重时还会造成卡钻,归纳起来有以下几种危害:
(1)盐膏层溶解后使井径扩大,不利于携带岩屑,易形成假井壁,给起下钻带来困难,有时甚至发生沉砂卡钻或砂桥卡钻。
(2)盐膏层井段中的泥页岩中,伊利石含量较高,起胶结作用的蒙脱石含量较低,因而胶结性差,当钻井液滤液渗入后易发生破碎剥落,使井壁不稳定。
(3)由于盐层的塑性变形或流动,易产生缩径
现象,造成起下困难,泵压上升。
(4)盐岩、盐膏层下部常出现高压水层或盐水层,若控制不好就会发生井涌、井喷。
(5)由于盐膏层结晶盐的溶解、泥页岩的水敏性、盐膏层的塑性变形、应力平衡状态的破坏、盐膏层强度小等因素引起井壁不稳定,容易造成开窗侧钻小井眼垮塌、缩径、卡钻,从而影响固井质量。
(6)进入盐膏层后,转盘负荷加重,摘掉转盘离合器后,打倒车现象严重,稍一停止活动钻具即有卡钻的危险,泵压不稳,忽高忽低,甚至憋泵。
2钻入盐膏层钻井液体系的确定
江汉油田盐层和膏层一般埋深在1500~3500m左右,厚度一般为几十米到几百米,主要分布在潜江组的潜二段至潜四段之间和新沟咀组的新下段,岩性以钙芒硝泥岩、石膏质泥岩、盐岩、油浸白云质泥岩、泥质白云岩、油浸泥岩、泥岩夹粉砂岩为主,如表1所示。
江汉油田开窗侧钻井主要钻进地层为新沟咀组和潜江组,使用的基本上为聚合物饱和盐水钻井液和聚合物饱和盐水乳化钻井液,其特点为:
第一作者简介:曹颖,硕士,助理工程师,2011年毕业于武汉理工大学化学工程学院化学工程与工艺专业,现从事钻修井工艺技术工作。
第3期曹颖,等:51/2套管开窗侧钻井盐膏层钻井液技术研究·55·
表1江汉油田开窗侧钻主要钻进地层岩性一览表
新沟嘴组
潜江组
新上段
棕紫色泥岩为主,夹灰色、棕紫色石膏质泥岩及少量灰色泥岩
荆河镇组
灰、绿灰色泥岩、底部夹油页岩
大膏层
灰白色泥膏岩夹灰色石膏质泥岩
潜一段
灰色泥岩夹粉砂岩及白云质泥岩、油浸泥质白云岩、钙芒硝泥岩
新下1
灰色、棕紫色泥岩夹灰色粉砂岩
潜二段
盐岩、油浸泥岩、石膏质泥岩组成的韵律层段
新下2
灰色、深灰色泥岩夹灰色粉砂岩
潜三段
灰色泥岩夹粉砂岩、盐岩、油浸白云质泥岩、泥质白云岩
新下3
棕紫色、灰色泥岩与棕紫色、灰色粉砂岩
潜四段
灰色泥岩夹粉砂岩、盐岩、油浸白云质泥岩、泥质白云岩、油浸泥岩、泥岩夹粉砂岩
(1)由于矿化度极高,因此对地层中粘土的水化膨胀和分散具有很强的抑制性,能有效抑制泥页岩水化,保证井壁稳定;
(2)钻遇盐膏层时,由于体系中的盐已达饱和,使盐的溶解受到抑制,因此可使盐膏层中盐的溶解减至最小程度,避免大肚子井眼的形成和井塌等复杂情况的发生,从而使井眼规则,确保钻井过程的顺利进行;
(3)固相含量较低,滤液性质与地层原生水比较接近,因此对油气层的损害较小;
(4)饱和盐水钻井液还能有效地抑制地层造浆,流动性好,性能稳定;
(5)钻井液密度比较稳定,比其他方式加重的钻井液易于维护。
3钻进液性能和参数的优选
钻井液性能主要有:密度、固相含量、粘度、失水、含油量,其影响规律如
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