海水鉆井液體系在渤海灣盆地老168區(qū)塊的應用

摘 要

摘要：渤海灣盆地老河口油田區(qū)內(nèi)的老168區(qū)塊是中石化海上油氣重點開發(fā)的叢式井組，設計總井數(shù)69口，其中大部分井的水平位移都在1500m以上、最長的超過2000m。該區(qū)大部分井都屬于
摘要：渤海灣盆地老河口油田區(qū)內(nèi)的老168區(qū)塊是中石化海上油氣重點開發(fā)的叢式井組，設計總井數(shù)69口，其中大部分井的水平位移都在1500m以上、最長的超過2000m。該區(qū)大部分井都屬于淺層大井眼定向井，完全采用海水配漿，對鉆井液的要求很高。為此，采取了以下技術對策：①選擇強抑制性聚合物，以抑制泥巖水化膨脹；②充分利用地面四級固控設備，結合高分子包被絮凝巖屑，及時清除鉆井液中的有害固相；③選用抗鹽能力強的護膠劑，降低鉆井液的濾失量；④勤做短起下并清洗井眼以降低摩阻，避免巖屑床的形成；⑤根據(jù)摩阻扭矩情況及時混入原油以提高泥漿的潤滑性能。最后，結合4口大位移第三次開鉆井(老1 68斜2、老168-斜55、老18-斜43、老168-斜59井)鉆井液的具體施工經(jīng)驗，介紹了海水聚合物潤滑防塌鉆井液體系在該區(qū)的成功應用。
關鍵詞：海水聚合物；潤滑防塌；鉆井液；叢式井；應用；大位移；老河口油田；渤海灣盆地
1 地質(zhì)簡況
    渤海灣盆地老河口油田地處山東省東營市河口區(qū)的東北部，其西南部為飛雁灘油田，東北部為埕島油田。老168區(qū)塊(以下簡稱研究區(qū))位于老河口油田的北部，其南與樁106塊相鄰[1]，東部為老163塊，區(qū)域構造位于埕東凸起北部緩坡帶上，是中石化海上油氣重點開發(fā)的叢式井組。該區(qū)海水水深在2m左右，距海岸線2～4km。
1.1 地層
    該地區(qū)地層發(fā)育比較齊全，自下而上鉆遇：新近系中新統(tǒng)館陶組(Ng)、新近系上新統(tǒng)明化鎮(zhèn)組(Nm)、第四系更新統(tǒng)平原組(Qp)，研究區(qū)主要只鉆到館陶組上段。館陶組巖性主要為棕紅色、淺灰色泥巖與細砂巖、粉砂巖間互層，地層厚度一般介于800～1000m。
1.2 構造
    該區(qū)構造簡單，整體構造格局為一西南高、向北東方向變低的單斜構造，地層較平緩，地層傾角多為1°～2°。老168老163地區(qū)地層非常平緩，地層傾角在0.3°左右，該部位館上段3砂組頂構造深度為1390m。
1.3 儲層
1.3.1儲層巖性
    根據(jù)老168地區(qū)錄井資料及樁106塊資料[2]，研究區(qū)館上段為河流相砂巖沉積，儲層巖性以灰色或灰褐色細砂巖、粉細砂巖為主，底部見少量含礫砂巖。
1.3.2儲層物性
    研究區(qū)儲層埋藏較淺，埋藏深度為1400m左右。研究區(qū)館上段為河流相砂巖沉積，物性好，為特高孔隙度、特高滲透率儲層?？紫抖纫话憬橛?2%～37%，平均為35.3%；滲透率多介于1000～6000mD，平均為2576mD；碳酸鹽巖含量平均為0.7%。
2 鉆井液設計難點
    1) 造斜點淺(表層以內(nèi)或淺表層第二次開鉆大井眼定向)，易形成軟鍵槽。平原組上部為海相沙層，中間有貝殼層，下部為棕黃色松散沙層，膠結性差，易水化分散，造斜穩(wěn)斜難控制(表1)。

