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蘇丹FN-128井復雜事故處理鉆井液技術

文檔作者：陳博徐心彤朱偉文檔來源： 1．中油長城鉆探鉆井液公司 2．北京化工大學 3．華北油田分公司采油工程研究院		點擊數：	更新時間： 2022年12月09日
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第30卷第2期
2013年3月
鉆井液與完井液
DRILLING FLUID &amp;amp; CoM PLETIoN FLUID
Vol_30 NO．2
M ar．2Ol3
【經驗交流】
蘇丹FN一128井復雜事故處理鉆井液技術
陳博 ， 徐心彤 ， 朱偉
(1．中油長城鉆探鉆井液公司，北京；2．北京化工大學，北京；3．華北油田分公司采油工程研究院，河北任丘)
陳博等．蘇丹FN一128井復雜事故處理鉆井液技術【JJ．鉆井液與完井液，2013，30(2)：83—85．
摘要FN一128井是位于蘇丹六區(qū)Fula North地區(qū)的一口生產井，完井電測后因蘇丹國內社會環(huán)境惡化被迫停
工長達48 d，井下情況復雜幾近報廢。復工后根據蘇丹六區(qū)地層特點，通過分析井下情況，制定出了合理的鉆井
液技術方案。使用KC1。Polymer鉆井液，在劃眼過程中解決了垮塌、縮徑、井壁失穩(wěn)、防漏等多個技術難題，沒
有發(fā)生其他復雜情況，順利完井，從FN一128井復工到完井僅用了10 d，進一步積累了鉆井液技術經驗。
關鍵詞 鉆井液；復雜事故；KC1一Polymer；蘇丹六區(qū)
中圖分類號：TE254．3 文獻標識碼：A 文章編號：1001．5620(2013)02—0083—03
蘇丹六區(qū)Fula North地質構造復雜，地層穩(wěn)定
性差[1-2]o以往的鉆井施工過程中經常遇到井漏、
垮塌、縮徑等問題。FN．128井在完井電測結束后，
由于蘇丹國內社會局勢問題被迫停工，時問長達48
d，井下情況變得非常復雜，在六區(qū)還是首次遇到，
對鉆井液技術提出了更高的要求。
1 蘇丹六區(qū)地質概況
該區(qū)地層分布從上往下依次為：① Tendi．Senma
組(205～476 m)，巖性以灰、綠灰及綠色泥巖為
主，巖性較軟，水敏性強，易垮塌。下部夾薄層紫紅
色泥巖和中粗粒砂巖。② Amal組(476～625 m)，
巖性為厚層砂巖，夾少量薄層綠色、紫紅色泥巖，泥
質膠結，成巖性差，地層孔隙率高，易發(fā)生漏失。
③ Baraka—Ghazal—Zarqa組(625～1 059 m)，由灰色、
深灰色泥巖與粉、細砂巖組成，砂巖與泥巖不等厚互
層，易垮塌。④ Aradeiba組(1 059～1 256 m)，上部
為棕紅色泥巖夾薄層砂巖，中部是深灰、灰綠和灰色
泥巖或棕紅色泥巖夾薄層砂巖；下部為紫紅色泥巖夾
薄層砂巖，底部多見5～10 m砂巖，可鈷『生差，易發(fā)
生縮徑。⑤ Bentiu組(1 256～1 450 m)，巖性為砂
巖，夾深灰、棕紅色泥巖，成巖性差，泥巖具水敏l!生。
2 井下復雜狀況分析
停工期間不向井內灌注鉆井液，隨著井內鉆井
液向地層內部滲透，鉆井液液面下降，井內靜液柱
壓力下降。由于鉆井液液柱壓力不能穩(wěn)定井壁，井
壁應力失衡，同時井壁長時間被鉆井液浸泡，水化
嚴重，造成井壁縮徑或垮塌。由于井壁垮塌造成井
徑擴大，局部大肚子井眼，環(huán)空返速降低，給劃眼
過程中攜砂清洗井眼帶來困難，容易造成沉砂，形
成砂橋，造成起下鉆困難、卡鉆甚至井眼報廢。蘇
丹六區(qū)同時停工的另外一口井Moga 18．1井在劃眼
過程中，上部井壁垮塌造成卡鉆，最終把下部井眼
填埋后進行側鉆。說明由于六區(qū)地層的不穩(wěn)定性加
上井壁長時間浸泡，給事故處理帶來很大風險，對
工程措施和鉆井液技術的要求很高。
3 不同地層鉆井液技術方案
針對不同地層的特點及可能發(fā)生的問題分別制
訂出了相應的鉆井液技術方案，同時在處理井下復
雜狀況的過程中，注意盡量避免發(fā)生新的事故，并
使用了具有良好抑制性的KC1一Polymer鉆井液體系，
該鉆井液在蘇丹地區(qū)已應用多年，地層適應性好，
