川西钻井

川西钻井 篇1

1 川西水平井提速工作的发展

川西水平井是2012年来施工的主要井型, 最开始实施的川西水平井将表套下至A靶点的井身结构, 后经过实践和优化, 形成了现在的导管封隔上部软地层、水层、并为安装井口作为支撑;表套封隔上部易塌、易漏等地层, 为关井提供支撑;完钻后下入尾管, 进行后期作业。

1.1 导管段提速工作的开展

由于水平井在导管完成凝固后, 就要进行井口的安装、放喷管线的安装和固定、井控全套设备的试压, 工作量极大。川西水平井导管一般为50~100米, 施工时间较短, 加上设备刚搬迁, 需调试整改的部位较多, 时间短, 工作量多, 导管段是川西水平井施工劳动强度最大的时间段, 也是提速提效的关键段, 其提速工作开展主要如下:

(1) 在搬迁前提前检修好设备, 准备物资需求, 在设备搬迁后, 保障设备能良好运转, 不耽误时效, 方钻杆和方补心需更换时需提前申请。

(2) 提前联系好所需的井控设备, 内防喷工具固定螺栓、压板、油气管线等, 且由于川西地区各井设计的套管头压力级别不一样, 需要提前准备好转换法兰, 并要求所有井控设备和内防喷工具均有合格证和试压报告。

(3) 在搬迁安装的时候, 提前用吊车铺放放喷管线的流程, 在安装设备和打导管、候凝的时间里抢接放喷管线, 并对外围按标准进行基墩固定。

(4) 导管开孔要正, 采用直螺杆钻具打导管, 打的又直又快, 且井眼的扩大率小, 固井的效果较好。使用直螺杆打导眼时, 要特别注意流沙层, 井眼小, 上部钻具活动小, 易被沙埋, 在钻遇流沙层时适当放慢钻速, 上下勤活动钻具, 不能硬压硬拔, 保障井下安全。

1.2 表层段提速工作的开展

(1) 表层段最大的提速点是要以防斜打直, 在丛式井还要注意防碰, 井斜一旦过大, 就需要纠斜, 将会浪费大量的时效, 并为后期工作带来了不良的影响, 在防斜打直工作中以前主要采用塔式钻具组合, 但随着提速提效的发展, 主要采用244.5mm直螺杆钻具, 上部组配塔式钻具结构, 达到防斜打直, 这种钻具结构在实践中效果良好, 钻速快, 井眼直。高转速、高钻速就要求泥浆泵的排量要大, 才能更好的冲洗井底, 携带岩屑, 且一定要杜绝井下落物、不合格钻具, 防止出现井下事故。

(2) 表层段的第二个提速点是做好复杂情况的应急处理措施和下套管。川西地区上部地层泥岩、砾石层居多, 易塌、易漏且井眼不规则, 钻井过程中根据区块的特性, 准备充足的堵漏剂、清水等应急物资, 出现问题能够立即解决, 在一开完钻后, 采用扶正器进行通井, 恢复井眼, 并提高泥浆粘度, 维持井壁, 可以为下套管奠定良好基础。

1.3 二开段施工提速工作开展

川西水平井二开段施工的提速工作主要在造斜点的选择、钻头的选择、井身轨迹的优化、泥浆性能的调整、下尾管工作上面, 其中井身轨迹的调整, 是制约钻井队提速的最大颈瓶, 一方面是甲方对地层的把握不准确, 频繁的调动靶点和增加控制点, 造成轨迹的不平滑, 钻进和下套管困难;另一方面是现在甲方不允许实际井身轨迹超出设计井身轨迹, 即使设计井身轨迹不是最优选择。在这种背景下, 作为钻井队, 提速工作主要放在如下几点上:

(1) 优化井身轨迹、优选造斜点, 在二开施工前就做好轨迹测算工作, 并及时与甲方监督沟通, 选择合适的造斜点, 可以减小造斜狗腿率, 或更好的绕障。在接到甲方下发的更改靶点及轨迹通知时, 及时与技术部门沟通, 与甲方协调, 争取尽可能的减小轨迹波动, 使轨迹平滑, 为后期的施工提供保障。