    2) 井眼大，井斜大(均為60°以上，其中最大井斜66.01°)，水平位移長(最長水平位移達2174.59m)。在大位移井正常鉆進過程中，鉆屑脫離鉆井液流向低邊井壁沉積，此時環(huán)空分為穩(wěn)定沉積層、沉積移動層、非均相的懸浮液流動層和假均相流動層，使鉆井液流型和流變性更加復雜，導致鉆井液懸浮體的均勻性被破壞；斜井中低邊井壁的鉆屑沉積層在停泵時會整體下滑，使攜巖更為困難，并易造成砂橋卡鉆。在斜井段容易形成穩(wěn)定巖屑沉積層，其厚度隨井斜角增大而增厚。隨著井斜角的增大，巖屑的運動方向逐步偏離軸向，而接近徑向運移，從而形成巖屑床。同時，隨著井斜角的增大，鉆柱偏心躺在井筒的低邊井壁上，鉆柱下側(cè)環(huán)空間隙變小，使巖屑床清除更為困難，要求鉆井液有良好的攜砂能力，以免巖屑細分散及巖屑床的形成而很難除去。
   3) 海水配漿。由于海水礦化度高，配漿護膠難度系數(shù)大。因此要選用強抑制性的護膠劑。
   4) 館上段以上地層成巖性差，疏松，地層造漿性強，易坍塌，故要求鉆井液有較強的抑制性和防塌能力。
   5) 摩阻大，扭矩大，潤滑性能要高。由于井斜大及水平段長，在井斜段由于地層疏松，滲透性強，易黏附卡鉆；鉆進過程中拖壓，起下鉆易黏卡。因此要求鉆井液有很強的潤滑能力。
3 技術對策
    1) 針對地層軟，膠結性差的特點，選擇強抑制性聚合物，以抑制泥巖水化膨脹，防止縮徑，井壁坍塌。
    2) 充分利用地面四級固控設備，結合高分子包被絮凝巖屑，及時清除鉆井液中的有害固相[3]，保持較低的固相含量及含砂量，避免有害固相在體系中惡性循環(huán)。
    3) 海水配漿，鉆井液護膠難[3]，選用抗鹽能力強的護膠劑(HQ-6、KFT-Ⅱ等)降低鉆井液的濾失量，在井壁形成薄而致密的泥餅，提高井壁的穩(wěn)定性。
    4) 井斜大，裸眼井段長，為避免巖屑床的形成，勤做短起下(150～200m/次)，清洗井眼以降低摩阻，減小扭矩。
    5) 水平位移長(最長水平位移達2174.59m)。應根據(jù)摩阻扭矩情況及時混入原油(15%～20%)，提高泥漿的潤滑性能。電測前用2%的白油封裸眼井段，以確保電測的順利進行。電測后應用刮刀加扶正器通井，破壞巖屑床，并用2%的塑料大球封裸眼井段，變滑動摩擦為滾動摩擦，以便套管順利下入。
4 現(xiàn)場應用
4.1 第一次開鉆井段(Φ444.5mm井眼)
    由實際井深結構數(shù)據(jù)表可知：該叢式井組第三次開鉆井第一次開鉆主要鉆遇平原組和明化鎮(zhèn)組上部。平原組松散黏土及沙層易水化分散，以致井徑擴大；明化鎮(zhèn)上部地層造漿性強，易坍塌，縮徑[5]。
    所采取的具體措施：①該叢式井組第一次開鉆采用老漿開鉆，小循環(huán)鉆進，向鉆井液中不斷補充天然高分子強抑制性包被絮凝劑(IND-30)及高分子包被絮凝劑(ZH-O2)，利用高分子聚合物的絮凝作用及聚合物間的交聯(lián)，協(xié)同能力提高鉆井液的抑制能力；②對于淺地層(平原組)大井眼定向的井(如老168-斜55、老168-斜43、老168-斜59井)，當井斜達到30°左右時及時混入原油，并根據(jù)進尺情況加以補充，以提供足夠的潤滑性來降低摩阻及扭矩；③鉆進過程中保持足夠的排量(≥55L/s)，充分清洗井眼攜帶巖屑；④鉆完第一次開鉆井深，用前井回收的老漿并加入2%的白油封裸眼井段，確保表層套管的順利下入。
