长北气田CB21‐2井长水平段煤层防塌钻井液技术实践与认识

CB２１‐２井是一口壳牌中国勘探与生产有限公司长北气田二期开发井 ,地处工区边缘 ,储层地质复杂 ,特别是下二叠统山西组煤层易碎 、易塌 ,水平井段更为突出 。 为此 ,基于长北气田和苏里格气田普遍应用的低伤害钻井液体系 ,重点考虑泥岩 、碳质泥岩 、煤层交替出现的水平井段安全钻井的需要 ,研制了适合该区块的有机盐加重钻井液体系（０ ．２％ ～ ０ ．３％ 提切剂 ＋ ０ ．１％ ～ ０ ．２％ 提黏剂 ＋ ０ ．３％ ～ ０ ．５％ 降失水剂 ＋ ０ ．１％ ～ ０ ．２％ 抗盐降失水剂 ＋ ０ ．５％ ～ １ ．０％G３０１ －SJS ＋ １８％ ～ ２０％有机盐 ＋ ４％ ～ ５％ 无机盐 ＋ 高效润滑剂 ＋ 防腐剂 ＋ 除氧剂 ＋ 缓蚀剂 ＋ 石灰石） ,CB２１‐２井第 ２条分支钻穿多套煤层 ,没再出现卡钻等井下复杂情况 ,平均井径扩大率只有 １ ．０％ 。 由此总结出该区山西组长水平段煤层防塌技术对策 ：① 钻井液密度提高至 １ ．２２g／cm３,平衡地层坍塌压力 ;② 提高钻井液抑制性 ,防止地层水化膨胀 ;③ 强化钻井液体系封堵能力 ,封堵煤层裂缝 ,降低钻井液滤失量 ;④ 控制钻井液流变性 ,保持井眼清洁和润滑性 。     

顺北蓬1井444.5 mm长裸眼井筒强化钻井液技术

针对顺北蓬1井二开444.5 mm长裸眼井段钻遇的三叠系泥岩地层易水化膨胀和井眼失稳,二叠系巨厚火成岩地层裂缝孔隙发育、易发生掉块垮塌和井漏等问题,研究了井筒强化钻井液技术。在分析三叠系地层井眼失稳机理及二叠系地层井漏原因的基础上,制定了防塌防漏技术对策,优选了抑制剂SMJA-1、防塌剂SMNA-1和封堵剂SMGF-1等关键处理剂,构建了强抑制强封堵钻井液体系。现场应用显示,二开钻进期间,钻井液性能稳定,泥岩钻屑棱角分明、完整度高;裸眼段井眼稳定,起下钻顺畅;钻井时间逾90 d,平均井径扩大率仅4.7%。应用效果表明,以强抑制强封堵钻井液及配套施工工艺为核心的井筒强化钻井液技术,能有效解决顺北蓬1井三叠系地层井眼失稳与二叠系地层井漏的问题,并可为后续顺北区块类似井的钻井提供借鉴。      

强抑制强封堵聚胺类钻井液体系研究与应用

宝南区块在钻进西山窑组以下地层时,多次发生卡钻、井漏等井下复杂故障,钻井液密度过低是造成该区块井壁失稳主要原因。本文进行了适合该区块的钻井液体系的筛选与评价研究,通过性能实验确定了降滤失剂、封堵剂、加重剂、润湿剂的适宜用量,得到钻井液的最佳配方为： 3%土浆+2%降滤失剂SPNH +1%降滤失剂SMP-1+0.3%聚丙烯酸钾+0.3%降滤失剂PAC-LV +0.1%提切剂XCD +2%低荧光防塌剂SFT +2%封堵剂NFA-25 +2%成膜封堵剂CMJ-2 +2%综合封堵剂ZHFD-1 +0.3%聚胺类抑制剂AP-2 +5%白油+0.2%乳化剂ABSN +重晶石,该钻井液的表观黏度为33mPa·s,塑性黏度为24 mPa·s,动切力为9 Pa,动塑比为0.375,高温高压滤失量为10.0～11.0 mL,API滤失量为2.5～2.8 mL,pH值为8～9,密度控制在1.10～1.21 g/cm³。在宝16-1井的现场应用结果表明：该钻井液体系密度设计合理,滤失量低,流变性好,具有很好的封堵防塌效果。起钻阻卡等井下复杂时效为零,缩短了钻井周期,井径扩大率有了大幅度降低,为目前该构造施工比较顺利的一口井,表明强抑制强封堵聚胺防塌钻井液能有效解决该区块的井壁稳定性问题。     

