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B國(guó)Syl氣田Sy125井鉆井液技術(shù)

文檔作者：劉海鵬1 王本利1 趙黎明1 李希君1 洪航海1 王偉1 吳萬華2 文檔來源： 1．中國(guó)石化集團(tuán)勝利石油工程有限公司鉆井工程技術(shù)公司2．華北油田公司技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)處，		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年02月26日
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第34卷第3期鉆井液與完井液V01．34 No．3
2017年5月DRILLING FLUID&amp;amp;COMPLETION FLUID May 2017
doi：10．3969／j．issn．1001-5620．2017．03．008
B國(guó)Syl氣田Syl25井鉆井液技術(shù)
劉海鵬1， 王本利1， 趙黎明1， 李希君1， 洪航海1， 王偉1， 吳萬華2
(1．中國(guó)石化集團(tuán)勝利石油工程有限公司鉆井工程技術(shù)公司，山東東營(yíng)257064；2．華北油田公司技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)處，河北任丘062552)
劉海鵬，王本利，趙黎明，等，B國(guó)Syl氣田Syl25井鉆井液技術(shù)[J]．鉆井液與完井液，2017，34(3)：44-48．
LIU Haipeng，WANG Benli，ZHAO Liming，et a1．Drilling fluid technology for use in drilling well Syl25 in Syl gas field in
country B[J]．Drilling Fluid&amp;amp;Completion Fluid，20 1 7，34(3)：44-48．
摘要B國(guó)Svl氣田地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在已布的21口井中，鉆井過程中卡鉆9口井，報(bào)廢7口井，出現(xiàn)各種復(fù)雜23次。
為了能夠更好地開發(fā)Syl氣田，B國(guó)國(guó)家天然氣田有限公司與中石化合作，在Syl氣田布井4 I：3，Syl25井是合作的第一I=1井。
Syl25井設(shè)計(jì)井深3 200 m，實(shí)際完鉆井深3 560 m。通過室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)M，優(yōu)選不同體系以應(yīng)對(duì)不同開次地層。施工過程中，
通過適當(dāng)提高膨潤(rùn)土含量和抑制能力，避免粉砂巖鉆進(jìn)振動(dòng)篩大量跑漿問題；保持良好的流型沖刷井壁，并輔以工程劃眼，
克服了svl區(qū)塊砂巖段的瞬間小井眼問題；選用胺基聚醇鉆井液體系應(yīng)對(duì)syl區(qū)塊四開井段井壁穩(wěn)定問題。在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，
配合鉆井、地質(zhì)加深鉆進(jìn)至3 560 ITI，鉆探開發(fā)了3 200～3 560 m井段，該井段是B國(guó)鉆井史上從未鉆探地層，獲得了該
井段地質(zhì)巖性資料，并在該井段額外發(fā)現(xiàn)7套高產(chǎn)氣層，完鉆測(cè)試收獲日產(chǎn)量為6．4×10’m3／d的工業(yè)氣流。
關(guān)鍵詞粉砂巖；頁(yè)巖垮塌；胺基聚醇．KCI鉆井液體系；砂巖瞬間小井眼；Syl25井
中圖分類號(hào)：TE254．3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001—5620(2017)03—0044—05
Drilling Fluid Technology for Use in Drilling WeU Syl25 in syI Gas Field in Country B
