莫北油气田MBHW610水平井钻井液技术

2014-03-06吴义成赵利余加水

石油天然气学报 2014年6期

吴义成，赵利，余加水

李竞，刘学斌，陈欣，胡恒柱（中国石油西部钻探工程有限公司，新疆乌鲁木齐830000）

MBHW610井位于准噶尔盆地中央凹陷莫北凸起莫116井区，自上而下钻遇地层为：白垩系吐谷鲁群，侏罗系头屯河组、西山窑组、三工河组、八道湾组，三叠系白碱滩组。二开钻至井深4090m中完（井斜），三开钻至4901m完钻，三开斜井段长811m。

莫116井区侏罗系三工河组油藏是新疆油田公司发现的整装优质稀油油藏，预计可新建产能近百万吨。2011年，为最大限度地有效开发侏罗系三工河组油藏，新疆油田公司在该井区部署水平井井型，设计斜深达4900m，垂深4300m，水平段长500m。2012年完井的 MBHW602井施工工期157．1d，MBHW614井施工工期123．6d（其中处理事故消耗工期256h）；2013年与MBHW610井同时施工的MBHW608井、MBHW609井在二开段出现大段划眼，并在三开段均发生了不同程度卡钻事故。

MBHW610井钻井液技术服务现场施工在总结莫116井区简化井身结构配套钻井液技术的基础上，通过增强钻井液抑制性、封堵防塌性，优化固－液复配润滑技术，保持优异悬浮携带特性，确保了MBHW610井钻井施工顺利。

1 钻井液技术难点

1）莫116井区中上部地层吐谷鲁群组500～1500m泥岩易缩径，钻井施工中第1次短提时挂卡严重。1530～1700m棕红色膏质泥岩蠕变缩径严重，易发生蹩泵卡钻、堵水眼、泥包钻头，井壁稳定周期短。3000～3600m塑性泥岩易缩径，提下钻中阻卡后易发生蹩泵卡钻。

2）西山窑组3965～4010m井段含脆性泥岩易剥落垮塌；4020～4070m含2～3套间断煤层易垮塌、掉块，易造成垮塌卡钻事故。三工河组泥岩吸水性和黏性极强，易缩径、阻卡。

3）斜井段、水平段底层细砂岩、粉砂岩易形成虚厚泥饼，易形成岩屑床，易发生压差卡钻，提下钻易发生阻卡。

4）二开裸眼段长3500～3900m，要求钻井液性能良好稳定。三开裸眼段长500～800m，以砂岩、泥质砂岩为主，易形成虚厚泥饼，钻井液含砂量高，摩阻因数增加，易卡钻。

5）目的层三工河组存在异常高压含水、气层，易发生溢流、卡钻事故。

2 现场钻井液及其维护处理要点

2．1 一开井段钻井液维护及处理

首先表层采用土般土－CMC钻井液体系，套管下入井深500m；然后以细水长流方式加入水化好土般土浆、CMC－MV胶液；必要时加入铵盐调整流变性；最后钻完进尺前把密度提到1．20g／cm3。完钻后充分洗井，保证井底清洁。提钻前泵入20m3稠浆垫底，确保下表层套管顺利。

2．2 二开井段钻井液维护及处理

2．2．1 二开井段钻井液体系

1）二开采用钾钙基有机盐钻井液体系 4%膨润土浆（新疆夏子街三级土）＋0．2%Na2CO3＋1．0%降失水剂SP－8 （REDU1）＋7%KCl＋0．3%NaOH＋1．0%包被剂PMHA－2 （IND10）＋0．7%复配铵盐＋3%～5%防塌润滑剂GRL－1／PHT＋0．4%MV－CMC＋2%～3%磺化酚醛树脂SMP－1＋2%～3%磺化褐煤树脂SPNH＋2%～3%天然沥青＋0．2%CaO＋10%～15%有机盐＋2%～3%润滑剂＋0．3%快速钻井剂KSZJ－1＋重晶石粉（配方中的百分数为质量分数，下同）。

二开钻井液性能指标控制范围如表1所示。

表1 二开钻井液性能指标控制范围

2）二开转化将质量分数8%预水化土般土浆50m3用水稀释至100m3，加入质量分数2%SPNH、3%SMP－1、1%SP－8 （REDU1）及1．0%PMHA－2 （IND10），充分循环均匀后加入质量分数10%KCI、15%有机盐，密度调整至1．20g／cm3，调整各项性能达到设计要求后开钻。维护配方：清水＋1．0%降失水剂SP－8＋1．0%包被剂PMHA－2＋7%KCl＋15%有机盐＋2%磺化酚醛树脂SMP－1＋0．3%NaOH。

2．2．2 二开井段钻井液维护要点

2）工程配套措施每钻进200m或24h内短提一次，PDC钻头长提时间不超过72h，提出红色膏质泥岩段以上100～200m。每次下钻在红色膏质泥岩段以上100～200m，红色膏质泥岩段以下300～400m洗井，2000m以后每500m洗井一次，洗井堆积泥饼，在红色膏质泥岩段内严禁洗井，打完进尺通井，进入造斜点前洗井一周，再下钻至井底。提钻前要确保充分洗井时间，提至红色膏质泥岩段以下300～400m要求洗井一周以上，返出无岩屑、虚泥饼后再继续提钻。红色膏质泥岩段以上100m到红色膏质泥岩段以下300m采用低速提钻，遇卡接方钻杆洗井或采用倒划眼；下钻遇阻反复修井壁，直至畅通无阻再进行下步施工。