莫北油气田MBHW610水平井钻井液技术

MBHW610井位于准噶尔盆地莫北油气田莫116井区,是一口三开深水平井。该井二开采用钾钙基有机盐钻井液体系,通过KCl和有机盐OS-100复配增强抑制性;选择天然沥青粉和抗高温防塌降滤失剂改善泥饼质量,提高钻井液防塌性能;配合使用液体润滑剂和固体润滑剂提高钻井液润滑性,并通过严格落实短程提下钻等工程配套措施,解决了红色膏质泥岩蠕变、缩径及西山窑组煤层剥落垮塌问题。三开使用钾钙基混油钻井液体系,混入原油,增强钻井液润滑性。现场应用效果表明,钾钙基混油钻井液体系具有较强抑制性、较好的封堵防塌、润滑作用及抗污染能力,较好地解决了MBHW610井长裸眼井段井壁稳定及造斜水平段携带、润滑防卡难题。     

苏里格气田苏59区块二开结构水平井钻井液技术

针对苏59区块二开结构水平井钻井施工中出现石盒子组盒8以及山西组山1泥页岩地层易垮塌、井底温度高及裸眼段浸泡时间长井壁稳定性问题突出等技术难题,通过使用交联剂（WXCD-2）,配合杀菌剂（CJSJ-3）,将钻井液抗温能力逐步提升到130℃,解决了该区块钻井液体系抗温能力不足,高温增稠的问题;引入封堵防塌剂（FT-401）,提高了钻井液体系对地层微裂缝的封堵能力,满足了深水平井井壁防塌要求。2023年该区块施工11口二开结构水平井钻遇泥岩井壁稳定,起下钻及下完井管串顺利。     

SHBP-1超深井三开长裸眼钻井液技术

针对SHBP-1井在钻井过程中可能出现的井壁失稳及漏失等复杂问题,对其原因及技术难点进行分析,提出了该井的井壁稳定、防漏堵漏技术思路,选用强抑制强封堵防塌钻井液体系,以满足地层特性对钻井液抑制性、降失水及封堵的要求,筛选了复合抑制剂KCl+SMJA、镶嵌成膜防塌剂SMNA-1、纳米封堵剂SMNF-1,以进一步提高钻井液的抑制性、封堵性及防塌性能,降低高温高压滤失量。经现场应用表明,优化后的强抑制强封堵防塌钻井液流型易于控制,维持井浆中0.5% SMJA、3% KCl、2.5% SMNA-1,保障了钻井液有强的抑制防塌性;在易漏地层使用了纳米封堵剂2% SMNF-1、超细碳酸钙等随钻堵漏材料,避免了井漏的发生,顺利完成了该井的施工,三开井段扩大率仅为3.49%。该套钻井液技术顺利解决了SHBP-1井三开的井眼失稳及井漏问题,为后续类似井的钻井提供借鉴。      

SHBP-1超深井三开长裸眼钻井液技术

针对SHBP-1井在钻井过程中可能出现的井壁失稳及漏失等复杂问题,对其原因及技术难点进行分析,提出了该井的井壁稳定、防漏堵漏技术思路,选用强抑制强封堵防塌钻井液体系,以满足地层特性对钻井液抑制性、降失水及封堵的要求,筛选了复合抑制剂KCl+SMJA、镶嵌成膜防塌剂SMNA-1、纳米封堵剂SMNF-1,以进一步提高钻井液的抑制性、封堵性及防塌性能,降低高温高压滤失量。经现场应用表明,优化后的强抑制强封堵防塌钻井液流型易于控制,维持井浆中0.5% SMJA、3% KCl、2.5% SMNA-1,保障了钻井液有强的抑制防塌性;在易漏地层使用了纳米封堵剂2% SMNF-1、超细碳酸钙等随钻堵漏材料,避免了井漏的发生,顺利完成了该井的施工,三开井段扩大率仅为3.49%。该套钻井液技术顺利解决了SHBP-1井三开的井眼失稳及井漏问题,为后续类似井的钻井提供借鉴。     