LIE Haipen91，WANG BeNil，ZHAO Limin91，LI Xijunl，HONG Hanghail，WANG weil，WU Wanhua2
(1．Drilling Engineering Technology Branch ofShengli Petroleum Engineering Ltd．，Sinopec,Dongying,Shandong 257064；
2．Technical supervision and inspection department ofHuabei Oilfield Company,Renqiu,Hebei 062552)
Abstract The Syl gas field located in Country B has complex geological structures．2 1 wells were drilled in this gas field，nine ofwhich
have encountered pipe sticking during drilling，7 abandoned．During drilling ofthe 21 wells，23 times ofvarious drilling troubles took
place．To beRer develop the Syl gas field，a cooperation agreement was reached between the National Gas Field Company Ltd．ofthe
country B and Sinopec，which proposed 4 wells in this gas field．The Well Syl-25 was the first well to be drilled，with designed depth of
3,200 m，and actual drilled depth of 3，560 m．Different drilling fluid formulation were selected for use in different intervals．To avoid
the flow ofdrilling fluid over the shale shakers in siltstone drilling，the bentonite content ofthe drilling fluid was reasonably increased
and the inhibitive capacity improved．Good mud rheology,which was maintained to clean the hole，accompanied by reaming operation，
overcame the problem of‘‘sudden slim hole”along the sandstone section in the Block Syl．In drilling the fourth interval，amine based
poly alcohol drilling fluid was used to stabilize the borehole wall．The Well Syl-25 was finally deepened to 3,560 m with the consent
from drilling and geology engineers．Drilling of the hole section from 3，200-3，560 m，which had never been performed in the past in
the country B，not only helped the engineers obtain lithological data ofthis section，it also found 7 extra pay zones with high production
rates．Completion tests ofthe well gave birth to 640，000 m3／day industrial gas flow．
Key words Siltstone；Borehole collapse in shale formation；Amine based poly alcohol drilling fluid；Sudden slim hole in sandstone；