(2) 在钻头的选择方面, 根据经验和收集的邻井资料, 分析各种钻头的使用情况, 在软地层和硬地层选择合适的钻头, 既能节省钻头费用, 又能提高机械钻速, 达到提速提效。

(3) 在泥浆性能的控制方面, 要加强对泥浆的监测和对外服单位的管理, 在二开前期和中期主要确保泥浆的携砂性和润滑性, 保证直井段和造斜段的快速钻进, 在后期要控制好泥浆的失水, 防止井眼不规则, 导致起下钻困难。

2 川西定向井的提速工作的开展

川西定向井的提速工作大的方面和川西水平井相同, 只是定向井大多是丛式井, 防碰工作更加需要注意, 需要在钻前提前规划好轨迹, 在施工过程中控制好。相比较水平井, 定向井在一开完成后安装封井器及放喷管线, 提速的劳动密集度小于水平井, 但定向施工周期在10天左右, 口井提速工作节奏快, 劳动量较大。

施工时间段、节奏快是川西定向井最大的特点, 在定向井的施工中提速的主要方面是施工的衔接和各类物资的准备, 尤其是甲供物资, 需要提前申请, 以免耽误生产。在丛式定向井的施工中不能急功近利, 贪图一口井直井段的速度, 导致井斜过大, 给同井组其他井位的施工造成了防喷和绕障困难, 浪费大量时间。

3 川西钻井提速工作的隐性提速点

在上述的川西钻井提速工作中, 主要就施工工序、物资供应及选择、工艺技术进行了分析, 这些都是明显的提速点, 与钻井提速有着重要联系, 但钻井工作一直都是在安全的前提下进行的, 如果没有安全的保障, 任何提速都将是空话, 只有保障人身、设备和井控的安全, 提速工作才能正常的开展下去, 由此可得, 安全生产才是钻井提速的最大隐性提速点。

4 结语

如何实现在安全的前提下完成提速提效, 是钻井队最重要的任务。钻井工作对人员素质、设备运转、井控管理的要求越来越高, 一点安全、井控隐患都可能会导致停钻整顿, 既耽误了钻井的时效, 只有不断提高安全管理水平, 提高井控管理水平, 才是达到提速提效的最佳路径。

参考文献

川西钻井 篇2

1 地层特点和技术难点

1.1 地层特点

剑门关组地层含有多套砾岩和不整合面, 易漏失。剑门关组、蓬莱镇组、遂宁组地层粘土含量高, 易造浆, 易吸水膨胀缩径或掉块。沙溪庙组、千佛岩组、白田坝组地层易水化分散坍塌。须五段夹炭质泥岩和煤层, 且异常高压, 易发生井塌掉块。

1.2 技术难点

1.2.1 钻遇地层复杂, 易井塌, 井壁失稳。

从新场地区多口相邻井地质资料表明, 井壁失稳的情况在各井均不同程度的存在, 水平井掉块造成卡钻的风险更大

1.2.2 密度高, 固含高, 易阻卡。

该井地压系数大, 钻井液密度高达2.05g/cm3, 固相含量大, 泥饼磨阻系数高, 很容易发生阻卡现象。1.2.3本井设计井身结构为三开三完结构, 在3400m井深处开始造斜, 三开“直井段-造斜段-水平段”在同一开井眼, 裸眼井段长约两千米, 水平段长802m, 极易形成岩屑床, 如不能及时有效破坏岩屑床, 净化井眼, 易引起阻卡。

1.2.4 高温高密度钻井液流变系控制难。

须四井段地压系数最大为1.95, 钻井液密度高达2.05g/cm3, 井底温度达100℃以上, 特别是在水平段钻进中, 钻速慢, 钻井液长时间在高温高压条件下, 其流变性控制难、维护难。