聚铝胺盐防塌钻井液研究与应用

为解决吉林油田伊通、大安等区块软泥岩和硬脆性泥岩地层坍塌的问题,从聚胺盐与聚铝盐的抑制防塌机理出发,将两者复配,以发挥两者的协同效应提高钻井液的抑制防塌性能,结合吉林油田软泥岩和硬脆性泥岩地层钻井工程实际情况,通过试验优选其他添加剂及加量,优选出了具有强抑制性的聚铝胺盐防塌钻井液配方,其配方为2.0%钠基膨润土+2.0%封堵剂聚铝盐 PAC-1+3.0%抑制剂聚胺盐HPA+1.0%降滤失剂 SMP-1+1.5%降滤失剂 APC-026+2.0%抑制剂磺化沥青+pH值调节剂NaOH。性能评价结果表明:强水敏泥岩在聚铝胺盐防塌钻井液中的一次回收率为75%、膨胀率为17.4%;聚铝胺盐防塌钻井液能抗15%NaCl和1%CaCl2污染,耐150 ℃高温。14口井的现场应用表明:聚铝胺盐防塌钻井液的抑制性和封堵能力强,能有效防止泥岩坍塌,解决了吉林油田伊通、大安等区块泥岩地层钻井过程中因井壁坍塌和缩径造成的掉块、起下钻遇阻等问题。      

龙凤山气田强抑制封堵型防塌钻井液技术

龙凤山气田泉头组及以上地层水敏性泥页岩发育,在钻井过程中经常发生垮塌、卡钻、扩径和泥包钻头等复杂情况,营城组地层裂缝发育,易发生井漏。针对该地区的地质特征与钻井要求,通过水化膨胀实验和抑制膨润土造浆实验,优选胺钾复合抑制剂NK-1作为钻井液抑制剂;通过失水造壁性能评价实验和岩心渗透率测试实验,优选了降滤失剂KFT-Ⅱ和封堵防塌剂ZX-8作为钻井液封堵防塌剂,在此基础上研制了强抑制封堵型防塌钻井液体系,并对其性能进行了综合评价。实验结果表明,该钻井液具有良好的流变性、失水造壁性、抑制性和封堵防塌性。在北209井的现场应用中,钻井液性能稳定,封堵性和防塌性能突出,解决了全井的井壁失稳问题,起下钻、电测和下套管作业无遇阻,满足了现场钻井施工和储层保护的需要。      

阳离子烷基糖苷钻井液在长南水平井的应用

针对陕北长南地区水平井开发的地质特点与工程情况,选用新型阳离子烷基糖苷(CAPG)钻井液体系进行试验。该钻井液体系以天然改性材料和聚合物材料为主剂,具有良好的抑制和润滑性能,生物毒性低,配方如下:30~50 kg/m3CAPG+40 kg/m3烷基糖苷+聚合物增黏降滤失剂(COP-HFL)+聚合物降滤失剂(COP-LFL)+羧甲基纤维素钠+60~80 kg/m3KCl(或60~80 kg/m3硅甲基防塌剂)+10~20 kg/m3沥青类+适量Na OH。CAPG钻井液在靖南72-13H1井、高桥26-126H井和高桥46-118H1井进行了现场应用,较好地解决了造斜段和水平段钻遇泥岩、砂泥岩、碳质泥岩和煤层等地层时的井壁失稳、托压和卡钻等井下复杂问题,并有利于油气层保护和环境保护。     

CB3-1双分支水平井钻井工艺

CB3-1 井是长庆钻井总公司在长北气田承担的第1 口双分支水平井,每个分支设计水平段为2000 m,钻探目的层为 山西组山２段。介绍了该井井身剖面优化设计、套管开窗及裸眼侧钻等新技术,针对表层大井眼井壁稳定性差、“双石层”易垮 塌、裸眼侧钻、气层深度不一、轨迹调整频繁、摩阻扭矩预测及分支井所面临窗口再入等一系列技术难题,制定了一整套合理的 技术措施。总结出煤层段钻进的技术要点及适合长北区块的双分支水平井钻井液体系,PBL 循环接头、Agitator Sub 等先进井 下工具的应用确保水平段穿越在最有价值的产层中。CB3-1 井的开发对提高该区块的产能具有重要作用。     