4.2 第二次開鉆井段(Φ311.1mm井眼)
    第二次開鉆井段主要鉆遇明化鎮(zhèn)組及館陶組上部，此井段泥巖中伊利石、蒙脫石無序間層吸水膨脹，易分散，縮徑。
    所采取的具體措施：①加大高分子絮凝劑的量(0.6%～0.8%)，抑制地層造漿，充分使用地面固控設備清除鉆屑及劣質(zhì)黏土，保證足夠的排量(≥32L/s)以低粘切的性能紊流鉆進，清潔井眼；②隨著井深的增加，向鉆井液中加入適量的改性銨鹽來調(diào)節(jié)流型及濾失量，并保持適當?shù)木蹟U大率；③由于井斜較大(最大井斜66.01°，為了避免巖屑床的形成，勤做短起下(150～200m/次)，一次起過新井眼或更長(以情況而定)，同時向鉆井液中混入適量原油保證足夠的潤滑性能[6]，既降低摩阻又減小了扭矩，保證了鉆進及起下鉆工作的順利進行；④鉆完第二次開鉆井深前加入KFT-Ⅱ，改性銨鹽調(diào)節(jié)API失水，控制失水(API≤8mL)，PH值介于9～10。
4.3 第三次開鉆井段(Φ215.9mm井眼)
    該第三次開鉆井段主要鉆遇明化鎮(zhèn)下部及館陶組上部，本井段隨著水平位移的增大，加之井斜大，鉆進過程中摩阻，扭矩亦隨之增大。該段主要以潤滑防塌，防卡及油氣層保護為主。
    所采取的具體措施：①以高分子包被絮凝劑配合改性銨鹽調(diào)節(jié)鉆井液的流型，控制鉆井液處于低粘切紊流鉆進的理想狀態(tài)。并加入適量的LV-CMC降低濾失量，改善濾餅質(zhì)量；②進入油氣層之前100m調(diào)節(jié)鉆井液性能，選用抗鹽性能好的抗復合鹽降失水劑(HQ-6)及抗高溫抗鹽防塌降失水劑(KFT-11)控制海水鉆井液的濾失量(API≤5mL)，同時起很好的防塌作用，并加入具有良好頁巖抑制性能及潤滑性能且與體系配伍性強的納米乳液油層保護劑，以保護油氣層。
實鉆鉆井液性能如表2所示。
 
5 認識與建議
    1) 該老168叢式井組第一次開鉆采用回收老漿開鉆，所采用的強抑制性海水聚合物潤滑防塌鉆井液體系提高了機械鉆速，縮短了鉆井周期(表3)，節(jié)約了成本，取得了良好的經(jīng)濟效益，且從第一次開鉆到完鉆全程小循環(huán)鉆進，鉆井液性能穩(wěn)定。
    2) 海水配漿與淡水配漿有所不同，為了有效抑制地層造漿，防止鉆屑水化分散，高分子包被絮凝劑的用量較淡水有所增加(加量0.5%～0.8%為宜)。
    3) 針對該區(qū)造斜點淺，井斜大，裸眼井段長所造成的摩阻，扭矩大的特點，在鉆井液中混入適量的原油(15%～20%)，提高足夠的潤滑性，并定期(150～200m/次)實施短起下，破壞巖屑床，保證鉆進，起下鉆工作的順利進行。完鉆采用2%的白油與2%的塑料大球封裸眼井段，保證了電測與下套管工作的順利進行。
    4) 海水聚合物潤滑防塌鉆井液體系通過以上幾口井的現(xiàn)場應用，已經(jīng)構成了模式，不僅有效地抑制了地層造漿，還防止了井壁的坍塌，穩(wěn)定了井壁，在老168區(qū)塊成功應用。
參考文獻
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(本文作者：趙暉 中國石化勝利油田渤海鉆井一公司)