第一作者簡介：陳博，碩士，工程師，畢業(yè)于清華大學化學工程專業(yè)，現在主要從事鉆井液技術服務工作。地址：北
京市朝陽區(qū)北辰西路8號北辰世紀中心A座11層；郵政編碼100101；E—mail：chenbo000 1@yeah．net。
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84 鉆 井 液 與 完 井 液 2013年3月
技術成熟[3-4]。
3．1 Tendi．Senna地層
該地層水敏性強，易水化膨脹垮塌 J，下至井
深230 m處遇阻，開始劃眼，有大量掉塊返出，掉塊
直徑最大為5 cm~4 cm~3．5 cm，說明該地層長時間
浸泡后垮塌嚴重。劃眼時既要保證鉆井液的攜砂性，
又要保持對井壁有一定的沖刷，使嚴重水化并處于
亞穩(wěn)定狀態(tài)的巖石在鉆井液的沖刷下逐步剝離，形
成新的井壁，同時，通過降低鉆井液的濾失量和提
高抑制性維持新井壁的穩(wěn)定，防止進一步垮塌。
此段鉆井液處理措施如下。①使用NH HPAN、
PAC—Lv等降濾失劑將鉆井液中壓濾失量降低至小
于3 mL，降低地層泥巖的水化程度，同時保持鉆
井液中KC1含量在7％～8％，抑制井壁水化膨脹，
維持井壁穩(wěn)定。② 由于此處井深較淺且裸眼段較短，
因此掉塊返出難度不大。調整鉆井液流動形態(tài)為紊
流狀態(tài)，以保持對井壁亞穩(wěn)定狀態(tài)的泥巖進行適度
沖刷，使其逐步剝離井壁，通過降低濾失量和增加
抑制性來減緩井壁水化，形成新的穩(wěn)定的井壁。
根據井徑曲線可知，Tendi—Senna段井眼擴大率
為20％ 左右，井眼直徑為25．08 cm，鉆桿的外徑為
12．7 cm，鉆井液密度為1．12 g／cm ，排量為40 L／s，
由鉆井液環(huán)空臨界上返速度公式計算可知，鉆井液
環(huán)空上返速度為0．68 m／s。鉆井液的黏度和切力對
其環(huán)空上返速度的影響見表1。由表1可知，動切
力的變化對臨界返速的影響比較大，而塑性黏度對
臨界返速的影響很小。要維持鉆井液紊流狀態(tài)，鉆
井液的流變參數應調整為塑性黏度在8-15 mPa·S，
動切力不大于2 Pa，動塑比在0．14～0．25 Pa／mPa·S
之間。降低動切力，要盡量減少大分子處理劑的用
量，同時用降濾失劑兼降黏劑NH HPAN以及降黏
劑XY-27和SPNH調節(jié)鉆井液的流變性能。
表1 鉆井液流變參數和臨界返速的關系
在劃眼到井深300 m左右時，鉆井液一度沒有
返出，同時泵壓升高，說明由于環(huán)空掉塊含量過高，
鉆井液循環(huán)通道不暢造成憋泵。馬上停泵并上提鉆
具，緩慢嘗試開泵，鉆井液返 并且泵壓恢復正常。
3．2 Amal地層
該地層主要由厚層砂巖組成，膠結性差，不會
存在大的掉塊。以往施工過程中曾有過發(fā)生漏失的
記錄，因此要重點預防漏失，同時注意穩(wěn)定井壁。
處理措施為：維持鉆井液密度不超過1．13 g／cm ；
加入3％FT-1和2％QS一2，增強鉆井液的造壁性能，
并進一步降低濾失量。 于穩(wěn)定井壁的考慮，調節(jié)
漏斗黏度為45～50 S，動塑比為0．5 Pa／mPa·S，使
鉆井液環(huán)空流動為層流平板流狀態(tài)，減小鉆井液對
井壁的沖刷，并提高鉆井液攜帶鉆屑的能力。使用
XCD和CaC1，調節(jié)鉆井液流變性，增加動塑比。通
過室內實驗對配方進行優(yōu)選，來確定處理劑的加量。
不同配方鉆井液的流變參數見表2。由表2可知，
XCD和CaC1，的合理搭配可以調節(jié)鉆井液流變參
數，5 配方調節(jié)鉆井液動塑比在0．5 PaJmPa·S左右，
能滿足設計要求。
表2 不同配方鉆井液流變參數
3．3 Baraka—Ghazal—Zarqa地層
該地層為泥巖和細砂巖互層，泥巖為脆性泥巖，
易垮塌。與Tendi—Senna地層不同，此段掉塊多為薄
片狀泥巖，體積較小。由于這段井眼的軌跡不規(guī)則，
鉆屑容易在此沉積形成砂橋，給起下鉆和后續(xù)的下套
管工作造成障礙。FN．128井井徑曲線見圖1。
委
米
井深，m
注：1 in=25．4 mm。
圖1 FN一128井井徑曲線
