喇嘛甸油田气库聚障区保压钻井液技术研究
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【摘要】喇嘛甸油田气库聚障区位于喇嘛甸油田南中西一区，2007年开展了气顶注聚障开发缓冲区试验。目前气顶注聚障试验井正处于高浓度聚合物驱见效阶段，区块钻井施工时要求注水井井口压力不能低于5.0MPa，而油层破裂压力梯度较低（最低破裂压力梯度为1.47 MPa/100m）。同时该聚障区位于喇7-30套损区内，且浅气层发育。因此，在该区钻井施工中，面临着钻井液安全密度窗口较窄，易漏、易喷等问题。现场开展了聚合物成膜防漏钻井液技术与配套措施应用，利用聚合物成膜封堵剂的溶胀、成膜作用，以及惰性颗粒、纤维的封堵作用，使钻井液的屏蔽效果和封堵效果显著提高，降低钻井液造成井壁楔形开裂得风险 ，提高井壁的承压能力。同时利用随钻划眼工具，及时畅通井眼，降低井眼的环空压耗。现场应用效果看，该钻井液技术及配套措施能够有效的解决气库聚障区窄密度窗口下井漏问题，现场应用341口井，仅发生井漏1口，防漏成功率达到了99.71%。
【关键词】钻井液 气库 聚障区 聚合物成膜 防漏
喇嘛甸油田是大庆长垣唯一具有气顶的油田，气顶分布受构造控制，在构造海拔-770m（相当井深920m）油层组都具有气顶，气顶气从萨零组顶延伸到萨二组中部。喇嘛甸油田2007年开始开展南块气顶注聚障开发缓冲区试验，开发目的层为萨Ⅱ2+3油层，目前气顶注聚障试验井正处于高浓度聚合物驱见效阶段。1994年以后，该区块钻井362口，发生过各种复杂包括浅气层井喷3口、井涌2口、油气侵9口和井漏4口。2011年，喇嘛甸油田南中西一区气库聚障区新布井363口，且要求在钻井施工期间注入井井口保持5.0MPa以上的压力，保持聚障试验区注聚障条带稳定、不受破坏。钻井施工中存在着易喷、易漏等诸多困难，为了保障该钻井任务的顺利完成，现场开展了聚合物成膜防漏钻井液技术和随钻划眼配套措施的应用，取得了较好的效果。
1 喇嘛甸油田气库聚障区开发概况
喇嘛甸油田气库聚障区位于喇嘛甸油田南中西一区。该区1974年投入开发，1994年开始二次调整开发，2004年葡Ⅰ1-2油层投入聚合物驱开发，2007年开展南块气顶注聚障开发缓冲区试验，开发的目的层为萨Ⅱ2+3油层，共部署油水井163口，其中注入井45口，聚障井34口，采油井84口。目前气顶注聚障试验井正处于高浓度聚合物驱见效阶段，根据总体规划安排，预计2014年年底注聚结束。2011年，喇嘛甸油田南中西一区气库聚障区新布井363口，其中注入井176口，采油井187口。
2 喇嘛甸油田气库聚障区地质特点
喇嘛甸油田气库聚障区所在南中西一区位于喇嘛甸油田南块西部，是大庆长垣最北端的一个背斜型砂岩油藏。从构造特征看，全区断层发育，共有大小断层10条，被47断层和51断层分为三部分，中间属于地垒构造。从油层特点看，喇南中西一区萨、葡、高油层属于河流-三角洲沉积。该区1974年投入开发，经过了30多年的开发调整，目前已进入高含水期开采，综合含水已达93.3%。由于多年的注采开发，造成地层特性发生一定的变化。现场资料统计表明，随着油田的开发喇嘛甸油田地层渗透率有逐步增大的趋势。同时，室内用地层水对喇区天然岩心进行长期水驱试验表明，长期水驱后粘土总量减少了，而孔隙度、渗透率均出现增大的现象。故此，地层高孔、高渗及流体的高含水是喇嘛甸油田地质上最突出的特点。主力油层葡萄花油层由于长期的注水开发，造成水洗严重，砂岩储层胶结变得疏松、岩石强度下降明显。
3 喇嘛甸油田气库聚障区钻井液施工难点分析
首先，在喇嘛甸油田气库聚障区钻井施工期间，为了保持聚障试验区注聚障条带稳定、不受破坏，不出现气窜，要求在钻井施工期间注入井井口保持5.0MPa以上的压力，因此施工中钻井液的密度偏高；其次，该区断层发育，且地层破裂压力差大（破裂压力梯度萨一组2.11MPa/100m、高一组1.47 MPa/100m），施工中易发生井漏（2010年喇区施工井漏发生率为3.57%），钻井液防漏任务较重；第三，井网密度大，且定向井施工要求圆柱靶轨迹控制，施工中对钻井液的性要求较高。
4 聚合物成膜防漏钻井液技术
该钻井液技术主要是利用特殊聚合物处理剂在高渗砂岩孔隙及微裂缝端口处浓集成胶束，依靠聚合物胶束或胶粒界面吸力及其可变形性，协同惰性固体颗粒、纤维，并在聚合物颗粒逐步溶胀作用下，在井壁表面形成致密超低渗透封堵膜。使钻井液的屏蔽效果和封堵效果显著提高，降低钻井液造成井壁楔形开裂得风险 ，提高井壁的承压能力。
4.1 聚合物成膜封堵剂加量的优选实验