2 钻井液类型的选定

传统的阴离子型聚合物和其他有机处理剂具有良好的稳定钻井液能力时, 因其较强的分散作用会降低钻井液抑制钻屑分散和稳定井壁的能力;而当具有较强抑制钻屑分散和稳定井壁能力时, 往往又具有较强的絮凝能力, 对钻井液的稳定有一定破坏。因此, 常规的聚合物钻井液类型不能满足深水平井的施工要求。由于金属离子聚合物正电颗粒与粘土负电颗粒靠静电作用形成空间连续结构, 因而可以稳定钻井液, 同时可吸附于钻屑和井壁上, 具有抑制钻屑分散和稳定井壁的作用, 可实现钻井液稳定与抑制钻屑分散、保护井壁稳定措施的统一。

3 钻井液技术

3.1 一开

一开井段钻遇地层为剑门关组、蓬莱镇组上部, 岩性以棕色、棕红, 褐棕色泥岩为主, 夹棕褐色粉砂岩, 泥岩易水化分散、地层易缩经、垮塌。施工中易发生漏、卡、塌现象;本段井径大、钻屑多, 环空返速低, 岩屑不易携带清除干净。本段采用尺寸为Φ406.4mm钻头进行钻至井深502m一开完钻, 顺利下套管至井深501.14m固井。

钻井液类型:低固相金属离子聚合物钻井液。

钻井液配方:30~40kg/m3膨润土+0.2-0.3%FA367+0.3-0.5%XY-27+0.4-0.6%MMAP

维护处理: (1) 为防止浅层地表窜漏以及污染地层水, 剑门关组上部使用高粘度钻井液钻进, 漏斗粘度控制在80s以上。 (2) 井深150m后, 加入聚合物MMAP、FA367、XY-27胶液逐步降低钻井液粘切。 (3) 钻井液采用细水长流的维护处理方法, 及时补充FA-367、XY-27来控制钻井液的粘切, 随时保持钻井液中聚合物浓度在0.3%以上, 保证钻井液具有良好的抑制能力。 (4) 强化固控设备的使用, 清除钻屑, 严格控制密度上升。 (5) 一开完钻后充分循环洗井, 用稠浆将井内清洗干净, 同时控制合适的钻井液密度, 防止井壁坍塌, 确保下表套顺利

3.2 二开

该段钻遇地层蓬莱镇组下部、遂宁组、沙溪庙、千佛岩、白田坝和须家河上部。主要是以泥岩、砂岩为主。砂岩结构疏松, 地层裂缝发育, 井壁稳定性差, 另外由于伊利石、蒙脱石的膨胀不一致, 引起受力不均, 易导致泥页岩沿层理分散碎裂。二开钻至井深2754m, 下Φ244.5mm套管至井深2751.49m。

3.2.1 井段502m-1855m

钻井液类型:低固相金属离子聚合物

钻井液配方:30~40kg/m3 NV-1+0.4~0.6%MMAP+0.2-0.3%FA-367+0.3-0.5%XY-27+0.5-1%KPAN+0.5-1%NH4PAN+1-3%GCYZ-1

维护处理: (1) 本井段以一开井浆用胶液稀释后, 使钻井液近似于无固相, 扫完水泥塞净化处理后加入MMAP、FA-367、XY-27等聚合物处理剂后进行二开钻进。 (2) 在钻进中通过细水长流的方式均匀补充FA367, MMAP, XY-27, KPAN, NH4PAN等各种聚合物的混合物胶液, 保持钻井液中聚合物浓度, 以有效抑制钻屑分散, 提高钻井液的抑制性。由于KPAN, NH4PAN具有较强的抑制性和良好的降滤失效果, 使得泥饼的质量也得到改善, 提高了钻井液的抑制性与防塌性能。同时FA367, XY-27有较好的絮沉与抑制作用, 通控制FA367, XY-27加量浓度来控制钻井液坂土含量与钻井液流变性。 (3) 进入遂宁组后加大FA-367、MMAP、XY-27、NH4PAN、KPAN聚合物混合液的加量, 控制泥岩分散造浆, 并使用GCYZ-1降低钻井液粘切, 保证钻井液性能稳定。 (4) 使用震动筛、除砂除泥器、离心机清除泥浆中劣质固相, 并配合清理沉砂箱提高钻井液净化水平, 保持低固相钻进。