表2 二开井段钻井液密度控制范围

2．3 三开井段钻井液维护及处理

2．3．1 三开钻井液体系

1）三开采用钾钙基混油钻井液体系 4%土般土＋0．2%Na2CO3＋1．0%降失水剂SP－8 （REDU1）＋7%KCl＋0．3%NaOH＋1．0%包被剂PMHA－2 （IND10）＋0．7%复配铵盐＋3%～5%防塌润滑剂GRL－1 （PHT）＋0．4%MV－CMC＋2%～3%磺化酚醛树脂SMP－2＋2%～3%磺化褐煤树脂SPNH＋2%～3%天然沥青KH－n＋2%～3%超细碳酸钙QCX－1＋0．2%CaO＋0．3%～0．5%黄原胶XC＋3%液体润滑剂＋2%～3%固体润滑剂＋5%～10%原油＋0．3%～0．5%表面活性剂SP80＋重晶石粉。

2）三开转化在地面配制基浆200m3，基浆配方：2%土般土＋0．2%Na2CO3＋0．3%NaOH＋0．4%MV－CMC＋3%磺化酚醛树脂SMP－2＋2%磺化褐煤树脂SPNH＋3%超细碳酸钙QCX－1＋1．0%降失水剂SP－8（REDU1）＋1．0%包被剂PMHA－2 （IND10）＋0．7%复配铵盐。分段洗井至套管鞋处，基浆与二开浆混合均匀，利用井筒内钻井液的温度加快钻井液处理剂的溶解。充分循环均匀后加入7%KCl＋3%防塌润滑剂GRL－1（PHT）＋2%天然沥青KH－n＋3%液体润滑剂＋2%固体润滑剂，密度调整至1．22g／cm3，调整各项性能达到设计要求后开钻。维护配方：清水＋0．3%NaOH＋1．0%降失水剂SP－8 （REDU1）＋1．0%包被剂PMHA－2（IND10）＋7%KCl＋2%磺化酚醛树脂SMP－2。

2．3．2 三开井段钻井液维护要点

1）钻井液施工措施三开井段以加强钻井液的悬浮携带性能、封堵性能为重点，斜井段及水平段突出强化钻井液的润滑性。①钻进等质量浓度补充SPNH、SMP－2、QCX－1、GRL－1等材料，改善泥饼质量，提高钻井液的封堵和防塌能力。同时兼顾钻井液的抑制性，保持K＋质量浓度不低于25000mg／L，包被剂质量分数在1%～1．5%。②钻进中补充黄原胶XC和羧甲基纤维素CMC，调整钻井液黏切，使其漏斗黏度不低于50s，初切力3～5Pa，终切力4～8Pa，流性指数n值0．5～0．6，动塑比不低于0．5，以保证钻屑的悬浮和携带；同时定期配合雷特超细纤维清洁剂清扫井眼。③采用固液配合（3%RH－102＋2%石墨粉＋1%玻璃小球）降低钻井液摩阻，同时混入质量分数5%～8%原油提高润滑性，控制泥饼摩阻因数不大于0．08，减少钻具与井壁摩擦力，降低钻具阻卡风险。④使用固控设备降低钻井液中劣质固相，含砂量不大于0．5%。⑤根据井下实际情况，控制好密度，在保证井壁稳定的前提下，密度控制在下限范围，油气层岩性为粉细砂岩，孔隙发育好，压力因数仅0．95，实钻钻井液密度1．22～1．30g／cm3，井底压差较大，易导致压差卡钻。

2）工程配套措施定向段钻进坚持 “打一退二”的钻井方式，每30min上提钻具一次；坚持每钻进60～80m或24h内短程提下钻一次，及时破坏岩屑床且修复井壁。如有压差卡钻征兆，则减少滑动钻进时间，及时调整为复合钻进。提下钻过程中遇阻卡，严禁硬拔硬压，必要时接方钻杆循环，采取划眼等措施。在斜井段下入定向钻具组合遇阻严重，先用常规钻具通井修复井壁，并用稠浆清扫井眼，确保井眼干净畅通，再下入定向钻具。及时跟进井眼轨迹，掌握工具的造斜率，防止 “狗腿”度过大，造成轨迹大幅度波动，确保井眼轨迹圆滑。

3 应用效果

MBHW610井二开采用钾钙基有机盐钻井液体系，较好的抑制膏质泥岩、塑性泥岩水化缩径，且对下部地层脆性泥岩、煤层的掉块、垮塌起到较好的封堵作用，解决了莫116井区前期完成井中出现的复杂频繁、起下钻阻卡严重的钻井难题。三开采用钾钙基混油钻井液体系，较好地解决了造斜段、水平段阻卡及井眼净化问题。MBHW610井的顺利完井，为莫116井区后续水平井安全、快速、高效钻井提供了有力的技术保障。