利用新型砂床实验的方法，对聚合物成膜屏蔽封堵剂的成膜封堵能力和合理加量进行了实验，实验数据见表1。
表1砂床漏失实验数据表明，聚合物成膜屏蔽封堵剂（MFDJ）具有良好的成膜封堵能力，很好的防止砂岩储层渗、漏的能力，可提高井壁的承压能力。在膨润土浆中，加量为2%时即可实现零滤失，其浸入砂床深度为4.1厘米；在乳液高分子钻井液中，加量为1%时即可实现零滤失，其浸入砂床深度为8.5厘米；加2%时零滤失，浸入深度为3.5厘米；加3%时零滤失，浸入深度为2.5厘米；加4%时零滤失，浸入深度为2厘米；确定聚合物成膜屏蔽封堵剂的加量可选择在2%～4%范围。
4.2 聚合物成膜封堵剂常规性能实验
通过在现场乳液高分子钻井液体系中加入不同量聚合物成膜屏蔽封堵剂，进行常规性能对比实验，数据如下表2。
从表2实验数据表明，井浆为正常配方的乳液高分子钻井液体系，聚合物成膜屏蔽封堵剂加量在3%以下对钻井液密度、粘度、动塑比、泥饼厚度的影响较小。加量在4%时，表观粘度、塑性粘度、切力参数值明显的增大，现场维护好钻井液的流变性难度也相应增大。根据砂床浸入深度和钻井液的流变性能，综合优选2%～3%的加量。
4.3 现场应用方案
根据室内实验数据，确定现场聚合物成膜屏蔽封堵剂加量为每口井2吨，使用层段为加重后至完钻。具体加法为：在加重后调整好钻井液性能，一次性加入聚合物成膜屏蔽封堵剂1.5吨。为保持钻井液内聚合物成膜屏蔽封堵剂的有效含量，加重后在钻进中陆续进行补充，进入P1组前补充完0.5吨聚合物成膜封堵剂。
4.4 现场应用效果
2011年，该钻井液技术在气库聚障区保压钻井341口井，每口井使用具有膜效应的封堵剂2吨，防漏成功率达到了99.71%，井漏发生率仅为0.29%（2010年喇北617区块井漏发生率为3.57%）。同时，完井延时声变固井优质率提高5%以上。表3为7月份施工的喇3-PS3128井现场实测性能，该井现场施工顺利，完井声变检测为优质井。
5 钻井液防漏配套技术
5.1 随钻划眼技术
为了解决钻进中环空蹩压问题，开展了自洗式随钻划眼工具的开发。该划眼工具设计成外部尺寸与钻头外径接近，利用钻进过程中钻柱旋转产生的扭矩带动该工具旋转，对井壁进行刮削从而达到规范井壁，即划眼的效果；同时，该工具的外翼被设计成耐磨块状分布的工作块，能够充分利用钻井液上返时的水功率及形成的旋流，达到自洗的效果，并将从井壁上刮削下的岩屑充分携带出井眼。图1为实物效果图。
该自洗式随钻划眼工具共在该区块使用45口井，井径规则，未出现环空憋压及井漏等复杂情况，减少短起下钻时间，节省了处理井漏的时间和费用。
5.2 二开洗井技术
通过近几年井漏复杂井的分析看，部分井的井漏均与二开不按技术要求洗井有关。因此，在喇嘛甸油田气库聚障区钻井施工中，加强了二开洗井施工的技术执行。在二开洗井过程中，严格执行相应的牙轮钻头洗井，杜绝直接用PDC钻头施工，有效地解决了表层下返砂的问题，减少了环空蹩压的发生，降低了发生井漏的风险。
6 钻井液技术
喇嘛甸油田气库聚障区定向井施工由于井网密度大，绕障井较多、较难，且甲方要求圆柱靶轨迹控制，施工中轨迹变化较大，对钻井液的性要求较高。同时喇嘛甸油田主力油层属高渗低压，因此造成粘吸卡钻的风险高。鉴于上述情况，在钻井液技术方案上，我们采取了、封堵相结合办法。首先提高钻井液的性，适当增加钻井液中材料的加量，根据不同的目的层位移，增加RH3剂和混合油的数量。其次，结合封堵防漏技术，利用封堵剂的良好封堵造壁性，防止油层井壁虚、厚的泥饼。具体技术方案如下：
（1）目的层位移小于50米，不需要剂，注意维护好钻井液性能；
（2）目的层位移大于等于50米小于200米，RH3剂2000千克；
（3）目的层位移大于等于200米小于300米，RH3剂1000千克，玻璃微珠1500千克，混合油8方；
（4）目的层位移大于等于300米小于400米，RH3剂1000千克，玻璃微珠2500千克，混合油8方；
（5）位目的层移大于等于400米，RH3剂1000千克，玻璃微珠2500千克，混合油12方。
7 几点认识
（1）聚合物成膜封堵钻井液技术能够满足喇嘛甸气库聚障区保压钻井的安全、顺利施工。
（2）聚合物成膜封堵钻井液材料中的改性高分子聚合物的溶胀作用可以有效改进钻井液的低渗透性能。
（3）聚合物成膜封堵钻井液技术显著提高了喇嘛甸油田高渗透层延时声变固井质量。
（4）自洗式随钻划眼工具的应用，很好的解决了钻进中环空蹩压的问题。
（5）采用与封堵相结合的钻井液技术方案能够满足喇嘛甸高渗低压油藏的定向井施工。
参考文献
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