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第30卷第2期 陳博等：蘇丹FN．128井復雜事故處理鉆井液技術 85
由圖1可以看出，700～850 1TI井段井徑擴大比
較嚴重，最大井眼尺寸超過508 mm。長時問浸泡又
造成新的垮塌，使得井下情況更加復雜。鉆井液技
術重點在于維持井壁穩(wěn)定，防止進一步垮塌，以及
減緩砂橋的形成。
當劃眼井深超過700 113后，要經常短程起下鉆，
破壞砂橋的形成。具體措施為每i00～150 II1短程
起下鉆一次，起鉆要到700 m以上的位置。如起鉆
遇阻，則倒劃眼將沉砂趕至上部井眼，然后循環(huán)帶
出井眼。此后多次短程起下鉆在此段都有遇阻顯示，
說明有砂橋形成。劃眼到底全井通暢以后，配制20
m 漏斗黏度為100 S的高黏鉆井液進行洗井，將井
眼擴大段的沉砂帶出，保證下套管工作的安全。
3．4 Aradeiba和Bentiu地層
Aradeiba地層縮徑嚴重，劃眼速度很慢。在劃
眼過程中要注意不要鉆出新的井眼，鉆井液要保持
強抑制性和穩(wěn)定井壁的能力。Bentiu地層是儲層，
巖性以中粗砂粒膠結的砂巖為主，孑L隙率較高，而
且由于長時間浸泡，井內流體向儲層擴散，對儲層
產生危害，為盡可能減小油層損害，提高油氣產量，
在劃眼到油層前，鉆井液中加入2％ 無滲透處理劑
BST-Ⅱ，阻止井內流體向油層擴散，以保護油氣層。
4 鉆井液維護工藝
清空所有循環(huán)罐，配制新的鉆井液，配方如下。
0．5％Caustic Soda+2％Bentonite+3％NH HPAN
+1％PAC．LV+0．2％ PAC．RL+0．1％ KPAM +0．5％XY．27
+7％KCl
鉆井液在套管內循環(huán)均勻后，測鉆井液性能，
鉆井液性能穩(wěn)定后繼續(xù)下鉆，遇阻后開泵劃眼，劃
眼過程中，井內失效鉆井液會不斷混入。井內鉆井
液由于長時間靜置，性能產生變化，聚合物處理劑
分解失效，造成pH值下降，黏度和切力降低，濾
失量增大；重晶石及其他固相沉降；局部固相含量
高。為了維持鉆井液性能穩(wěn)定，在劃眼過程中，至
少每1 h測量鉆井液密度和漏斗黏度一次，每天至少
做2次全套性能實驗，隨時對鉆井液『生能進行調整。
在劃眼過程中， 由于井內原鉆井液pH值低，
因此需要間歇補充Caustic Soda，維持pH值為8～9，
同時加入Biocide—HI，抑制鉆井液中細菌繁殖，防
止細菌分解聚合物處理劑，特別是黃原膠類處理劑
XCD。處理劑功能失效會影響鉆井液性能穩(wěn)定。
由于原鉆井液中處理劑大部分已經失效，因此
不斷混入新的鉆井液還會造成鉆井液黏度和切力下
降，濾失量增大，使用XCD和CaC1，維持流變性，
使用NH4HPAN、PAC—LV把濾失量維持在3 mL以—Fc
要保證KC1含量在7％～8％，FT_1的含量不低于3％，
以維持鉆井液良好的抑制性。
原鉆井液中重晶石沉降，以及其他固相含量較
高，這部分固相屬于有害固相，固相含量的增加會提
高塑性粘度，影響流變參數，同時會影響泥餅質量，
需要及時除去，因此固控工作是非常重要的。振動篩
使用孔徑小于0．125 mm的篩布，除砂器和除泥器
要保證隨鉆運轉，中速離心機和高速離心機要保證
使用時問，盡量除去原鉆井液中的有害固相，同時
控制鉆井液密度，防止壓漏地層。
長時間靜置使鉆井液中的固相尤其是高密度的
重晶石沉降，鉆井液密度不均勻，上部密度較低，
隨著井深的增加鉆井液密度會逐漸增大，在鉆井液
處理時要注意控制密度，防止壓漏地層。
5 結論
由于對地層特點和井下情況的準確預測以及制
定合理的鉆井液技術方案，在劃眼過程中沒有發(fā)生
其他復雜情況，順利完井，從FN一128井復丁開始
到完井僅用了10 d，進一步積累了鉆井液技術經驗。
參考文獻
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丹泥頁巖井段的應用【J1．鉆井液與完井液，2010，27(3)：
47．50
(收稿日期2012—10—12；HGF=I302M8；編輯馬倩蕓)

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