快速钻井液处理剂技术在车峰5井的应用

2010-04-09安传奇熊青山甘新星长江大学石油工程学院湖北荆州434023

长江大学学报(自科版) 2010年1期

安传奇,熊青山,甘新星 (长江大学石油工程学院,湖北荆州434023)

刘佩煊 (新疆油田勘探公司,新疆克拉玛依834000)

1 工区概况

车峰5井位于准噶尔盆地西部隆起红车断裂带中段石炭系断层-岩性圈闭及石炭系断层-岩性圈闭。主探目的层是石炭系,完钻井深2700m。该井采用三开井身结构。一开用∅444.5mm钻头钻至500m,下入∅339.7mm套管封隔表层;二开用∅311.2mm钻头钻至1490m,下入∅244.5mm技术套管以封隔八道湾组及以上地层;三开用∅215.9mm钻头钻至完钻井深2700m,下入∅139mm油层套管。二开井段钻揭地层有古近系、胜金口组、吐谷鲁群、八道湾组。古近系岩性为褐灰色、灰色泥岩泥质粉砂岩、细砂岩。胜金口组岩性为细砂岩、含砾细砂岩与灰褐色、红褐色及浅灰色泥岩、粉砂质泥岩不等厚互层。吐谷鲁群上部为大套棕褐色、灰褐色泥岩、砂质泥岩夹泥质粉砂岩薄层,底部为绿灰色砂砾岩。八道湾组岩性为泥岩与砾岩互层,夹煤层。

邻井车峰1、车峰2、车峰3和车912井均采用了三开井身结构,由于二开井段存在多段泥岩,易发生钻头泥包、钻具阻卡等复杂情况,导致二开井段频繁起下钻,平均要消耗3只牙轮钻头,纯钻时间长,机械钻速偏低,严重的影响了钻井速度和效益。为了提高车峰5井二开井段的机械钻速,笔者根据地层具体情况,将具有清洁钻头、改变润湿性、提高机械钻速的快速钻井液处理剂技术应用到车峰5井的二开段钻井过程中。

2 快速钻井液处理剂技术原理

快速钻井液处理剂KSZJ-1由带电荷的蛋白质类大分子+表面活性剂+其他辅助成分组成。表面活性剂起乳化作用,但与油基钻井液的乳化原理相反,属于反相乳化。带电荷的蛋白质类大分子可以与带电荷的钻头发生化学与物理吸附。经过这种钻井液浸泡后,钻头与钻具表面是油性的,不再吸附钻屑,有效防止钻头泥包。其作用机理主要有以下几个方面。

1)清洁钻头。快钻剂KSZJ-1能改变钻头、钻具和钻屑的表面性质,消除钻屑相互团聚、吸附钻头、大幅度提高钻井液的极压润滑性、降低扭矩;

2)改变井底岩石的润滑性、改变钻头、钻屑的润湿性。快速钻井液处理剂KSZJ-1能改变井底岩石的润滑性,降低井底岩石对水的毛细管阻力,水相快速进入岩石的破碎带,减小或消除巨大的压持作用。改变钻头对钻屑的润湿性则有助于防止钻头泥包,提高钻头作用效率;

3)减少或消除微米、亚微米粒子。

3 性能试验

3.1 配伍性能试验

在聚合物体系中加入0.5%快速钻井液处理剂,对加入前后钻井液的常规性能进行测试,试验结果如表1所示。

表1 配伍性能试验

从表1可以看出来,快速钻井液处理剂与聚合物钻井液体系具有良好的配伍性,对钻井液常规性能及流变性没有影响。

3.2 润滑性能试验

车峰5井在二开井段使用聚合物钻井液体系,在聚合物体系中加入0.5%快速钻井液处理剂,对加入前后钻井液的常规性能及润滑性进行测试,试验结果如表2所示。

表2 润滑性能试验

从表2可以看出来,快速钻井液处理剂加入后,流变性和滤失性基本无变化,泥饼粘滞系数和润滑系数均大幅度下降,说明该处理剂能大幅提高钻井液润滑性。

4 现场应用

车峰5井二开井段所使用的钻井液体系为聚合物体系,使用的配方为4%坂土+0.2%Na2 CO3+0.2%NaOH+0.6%M AN104+0.6%M AN101+0.5%复配铵盐+3%阳离子乳化沥青+1%低荧光润滑剂+2%～3%JCM-12。并于井深980m处开始加入浓度0.5%的快速钻井液处理剂,至井深1490m时,共加入1.3t。

在钻井过程中随时补充胶液,保持体系的抑制性能和较好的流变性能。根据性能变化,使用不同浓度、不同的处理剂胶液维护钻井液性能在设计范围内。钻井液参数以及钻井参数如下:钻井液密度1.10g/cm3,钻压100～150kN,转速80～120r/min,排量30L/s。

车峰5井与邻井车峰1、车峰2、车峰3和车912井处在同一地质构造带,地层压力系数和井身结构也具有一致性,所以这5口井具有可对比性。这5口井在二开井段采用的钻井液体系均为聚合物体系。其中只有车峰5井在二开段加入了快速钻井液处理剂。对这5口井二开井段的钻井参数以及钻井时效进行统计分析,如表3所示。