山西区块复杂预防及钻井液的处理

郭守亭

胜利黄河钻井总公司50695队 山东 东营 257000

山西区块构造位置位于鄂尔多斯盆地晋西挠褶带,该区块第四系黄土层胶结疏松,成岩性差,易垮塌,黄土层、刘家沟、石千峰组多处存在漏失层,在刘家沟下部易出现失返性漏失,部分位置漏失严重。斜井段和水平井段长,施工中摩阻、扭矩大,下钻及滑动钻进困难。山西组是该区域主要钻探目的层,以泥岩、炭质泥岩及煤层为主,井壁易垮塌。

一开采用配浆开钻,小循环钻进,上部地层松软,黄土层或流砂层胶结松散,分散度高,地层承压能力差,容易漏失或发生流砂层垮塌。提前配置好10%的坂土浆,按配方配制120 m3膨润土浆预水化24h以上,在预水化好的膨润土浆中加入适量高黏羧甲基纤维素钠盐搅拌均匀,粘度达到40s以上,增加钻井液悬浮及携带钻屑能力。

本段井眼较大,钻井液主要以携带岩屑、稳定井壁、防漏,确保安全钻进为目的。钻进过程中密切观察钻屑返出情况,若返出量不足,要及时调整钻井液性能,提高漏斗黏度及动切力,以利于钻屑携带及井壁稳定。地层钻进时有可能发生漏失情况,漏失发生后不得在未采取堵漏措施的情况下强行钻进,避免漏失通道人为扩大,增加堵漏难度甚至无法堵漏。钻进过程中应加强坐岗观察,如遇漏失则根据漏速等情况及时进行处理,确保井下安全。在预防井漏的基础上尽量提高排量,适当提高钻井液黏度,保证携砂。钻进过程有正常消耗,如发生轻微渗漏,可加入随钻堵漏材料、快速封堵剂、单封等堵漏材料进行封堵。

钻完进尺后,充分循环,保证井底干净,如果起钻遇阻时,倒划眼,严禁硬提防止卡钻。起钻顺利后,下钻到底,大排量循环洗井两周以上,用60s～100s黏度稠浆循环清扫井底,稠浆返出井口观察无岩屑后,用稠浆封住裸眼井段,保证裸眼井段钻井液对钻屑的有效悬浮,防止井底沉砂造成下套管遇阻,确保下套管及固井作业施工顺利。固井及时排放返出的混浆及水泥浆,回收未污染钻井液。

二开直井段钻遇延长组、纸坊组、和尚沟、刘家沟组地层,该井段有大段砂泥岩互层,易发生泥页岩吸水膨胀,造成缩径,导致起钻困难,遇阻遇卡,此井段钻井液需要适当控制密度和失水,提高钻井液抑制性。钻进前将井筒内井浆加水稀释至黏度28s～32s,滤失量不控制,以利于提高机械钻速并保持井眼清洁,聚合物胶液细水长流加入,提高体系抑制性。钻进过程中严格控制钻井液中的劣质固相和低密度固相含量,加强一级、二级固控,根据需要充分用好离心机。维护钻井液的清洁与稳定。

延长组下部、纸坊组上部为该区块易坍塌层,提高聚合物体系的防塌抑制能力,进一步稳定井壁,克服阻卡。控制密度和含砂量,保持絮凝剂浓度,维持最低固相。钻进至刘家沟组,降低密度,增加黏度,补充2%随钻堵漏剂,防刘家沟组地层井漏,至刘家沟组中部,视钻井液流变性能情况加入0.5%LV-CMC(LV-PAC)将低温低压滤失量降至8 ml。

钻进过程中要注意观察井口返浆情况,观察振动筛上的岩屑返出量、岩屑形状的变化,调节好钻井液的流变性,满足携岩要求,黏度不宜太高,以利于快速钻进,防止钻头泥包及糊井眼。各种材料尽可能以胶液的形式加入,保持各材料有效浓度,勤处理、勤维护达到设计要求,维护钻井液性能的整体稳定,避免因钻井液性能大幅度波动引起井下复杂防止引发井漏、井壁坍塌、卡钻等复杂情况。利用短程起下钻,保证井眼畅通,起钻前循环钻井液清洁井眼,起钻及时灌浆。严格控制起下钻速度,防止抽吸或激动压力造成井涌、井塌、井漏等复杂事故。每次起钻前充分循环清扫井眼,打稠浆封闭下部井段,保证井眼畅通。如果井下出现复杂迹象,应提前转化为强抑制强封堵钻井液体系。进入刘家沟底界100 m 前,逐步处理钻井液,稳定钻井液性能,转换钻井液体系。