Well Syl-25
Syl氣田位于savma盆地的南部中心部位，
trura高原的西緣，在B國(guó)首都東北約100 km，構(gòu)
造為南北不對(duì)稱的背斜構(gòu)造。該區(qū)塊隸屬于B國(guó)
國(guó)家天然氣田有限公司，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。經(jīng)調(diào)查，
第一作者簡(jiǎn)介：劉海鵬，1979年生，高級(jí)工程師，2003年畢業(yè)于石油大學(xué)(華東)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，現(xiàn)在從事鉆井液
的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)和室內(nèi)研究工作。電話13589449805；E—mail：haipengl@163．corn。
萬方數(shù)據(jù)
第34卷第3期劉海鵬等：B國(guó)Syl氣田syl25井鉆井液技術(shù)45
B國(guó)國(guó)家天然氣田有限公司與國(guó)內(nèi)外鉆井公司合
作，在該區(qū)塊布井21口，鉆井過程中卡鉆9口井，
報(bào)廢7口井，鉆井施工過程中出現(xiàn)各種復(fù)雜23次
11-7]。為了能夠更好地開發(fā)Syl氣田，B國(guó)國(guó)家天然
氣田有限公司與中國(guó)石油化工集團(tuán)公司合作，在
Syl氣田布井4口，Syl25井是合作的第一口井。
經(jīng)過前期的精心調(diào)研論證，制定詳細(xì)的施工方案，
并在鉆井施工過程中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)鉆情況，及時(shí)調(diào)
整各項(xiàng)參數(shù)，并轉(zhuǎn)換鉆井液體系，成功克服了甲方
資料保密導(dǎo)致的資料匱乏、長(zhǎng)達(dá)2 000 m的粉砂巖
跑漿鉆進(jìn)、地層砂巖瞬間小井眼、頁(yè)巖垮塌卡鉆等
復(fù)雜，完成了該井的設(shè)計(jì)施工。同時(shí)在設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)
上，繼續(xù)加深鉆進(jìn)360 m，加深井段是B國(guó)鉆井史
上從未鉆探地層，獲得了該井段地質(zhì)巖性資料，并
在該井段發(fā)現(xiàn)多套高產(chǎn)氣層隅J 71。
1地質(zhì)工程概況
Syl區(qū)塊地層巖性屬河流性沉積，井深1 31)0
m以上砂巖粒徑為0．0l～O．1 mm，屬粉砂巖范疇。
1 300～2 000 m井段為砂巖與泥巖不等厚互層，泥
巖發(fā)育欠壓實(shí)，成巖性差，易造漿；砂巖為0．01～0．1
mm的粉砂巖夾0．1～0．25 mm的細(xì)砂巖發(fā)育?，
實(shí)測(cè)壓力系數(shù)為0．99。2 000 3 560 m井段為灰
色細(xì)砂巖、粉砂巖與深灰色、灰色頁(yè)巖不等厚：臣
層，頁(yè)巖發(fā)育硬脆，坍塌周期短，極易水化膨脹；
2 000 3 470 m井段的砂巖為低壓高產(chǎn)氣層，實(shí)測(cè)
壓力系數(shù)為1．02，3 470～3 550 rrl井段為新發(fā)現(xiàn)高
壓高產(chǎn)氣層，實(shí)測(cè)壓力系數(shù)為1．25。
Syl25井井身結(jié)構(gòu)如表1所示。
表1 Syl25井井身結(jié)構(gòu)
Syl27井3口井電測(cè)曲線，附帶少量地質(zhì)、工程資
料。分析測(cè)井曲線，結(jié)合地質(zhì)資料及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，分
析Syl區(qū)塊鉆井施工過程中難點(diǎn)，并以實(shí)驗(yàn)室為依
托，針對(duì)難點(diǎn)選擇體系。
2．1三開井段
三開井段從井徑曲線顯示，套管鞋至2 000 1TI
井段井眼擴(kuò)大率負(fù)數(shù)，已鉆井中有4口井在該層段
發(fā)生卡鉆，2 000～2 600 m井段多處出現(xiàn)“糖葫蘆”
井眼，井徑擴(kuò)大率較大，Syl27井三開井段井徑曲