筛管液压丢手装置的研制与应用

长北气田采用双分支水平井技术配合裸眼完井进行天然气开发,为预防钻遇泥岩层和煤层坍塌的问题,在水平裸眼段内下入预钻孔筛管以支撑井壁。由于井眼环境复杂,长北气田的水平井作业存在着长筛管下入困难、短筛管重量轻不易顺利丢手、常规丢手工具遇阻时无法旋转解阻、常规球座施工后需另外下钻钻除等技术难题。研制了筛管液压丢手装置,该装置具备旋转功能,允许筛管串在下入过程中采取旋转的方式通过阻点;具有两种丢手方式,既可通过液压方式丢手,也可通过机械方式丢手;设计了可提出式球座机构,在施工后可随着送入工具整体提出,无需下钻钻除。该筛管液压丢手装置通过了一系列地面性能实验,并在长北气田CB23-2井和CB23-3井两口水平分支井进行了应用,完成了4趟筛管下入作业,成功解决了现场难题。     

CB3-1双分支水平井钻井实践与认识

CB3-1井是长庆钻井总公司在长北气田承担的第一口双分支水平井,每一个分支设计水平段为2000m,钻探目的层为山西组山2段。文章介绍了该井井身剖面优化设计、套管开窗及裸眼侧钻等新技术,提出井眼轨迹控制、长裸眼段施工的技术措施及分支井所面临窗口再入等关键技术。总结出煤层段钻进的技术要点及适合长北区块的双分支水平井钻井液体系,PBL循环接头、AgitatorSub等先进井下工具的应用确保水平段穿越在最有价值的产层中,CB3-1井的开发对提高该区块的产能具有重要的作用。     

塔河油田中半径水平井钻井液技术难点与对策

塔河油田中半径水平井存在直井段易缩径、三开井段井壁易坍塌、斜井段和水平段岩屑携带困难等技术难点，室内通过流型调节剂、防塌抑制剂和润滑剂的优选，开发出了性能优良的聚磺混油防塌钻井液体系，并制定了相应的现场施工技术措施。TK449H井、TH48—1井两口水平井的现场试验证明：聚磺混油防塌钻井液具有良好的防塌抑制性、流变性和润滑性，现场钻井液维护处理技术工艺合理、可操作性强；流变性控制理想，井眼清洁，携岩洗井效果好；试验井井壁稳定，井径较规则。聚磺混油防塌钻井液适合在该地区中半径水平井钻井中推广应用。     

国内页岩气长水平井JY2-5HF井钻井液技术

JY2-5HF井是中石化在重庆涪陵页岩气田部署的一口开发评价井,完钻井深5965 m,水平段长3065 m。该井二开中下部钻遇地层主要为泥页岩井段,存在井壁垮塌、卡钻、漏失等潜在风险,使用多元协同防塌水基钻井液（BT-200钻井液）钻井,主要处理剂有抑制剂BT-200、K-HPAN、KCl、井壁稳定剂、乳化沥青、非渗透处理剂、聚合醇、多功能固体润滑剂和QS-2。水平段要求钻井液除了具有较强的化学及物理防塌能力,还须具有良好的润滑及悬浮性能,采用了油水比为90:10的油基钻井液,水相为26% CaCl₂水溶液,破乳电压控制在900 V以上。现场实践表明,该套钻井液较好地满足了井下和钻井工程的需要;页岩气井长水平段钻进较适宜采用旋转导向和油基钻井液;压裂后测出的地层压力系数普遍比钻进时高0.1~0.2,建议设计钻井液密度时减去。      

大位移双分支水平井在长北项目的实践及创新

长北天然气合作开发区块,是中国石油天然气股份公司与壳牌(中国)勘探与生产有限公司的天然气合作开发区块。为提高整体开发效率,加快长北合作气田产建进程,从2005年开始了在长北合作区块的开发。在钻井工艺方面,提出了应用大位移双分支水平井开发的思路,根据工艺技术要求,进行了包括井身结构优化、泥浆体系优选、钻头优化、钻具组合优选等多方面的配套技术研究,形成了成熟的"八大特色钻井工艺技术"。通过钻井实践表明,应用该项技术,与常规钻井相比较,气井开发效率可以得到大幅度提高,是提高产建速度、缩短产建周期的有效途径。     