斜井段的处理应以控制石千峰、石盒子组井径扩大,垮塌为主,钻进至石千峰后,做承压堵漏,提高上部地层承压能力,为后期提高钻井液密度做准备。

视钻井液流变性能情况加入0.5%LV-CMC 及2%KFT 将FLAPI降至5 ml,各种材料尽可能以胶液或剪切漏斗的形式加入,维护钻井液性能的整体稳定。强化四级固控的使用,严格控制有害固相,含砂量小于0.3%,降低有害固相。保证振动筛、除砂除泥器、离心机运转正常,严格控制钻井液中的劣质固相含量。

进入石盒子地层,保持钻井液较强的抑制性、低滤失性及良好的泥饼质量。注意防塌剂的含量,并配合其它处理剂改善钻井液的流变性能,滤失量降至小于4 ml,并使泥饼薄而坚韧。石盒子组泥岩容易引起坍塌发生阻卡,钻井液漏斗黏度保持在(50～70)s,垮塌严重时(60～80)s或更高,每钻进一个单根通划(1～2)遍,及时破坏岩屑床,提高携岩效率。加入足量的防塌降滤失剂,及时补充沥青类处理剂,一是提高钻井液的抑制性,防止泥岩吸水膨胀;二是加大防塌材料用量,提高滤饼强度;三是尽量降低钻井液的滤失量,减少滤液向地层的侵入;四是根据实际情况,选择适当的钻井液密度提供有效应力支撑井壁;五是在开泵和起下钻过程中,要平稳操作,减小钻具对井壁撞击,减少压力激动,尽量不定点循环,采用合理流变参数和排量,避免水力冲蚀井壁,

斜井段钻井液要注意防止形成虚厚泥饼,防止缩径卡钻。钻进期间通过调整钻井液中的组分,形成薄、致密、光滑的泥饼,同时加入适量润滑剂来降摩减扭,提高润滑性能,减缓“托压”现象,防止黏附卡钻,保证定向滑动钻进。根据已施工水平井、大斜度井经验及岩屑运移特点,环空返速是净化井眼的关键,确保钻井液泵排量不低于30 L/s,环空返速不低于1.2 m/s。同时加强钻井液性能的控制,提高钻井液携屑能力。每钻进100 m～150 m(或纯钻时间20h～30h),短起下井段长度150 m～200 m,清除岩屑床,下钻遇阻不超过l00k N,禁止硬砸硬压,造斜点以下,严格控制下钻速度,预防卡钻事故。

下技套前通井要在高膨润土含量高黏切封井浆中加入4%塑料小球封大井斜段并起钻干通,无明显遇阻卡显示方可进行下套作业。下套管过程中,在套管内灌入稀释后的泥浆并且至少中途循环两次,每次循环不少于30 min,防止下套管过程中静切力过大,造成开泵困难或开泵蹩漏地层,给固井施工带来隐患。固井及时排放返出的混浆及水泥浆,回收未污染二开钻井液。

三开水平段通过补充润滑剂,确保钻井液润滑性能良好,摩阻系数小于0.06,通过及时进行短起下(100-150 m)和增大泵排量等措施处理,破坏岩屑床保证井眼畅通,缩短施工周期。钻遇连续大段泥岩、炭质泥岩、煤层等不稳定地层时,应及时混入储备的二开高膨润土含量钻井液,适当提高钻井液密度,如需要继续钻进,应补充封堵防塌材料,及时调整钻井液性能,提高漏斗黏度及动切力,以利于钻屑携带及井壁稳定。

钻完进尺后应适当提高钻井液黏度和切力,补充润滑剂并充分循环清洗井眼,清除井内钻屑和浮泥饼,确保井眼畅通,减少储层浸泡时间。下套管前可采用封井浆封井,提高封井浆润滑性,确保施工顺利。

三开要求钻井液体系与储层有较好的配伍性,各项化学组份不对储层产生伤害,其滤液不与储层流体发生沉淀和乳化反应,保证产能评价。