線、地質(zhì)資料、伽馬等電測(cè)曲線顯示，套管鞋至
2 000 m以砂巖發(fā)育為主，卡鉆點(diǎn)均為砂巖巖性。
2 000～2 600 m井段砂泥巖不等厚薄層，頁(yè)巖增多。
三開井段難點(diǎn)主要體現(xiàn)在：①開鉆前，提供參
考資料有限，僅顯示1 300～2 000 1TI井段發(fā)生多次
卡鉆，且無法提供卡鉆原因；②從二開實(shí)鉆資料顯
示，Syl25井地層與已鉆井資料差別較大，無鄰井
資料參考；③從一開、二開實(shí)鉆過程中鉆遇大段粉
砂巖情況判斷，三開鉆進(jìn)過程中，預(yù)計(jì)粉砂巖依舊
存在；④三開井段下部預(yù)計(jì)含有大段頁(yè)巖，頁(yè)巖段井
壁穩(wěn)定性差，對(duì)鉆井液防塌能力提出更高要求。
綜上所述，鑒于大量未知因素，計(jì)劃三開段砂
巖采用聚合物鉆井液體系，出現(xiàn)泥巖、細(xì)砂巖或頁(yè)
巖后，轉(zhuǎn)化為聚磺防塌鉆井液體系。
2．2 四開井段
四開井段難點(diǎn)主要體現(xiàn)在：①鄰井卡鉆嚴(yán)重，
持續(xù)半年尚未解卡，且受限于技術(shù)保密，卡鉆原因
不明；②從三開電測(cè)曲線判斷，四開段砂巖與頁(yè)巖
不等厚互層發(fā)育，井壁穩(wěn)定性差，垮塌周期短，給
鉆井施工及完井作業(yè)帶來巨大的困難；③材料選擇
范圍小，當(dāng)?shù)責(zé)o法采購(gòu)材料，瀝青類防塌劑軟化點(diǎn)
與井底溫度不匹配；④地層壓力系數(shù)未知，3 200
1TI以下無鉆探記錄，無資料參考；⑤從電測(cè)隊(duì)得
到信息，四開段電測(cè)成功率低，電測(cè)卡電纜、儀器
頻繁發(fā)生。
綜上所述，計(jì)劃四開段采用防塌抑制能力較強(qiáng)
的胺基聚醇鉆井液體系，并控制高黏度高切力以增
強(qiáng)鉆井安全系數(shù)。
3現(xiàn)場(chǎng)鉆井液技術(shù)
2 難點(diǎn)分析及體系選擇3．1一開(o～196 m)
施工前期，甲方提供資料為Syll7、Syll8和一開采用預(yù)水化好、濃度為10％的膨潤(rùn)土漿
萬方數(shù)據(jù)
46 鉆井液與完井液2017年5月
開鉆，并保持鉆井液黏度不低于60 S鉆進(jìn)，以保
證上部流砂地層的安全鉆進(jìn)。完鉆后，用10％的
高濃度膨潤(rùn)土漿封井，保證套管順利到位。
3．2二開(196～956．6m)
二開540 m后開始出現(xiàn)泥巖夾層，920 m后為
純泥巖。
二開選用聚合物鉆井液體系，基本配方
為：(5％～7％)膨潤(rùn)土+(0．2％～0．3％)純堿+
(0．2％～0t3％)燒堿+(03％～0．5％)聚丙烯酰胺+
(2％～3％)淀粉。采用一開黏度較高的膨潤(rùn)土漿開
鉆，以保證套管鞋處安全。隨著井深的增加，逐步
轉(zhuǎn)換為聚合物鉆井液體系，發(fā)現(xiàn)泥巖后，開始調(diào)控
濾失量，將中壓濾失量降至10 mL，并將黏度控制
在45～50 S，以保證井下安全，并加大聚合物含量
至0．4％～0．5％，以有效控制地層造漿。控制密度
為1．12～1．13 g／cm3，以保證體系清潔。
二開井段鉆遇大段粉砂巖，粒徑為0．0l～0．1
mm，堵塞0．125～0．18 mm篩布孑L隙，振動(dòng)篩跑漿
嚴(yán)重。現(xiàn)場(chǎng)通過提高膨潤(rùn)土含量至70 g／L及增大
聚合物含量至0．5％的方式，對(duì)粉砂巖顆粒及時(shí)包
裹，以增大粉砂巖顆粒直徑，有效解決了粉砂巖井
段鉆井過程中跑漿問題，并保證了鉆井液清潔。
3．3三開(956．6～2 600 m)
三開鉆遇地層為Upper marine shale、Bokabil
和Bhuban，套管鞋至1350 m井段砂巖發(fā)育，砂巖
以粉砂巖及細(xì)砂巖發(fā)育為主，跑漿嚴(yán)重。l 350～
2 593 m井段砂泥巖互層發(fā)育，泥巖偏軟，隨著井
深的增加，泥巖逐漸變硬，砂巖顆粒發(fā)育逐漸變大，
2 250 m至井底砂巖夾層顆粒達(dá)到細(xì)砂巖級(jí)別，泥
巖發(fā)育為頁(yè)巖。
三開選用聚磺防塌鉆井液體系，基本配方為：
(5％～7％)膨潤(rùn)土+(0．2％～0．3％)純堿+(0．2％～
0．3％)NaOH+(0．3％～0．5％)PAM+1％PAC—LV+
