抗高温防塌钻井液技术在渤南深探井中的应用
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摘 要：随着勘探开渤南地区深井深部地质构造复杂，地层岩性可钻性差，研磨性强，机械钻速慢，井下复杂情况和事故多，钻井周期长，钻井成本高，已经严重制约当前的勘探和开发工作。随着勘探开发的不断深入，深井数量越来越多，如何有效提高深井钻井速度显得尤为重要。我们通过近几年实钻井资料分析，渤南地区深部地层钻井速度慢的原因主要是沙三以下地层机械钻速太慢，平均机械钻速只有1.5米/小时左右。而且深层岩替变化大，坍塌掉块严重，井径变化大，易导致井下复杂，影响固井质量等。因此，针对此地层的特点，开展提高渤南地区深层钻井速度技术研究，对缩短钻井周期具有极其重要意义。
关键词：优快钻井 渤南 深探井 钻井技术 应用
一、影响深井钻井速度因素
一是井眼稳定问题，二是机械能量问题（防斜不能解放钻压），三是破岩方式和效率问题（钻头是关键），四是钻井参数的优选问题。
近年来，我们在开发深井高效能钻头的工作上做了大量工作，取得了一些成果。如在义174、义69等7口井中试验应用215.9MSX516MPDC钻头， 累计进尺2687米，平均钻速4.6米/小时，所钻地层均为沙二至沙四段，创单只钻头进尺、机械钻速在深部地层最高纪录，在深井提速方面取得突破性进展。但也存在一些问题，主要还是由于我们防斜问题没有很好解决，致使钻井参数放不开、机械钻速低，通过试验对比，钻压在80KN以上时机械钻速能提高一倍。其次，存在水力能量不足的问题，试验证明，泵压如果能提高到30兆帕，钻井速度将会提升40%左右。但由于我们装备、管线的压力等级的影响，还无法做到25兆帕以上的喷射钻井。
二、主要研究推广内容
1.地层岩性分析
渤南油田构造主要为济阳坳陷的沾化凹陷，是在始新世时期来自南面陈家庄凸起的多期洪积扇和水下冲积扇而形成的纵向上相互叠置的大型砂砾岩体，砂砾岩扇体向南超复于古生界不整合之上，向北伸入渤南洼陷。同时本区新生界古近系地层被数条北西向延伸的盆倾断层切割，形成断阶带，使断层上升盘沙四下砂体与下降盘沙三段烃源岩对接，有利于油气运移和聚集。济阳坳陷复杂的地质环境给钻井工作带来了一系列的困难，包括上部地层成岩性差易造成坍塌卡钻；沙三下部、沙四段地层岩石强度高、研磨性强、可钻性差；复杂多压力系统，东营组下地层侵角大，易井斜，严重制约该地区深井中深井钻井速度。
根据渤南地区2005-2011年已施工中深井情况分析总结可知，本区块上部地层粘土矿物以蒙脱石为主，地层松软，渗透性好，水化膨胀能力强，粘切高易发生起钻遇卡，下钻遇阻，粘切低易发生下钻遇阻划眼；下部沙河街组井段，以泥质、灰质泥岩段及油页岩和灰绿、灰、紫色泥岩与粉砂、细砂岩互层为主，极易发生剥落掉块及垮塌。以上原因造成钻井过程中起下钻遇阻划眼，井壁稳定问题十分复杂。
根据渤南地区的地层特点，设计了适合渤南地区的双聚磺胺基聚醇钻井液体系，并对该体系进行了详细的室内研究，对其性能研究表明，该体系具有抑制性强，抗盐、抗钙和抗岩屑侵的能力强，储层保护性能优良等特点。
2.1双聚磺胺基聚醇钻井液体系的性能研究
2.1.1抗盐性能研究