3.2.2 1855~2754m井段

钻井液类型:金属离子聚磺钻井液

钻井液配方:上部井浆+1-2%SMP-1+1-2%SMC+1-3%RH-220+1-2%低软化点沥青防塌剂+3-4%聚合醇 (浊点40~60℃)

维护处理 (1) 进入沙溪庙顶始, 加入磺化处理剂, 将钻井液体系转变为金属离子聚磺钻井液。 (2) 逐步降低坂含, 钻进中及时补充MMAP、FA-367、XY-27、NH4PAN、KPAN等聚合物混合胶液, 勤处理、勤维护钻, 确保钻井液性能优良, 施工顺利。 (3) 强化固相控制, 维持低密度, 结合大排量洗井, 提高钻井液的井眼清洁能力。 (4) 随着井深的增加, 磺化处理剂的加量逐渐增大, 使钻井液具有较低的失水和粘切。 (5) 在钻进中同时加入聚合醇、FT-342增强钻井液的封堵能力和防塌能力。

3.3三开

3.3.1 2750-3400m井段

本井三开在须五和须四上部地层钻遇多段页岩。须家河地层的页岩不稳定易掉块这是川西新场构造钻井施工的老问题。

钻井液类型:金属离子聚磺钻井液

钻井液配方:上部井浆+2~4%SMP-1+1～3%SMC+1～3%SMT+2～3%RH220+2～4%多软化点沥青防塌剂+3～4%聚合醇 (浊点60-80℃)

维护处理: (1) 加入SMC、SMP-1、FA-367、XY-27混合胶液调节钻井液流变性能, 按配方补充各种处理剂, 使钻井液性能稳定。保持大、中、小分子聚合物的适当比例, 降低钻井液失水, 防止地层垮塌掉块。 (2) 在流变性的控制方面, 主要通过调整胶液配方与加入SMT、SMC混合胶液进行日常维护处理。在适当的时候, 选择加入硅醇降粘剂GCYZ-1调整流变性。 (3) 强化钻井液封堵能力, 加入沥青类防塌剂、聚合醇稳定井壁, 加入超细碳酸钙提高优质固相含量, 提高泥饼质量。 (4) 固控设备振动筛使用150目筛网, 除砂、除泥器使用200目筛网, 同时增加使用时间, 有效地清除了钻井液中的劣质固相。

3.3.2 3400-4745m井段

本井段直井段-造斜段-水平段在同一开裸眼, 裸眼段完钻时长达2000米, 且穿越了页岩、砾岩、砂岩和煤线等多种岩性, 水平井施工水平段钻具躺在下井壁, 随着水平段的增长, 钻具需要较大的推力才能下放页岩层的不稳定, 极易掉块, 尤其在水平段钻遇页岩更是容易造成水平段井眼状况复杂。该井砾岩层分布上下多为页岩或砂岩, 在这类井段中由于砾岩层上下页岩砂岩易坍塌掉块, 出现“大肚子”、“壁阶”, 井眼极不规则, 容易在整个井眼多个井段形成“瓶颈”, 造成起下钻具阻力增加。同时在大井斜井段钻具主要支撑在坚硬的砾岩层上, 长时间的施工, 就极易在砾岩层上形成键槽, 造成外径大钻具阻卡。

钻井液类型:金属离子聚磺 (混油) 钻井液

钻井液配方:上部井浆+3~5%SMC+3~5%SMP-1+3~6%RH220+3~5%RSTF+0.4~0.6%OP-10+3~4%RH102+8~12%原油+4~6%Ca O+3~4%聚合醇 (浊点80-100℃) 3~4%LF-2