0．5％聚合物降濾失劑JZC+2％SMP．1+3％FT-l+
(3％～5％)QS．2。三開粉砂巖段鉆進(jìn)，采用二開
方式，采取高膨潤(rùn)土含量、高聚合物含量鉆井液鉆
進(jìn)，經(jīng)鉆井液有效包裹后，粉砂巖顆粒變大，解決
了粉砂巖跑漿問題。
鉆進(jìn)至井深1 362 m時(shí)，鉆時(shí)1～2 min／m，日
補(bǔ)充量為40～50 m3／d，通過巖屑錄井及電阻率
值實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，地層巖性為大段粉砂巖，主要成分為
石英，含少量長(zhǎng)石及暗色礦物。接立柱前倒劃眼至
井深1 357 m時(shí)憋停頂驅(qū)，泵壓未見明顯異常，上
提16 t遇卡，下放24 t未解卡，開泵正常，下壓
32 t解卡。劃眼正常后接立柱，鉆進(jìn)至井深1 367
m，上提不到0．5 m遇阻，劃眼困難。繼續(xù)鉆進(jìn)至
井深1 390 m，巖性未發(fā)生變化，新鉆井眼上提遇
阻，倒劃眼扭矩較大，部分點(diǎn)劃眼困難，泵人20
m3用膨潤(rùn)土配制的滴流高黏稠塞，返出后巖屑未
見明顯變化，井下未見明顯改善。起鉆檢查鉆具，
鉆頭及滿眼扶正器起出后較干凈，無泥巴附著。經(jīng)
調(diào)查，該區(qū)塊井在1 300～2 000 m井段頻發(fā)卡鉆，
決定開始處理鉆井液。處理前，鉆井液密度為1．12
g／cm3，漏斗黏度為35 S，塑性黏度為6 mPa·S，動(dòng)
切力為2．5 Pa，靜切力為1／4 Pa／Pa，濾失量為30
mL，膨潤(rùn)土含量為40 g／L，在保證沖刷能力不變
的條件下，通過加人PAC—LV的方式，將濾失量降
至15～18 mL，再將濾失量降至5 mL，井下情況
未見好轉(zhuǎn)改變，判斷通過調(diào)整體系濾失量無法解決
井下的砂巖瞬間小井眼問題。鑒于復(fù)雜地層純砂巖
發(fā)育，嘗試提高封堵能力以改善泥餅質(zhì)量，通過集
中加入封堵材料超細(xì)碳酸鈣、超低滲處理劑和單向
壓力封閉劑的方式封堵砂巖段孑L隙，井下未見好轉(zhuǎn)，
通過調(diào)整體系封堵性能無法解決井下的砂巖瞬間小
井眼問題。判斷為地層的應(yīng)力釋放，可通過加入銨
鹽的方式，調(diào)整鉆井液流型，將鉆井液黏度從45 S
降至35 s，動(dòng)塑比從0．41降至0．22 Pa／(mPa·S)，
以加大對(duì)井壁沖刷，增大井眼擴(kuò)大率，同時(shí)強(qiáng)化并
加密工程劃眼的方式解決井下砂巖瞬間小井眼問
題。該情況持續(xù)井段1 362～2 300 m，砂巖遇阻嚴(yán)
重，砂巖鉆時(shí)為1～2 min／m，倒劃眼為2～5 min／m，
泥巖基本沒顯示，倒劃眼后，短程起下鉆無顯示。
井深2 300 m以后砂巖瞬間小井眼問題不明顯。
發(fā)現(xiàn)頁(yè)巖后，及時(shí)將體系轉(zhuǎn)換為聚磺防塌鉆井
液體系，一次性加入2％SMP一1、3％FT-1和4％QS．Z，
再用I％PAC—LV和0．5％JZC將體系濾失量控制在
6 mL以內(nèi)，用PAM及燒堿配制膠液，維護(hù)密度
在1．14～1．15 g／cm3，黏度為50～55 S，動(dòng)塑比為
0．38～0．42 Pa／(mPa·S)鉆進(jìn)，以保證井下安全。
3．4 四開(2 600～3 560 111)
開鉆地層為Bhuban，為該井目的層，地層實(shí)
鉆巖性為灰色細(xì)砂巖與深灰色、灰色頁(yè)巖不等厚互
萬方數(shù)據(jù)
第34卷第3期劉海鵬等：B國(guó)Syl氣田syl25井鉆井液技術(shù)47
層，頁(yè)巖成巖性較好，地質(zhì)標(biāo)定為輕微硬脆性頁(yè)巖，
易垮塌，該區(qū)塊四開井段卡鉆頻繁。
四開選用的胺基聚醇體系開鉆，基本配：號(hào)
為：(3％～5％)膨潤(rùn)土+(0．2％～0．3％)NaCO；+
(0．2％～0．3％)NaOH+(0．3％～0．5％)PAM+(2％～
3％)SMP一1+(3％～4％)FT-I+0．5％AP一1+(0．5％～
1％)鋁基聚合物防塌劑DLP+I％JZC+(3％～5％)
QS．Z。開鉆前，在套管內(nèi)處理鉆井液，在三開鉆
井液基礎(chǔ)上，開啟離心機(jī)將膨潤(rùn)土含量降到32 g／L，
補(bǔ)充I％SMP一1、2％FT_1，再用JZC將濾失量降至