本文首先对体系的抗盐性能进行研究，在150℃下滚动16h后进行性能测定，加入不同含量的NaCl，考察体系的抗盐性能。对比了常规聚磺钻井液和双聚磺胺基聚醇钻井液的性能。该体系钻井液的粘度控制稳定，动塑比适中，失水低，该体系抗盐能力优于现使用钻井液体系。
2.1.2抗钙性能研究
随后，在150℃下滚动16h后进行性能测定，加入不同含量的CaSO4，考察体系的抗钙性能。对比了常规聚磺钻井液和双聚磺胺基聚醇钻井液的性能。该体系钻井液的粘度控制稳定，动塑比和失水变化不大，该体系抗钙能力优于现使用钻井液体系。
2.1.3抗钻屑污染性能研究
为了研究该体系在钻屑侵入情况下的性能变化。本文选用易坍塌层段的岩屑，进行抗污染实验。当聚磺钻井液体系侵入5.0%的岩屑后，体系的动切力大幅度增加，且初切增加较大，这会增加开泵的难度。而双聚磺胺基聚醇钻井液体系抑在加入5.0%的钻屑后，其性能保持稳定，动切力和失水略有增加，动塑比略有降低。这充分证明了该体系具有很强的抗污染较强。
2.1.4抑制性能研究
使用义285地层岩心，压碎过筛，研磨成200目以上。检测硅酸盐溶液的膨胀抑制性采用NP-01仪，试液分别为蒸馏水、双聚磺胺基聚醇钻井液的滤液和聚磺钻井液的滤液。聚磺体系和双聚磺胺基聚醇体系的抑制性能都很好，比蒸馏水的抑制性高很多。特别是双聚磺胺基聚醇体系，其抑制性能更佳，最终的膨胀高度只有0.99mm。这是因为胺基聚醇在其中起着关键作用。
2.2双聚磺胺基聚醇钻井液体系的应用情况
通过在渤南油田义183、义185、义186、义187井四口井的现场实践证明，该钻井液体系能够有效提高钻井液的防塌能力，降低钻井液的高温高压滤失量，达到了“两好，两低，三适当”水平，整个施工过程均顺利。以义186井为例验证该体系的优越性能。
义186井：属渤南区块，是油田部署的一口重点评价井，设计井深4250m，完钻井深4250m。该井地层成岩性差、掉块严重且夹层较多，易斜、易漏、易坍塌。在整个三开过程中，体系密度在1.35-1.54g/cm3之间变化，粘度和动切力变化不大，pH保持稳定，HTHP不断降低，系数均保持在0.08-0.10之间，搬土含量明显降低。
2.3该体系在渤南地区得到了较好应用效果：
2.3.1双聚磺胺基聚醇钻井液具有很强的抑制性，双聚磺胺基聚醇钻井液体系通过胺基的强抑制性和聚磺体系的防塌作用，能够大幅度提高和改善泥饼质量，减少钻井液滤液的进入，降低粘土的水化膨胀，起到防塌和井壁稳定的双重效果，能够最大程度减少了井下复杂情况的发生。
2.3.2通过对钻井液体系中的粘土含量和流变性能的控制，保持钻井液最佳性能为：塑性粘度应保持在15-30mPa.s，动切力应保持在10-18Pa，钻井液的动塑比保持在0.3-0.5之间，漏斗粘度控制在50-65s。
2.3.3双聚磺胺基聚醇钻井液体系能够抗150℃，较其他的钻井液体系更适合渤南地区的应用。
2.3.4双聚磺胺基聚醇钻井液体系在渤南地区的使用可以有效的较少复杂与事故的发生。
三、成果及创新点
1.取得的成果
2012年01月-2012年12月与2009-2011年渤南地区大于3500米同类型井比较，机械钻速提高了43%，平均建井周期缩短了12天，该技术推广应用后深部地层的钻井速度明显提高，事故与复杂损失同比下降70%。
2.创新点
双聚磺胺基聚醇钻井液具有很强的抑制性，起到防塌和井壁稳定的双重效果。
四、结论
双聚磺胺基聚醇钻井液体系在渤南地区的使用可以有效的较少复杂与事故的发生。