(1) 从本井段开始混入原油, 在进入水平段前加足润滑剂, 同时随钻补充SP-80、SMC、SMP-I等材料用量, 保持钻井液中有足量的磺化处理剂、润滑剂和乳化剂;以增强钻井液的高温热稳定性和润滑性。

(2) 摩阻控制。从钻井液的角度来考虑, 减小水平井摩阻主要有三个途径:一是保证井眼清洁和降低固含;二是降低滤失, 减小泥饼厚度;三是添加润滑材料, 减小钻具与井壁的摩擦系数。在加入足量原油的前提下, 加大润滑剂RH-220和防塌剂WDN-7的加量, 同时加入极压固体润滑剂RH-102, 摩阻系数控制≤0.1, 高温高压滤失量≤10m L (105-120℃) 。极压润滑剂在钻柱与套管壁相对运动的极压条件下, 在两者金属表面形成极压膜, 降低摩擦系数。

(3) 须家河页岩、煤线是坍塌的重点段, 钻遇页岩段出现憋卡现象应将钻具提离井底, 划眼循环观测是否缓解。若有憋卡则应根据情况调整泥浆性能, 并继续划眼通井观察, 不能急于划眼到底。合理利用聚合醇所特有的“浊点效应”, 强化钻井液的封堵性, 稳定井壁。

(4) 、井眼净化。从清洗环空的角度考虑, 水平井存在3个洗井区, 即:第一洗井区 (0°~30°) , 第二洗井区 (30°~60°) 和第三洗井区 (60°~90°) 。在这三个洗井区中, 第二洗井区是清洗井眼的关键。在此区域, 岩屑在“boycott效应”作用下会逐渐积聚在环空底部, 形成岩屑床, 而岩屑床又会沿下井壁逐渐下滑, 从而加速沉淀。影响水平井井眼净化的主要因素依次是环空返速、钻具扰动、钻井液流变性。在现场主要依靠调整钻井液性能来保证携岩效率, 其中动塑比是一项总要的指标参数。严格控制钻井液动塑比在0.5-0.6之间, 使钻井液具有良好的流变性的同时也具有良好的岩屑携带能力。同时, 在井段在钻进时严格执行短起下钻制度, 每次下钻破坏岩屑床后注入一段高粘切泥浆, 携带岩屑和掉块出井。

(5) 、流变性控制。深井钻井液性能的维护重点是提高钻井液流动性、高温高压滤失性能。降低粘度、切力首先是控制坂土含量, 其次是加大SMT等稀释降粘剂用量

4 结论与认识

(1) 、X21-2H井采用金属离子聚磺钻井液体系具有较强的防塌能力、润滑性和井眼净化能力和优良的流变性, 满足了施工需要。该井提前35.4天完成了钻井任务, 金属离子聚磺钻井液体系在川西地区深井水平井应用取得了显著的成效。

(2) 、金属离子钻井液在井壁附近形成的“滞留层”对防止井塌效果明显, 但如厚度过大, 则易粘附钻屑, 因此应控制钻井液的动切力在适当的范围来控制“滞留层”厚度。

(3) 、金属离子钻井液的“滞留层”会对影响水泥浆的顶替效率, 造成固井质量不理想。故在每开次达到完钻深度前100m, 应减少或停止加入金属离子聚合物, 同时加入降粘剂, 降低动切力, 以破坏“滞留层”。

(4) 、使用好固控设备, 搞好钻井液的净化是保证金属离子钻井液良好性能的关键。钻进易造浆地层时必须使用离心机清除细小的岩屑。

参考文献

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[2]耿晓光, 孙宪军, 郑涛.水平井水基钻井液体系应用现状.钻井液与完井液, 2007, 24 (6) :72-74

[3]谢海龙.塔河油田GK1H水平井钻井液技术.钻井液与完井液, 2008, 25 (1) :47-49

[4]徐同台等.水平井钻井液完井液技术