大牛地气田煤层失稳机理分析及对策

大牛地气田以山西组、太原组为目的层的水平井,在大斜度井段钻遇煤层,易发生井壁垮塌事故,严重影响了施工安全和施工进度。为了预防钻遇煤层发生垮塌事故,从煤层的层理结构、煤层的裂隙结构分析了煤层失稳的机理,并结合已完钻水平井工程及钻井液技术指标,分析得出了预防煤层垮塌的钻井液技术对策和工程技术对策。得出进入煤层段前50 m钻井液密度应稳定在1.24~1.26 g/cm3,避免上下大幅波动,钻井液滤失量应低于5 mL;控制起下钻速度不超过10 m/min,进入煤层钻井液应遵循大排量、低射流的原则。对以后山西组、太原组水平井的钻井工程设计、钻井施工及其他油气田煤层钻井垮塌问题,具有指导和借鉴意义。     

苏5 15 17AH井超3 000 m水平段的钻井技术

苏5 15 17AH井是部署在鄂尔多斯盆地苏里格气田的一口超长水平段水平井,设计水平段长度3 000 m,长水平段水平井的摩阻及扭矩大、井眼清洁困难及完井方式有限等成为该井的主要技术难点。为此,开展了以下试验研究：①通过优化井身结构,利用套管内摩擦系数小的特点来降低水平段钻进的摩阻与扭矩,选择在215.9 mm井段钻进水平段1 200 m,下入177.8 mm套管固井,然后在152.4 mm井段钻进水平段1 800 m;②无土相复合盐钻井液体系及强封堵油基钻井液的应用,有效地解决了超长水平段井壁稳定性差、井眼清洁难度大及摩阻大的难题,确保了长水平段的顺利施工;③应用漂浮接箍工具使其下部套管入井后受到钻井液的浮力作用,降低了井壁对套管柱的摩擦阻力,确保了177.8 mm套管顺利下入井底。该井完钻井深6 706 m,实际完成水平段长度达3 056 m,创目前国内陆上天然气水平井最长水平段纪录,对今后苏里格气田以及类似地区施工长水平段水平井有借鉴和指导作用。     

吐哈盆地北部山前带深层致密气藏水平井钻井技术

吐哈盆地北部山前带和斜坡区致密气资源前景广阔,水平井技术是实现致密气有效开发的重要途径。但北部山前带水平井钻井中存在高陡构造地层倾角大,直井段井身质量控制困难;大段煤系地层、薄互层等复杂地层发育,井壁稳定性差,坍塌严重、复杂事故频发;深部地层可钻性差,水平段施工钻头破岩效率低,钻井周期长等一系列技术难题。通过优选适合北部山前带水平井的井身结构、井眼轨迹和钻井液体系,开展个性化钻头、煤系地层安全定向钻井、小井眼长水平段旋转地质导向钻井技术攻关和现场应用,形成一套适合于北部山前带致密气藏水平井优快钻井技术系列,达到提高水平井机械钻速、有效缩短钻井周期的目的,为实现致密砂岩气藏的“安全、高效、优质、经济”勘探开发提供强有力的技术支持。     

长北气田长水平井段裸眼钻井（完井）液技术

介绍了用于长水平井段配合裸眼完井工艺特点的无黏土低伤害暂堵钻井（完井）液体系及其现场应用情况。室内和现场实验结果表明，无黏土低伤害暂堵钻井（完井）液体系性能稳定、密度低、失水低、润滑防卡性能优良、暂堵效果好，能有效保护气层。在整个水平段长时间施工过程中，完全能够适应长水平段钻井，同时对气层暂堵好，井壁上形成的暂堵滤饼可以通过气层压力完成解堵，很大程度上简化了完井、投产作业。经过测试，该体系对地层的伤害与其他体系相比，更有利于保护地层，更有利于工程施工，在常温条件下对地层的伤害仅有4.6%~5.1%，在特殊模拟井下条件下，对地层的伤害仅有6%~14%，是一种新型高效的完井液体系。该体系应用于长北气田CB1-1井，裸眼完井并直接气举投产，获得无阻流量218×10⁴m³/d的高产气流，创长北地区气田产量之最。