3 mL以內(nèi)，循環(huán)均勻后，一次性加入0．5％AP一】，
轉(zhuǎn)換為胺基聚醇鉆井液體系，再四開鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過
程中，逐步補(bǔ)充水化好的膨潤(rùn)土漿，在提高造壁眭
的同時(shí)，逐步將動(dòng)塑比從0．21 Pa／(mPa·S)提至0．48
Pa／(mPa·S)，以保證在頁(yè)巖段鉆進(jìn)過程中，降低
鉆井液對(duì)井壁的沖刷，維護(hù)井壁穩(wěn)定。隨著井深的
增加，發(fā)現(xiàn)井壁掉塊依舊存在，且?guī)r屑中掉塊含量
未見明顯減少，鉆進(jìn)至井深2 780 m時(shí)，再次補(bǔ)充
3％磺化瀝青和1．5％鋁基聚合物防塌劑DLP，并
將中壓濾失量降至2 mL，高溫高壓濾失量降至8．6
mL(120℃)，巖屑掉塊未見明顯變化。為了保證
井下安全及后期施工的順利，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)大量小型實(shí)驗(yàn)
驗(yàn)證，決定將體系轉(zhuǎn)換為胺基聚醇一KCI強(qiáng)抑制鉆
井液體系，并在井深2 850 m處成功轉(zhuǎn)型，一次性
向體系中補(bǔ)充7％KCl的主處理劑，再微調(diào)流型及
濾失后，振動(dòng)篩掉塊消失，轉(zhuǎn)型后鉆井液密度為
1．17 g／cm3，黏度為55 S，塑性黏度為16 mPa·S，
動(dòng)切力為6．5 Pa，靜切力為2／6(PaJPa)，濾失量為
2．2 mL，膨潤(rùn)土含量為28 g／L，維護(hù)該性能鉆進(jìn)，
及時(shí)補(bǔ)充材料消耗，以保證體系中主處理劑AP—l
和KCl的有效含量，保證井壁穩(wěn)定，順利鉆穿四
開設(shè)計(jì)井段。應(yīng)地質(zhì)要求，繼續(xù)加深鉆進(jìn)井深360
m，通過將超細(xì)碳酸鈣加量提至6％的方式，有效
的保護(hù)了油氣層，順利發(fā)現(xiàn)多套新儲(chǔ)層，由于新儲(chǔ)
層壓力系數(shù)較高，提鉆井液密度至1．26 g／cm3，保
證井控安全。完鉆后，在井漿中加入2％液體潤(rùn)
滑劑RH一3封井，電測(cè)、下套管順利。完鉆鉆井
液密度為1．26 g／cm3，黏度為58 S，塑性黏度為18
mPa·S，動(dòng)切力為8 Pa，靜切力為3／8(Pa／Pa)，
濾失量為2mL，膨潤(rùn)土含量為30 g／L。
由表2四開段井徑數(shù)據(jù)可以看出，轉(zhuǎn)換為胺基
聚醇．KCl強(qiáng)抑制鉆井液體系后，井徑擴(kuò)大率降低，
井壁穩(wěn)定性增強(qiáng)，說明胺基聚醇一KCI強(qiáng)抑制鉆井
液體系能夠滿足四開井段井壁穩(wěn)定需求。
表2 Syl25井四開井徑數(shù)據(jù)表
井深／m井徑／mm 井深／m井徑／mm 井深／m井徑／mm
2 650 255．2 2975 222．4 3 300 222．4
2 700 245．7 3 025 223．1 3 350 215．9
2 750 248．0 3 075 216．0 3 400 218．0
2 800 233．2 3 125 218．6 3 450 218．0
2 850 222．4 3 175 222．4 3 500 218．0
2 900 219．0 3 225 218．5 3 550 228．5
2 950 216-8 3 275 222．4
4認(rèn)識(shí)與建議
1．適當(dāng)提高膨潤(rùn)土含量和包被能力，能夠有效
包裹粉砂巖顆粒，增大粉砂巖直徑，避免粉砂巖鉆
進(jìn)過程中振動(dòng)篩大量跑漿問題。
2．保持良好的鉆井液流型沖刷井壁，并輔以工
程劃眼，可以解決Syl區(qū)塊砂巖段的砂巖瞬問小井
眼問題，避免卡鉆事故的發(fā)生。
3．胺基聚醇鉆井液體系無法滿足該區(qū)塊四開井
段井壁穩(wěn)定要求，轉(zhuǎn)換為胺基聚醇一KCI鉆井液體
系后，抑制能力得到增強(qiáng)，能夠有效解決Syl區(qū)塊
四開井段井壁穩(wěn)定問題，保證四開段施工順利進(jìn)行。
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