快速钻井液技术在海拉尔盆地的应用研究

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1、石油机械CHINAPETROLEUMMACHINERY2011年第39卷第6期●钻井新技术快速钻井液技术在海拉尔盆地的应用研究杨宇平金波蒋欢于兴东张坤谈心孙金声江四清(1．中国石油集团钻井工程技术研究院2．海拉尔石油勘探开发指挥部3．大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院4．中国石化集团国际石油勘探开发有限公司5．中国石油长城钻探工程公司钻井液分公司)摘要海拉尔区域井中上部地层造浆严重，易形成泥环，导致严重阻卡，中下部地层可钻性差，研磨性强，导致钻井机械钻速低、钻井周期长，下部地层易发生井壁垮塌、严重掉块等现象，严重影响海拉尔区域勘探开发进程。为此，

2、采用快速钻井液技术在海拉尔盆地乌126～88井进行了现场提高机械钻速试验。结果表明，快速钻井剂与现场所用的两性复合离子钻井液体系具有良好的配伍性，对钻井液常规性能及流变性没有影响，且有效解决了井壁失稳以及起下钻过程中的阻卡问题，试验井段井径规则，平均机械钻速提高23．31％以上，有效缩短了钻井周期。关键词快速钻井剂机械钻速井壁稳定海拉尔盆地海拉尔盆地是大庆油田勘探开发的重点区域，1．2KSZJ对岩,his度的影响也是重要的油气资源接替区，其主要地质特点为：采用单轴、三轴应力试验测试岩心在钻井液中中上部地层(700—1200in)粘土矿物含量高，泥

3、浸泡不同时间的强度变化。结果表明，在未添加岩层易膨胀、强分散，造浆严重，易形成泥环，导KSZJ的钻井液中浸泡，岩心强度随浸泡时间的延致严重阻卡；中下部地层(1200～2000m)以砂砾长而逐渐降低；在KSZJ钻井液中浸泡30s，岩心岩为主，泥岩胶结致密坚硬，可钻性差、研磨性强；强度随着浸泡时间的延长而快速降低，并且增大试下部地层(>2000In)蒙脱石含量高，泥岩吸水易验围压有利于岩心强度随时间变化的拐点值减小，膨胀，发生井壁垮塌、严重掉块等现象；钻井过程有利于钻进过程中快速有效破岩。进一步利用水射中要钻遇多种复杂地层，存在地层压力、地层状态、流

4、钻井模拟试验装置，采用~90mmPDC钻头在砂岩性和地层分层深度等不确定因素，限制了钻井速岩上模拟钻进，探讨在两性复合离子钻井液中添加度，严重影响了海拉尔区域勘探开发进程¨。针对不同质量分数KSZJ前后钻井速度的变化规律。结上述问题，采用快速钻井液技术在海拉尔盆地乌126果表明，KSZJ质量分数达到0．5％时，平均机械钻—88井进行了现场提高机械钻速试验。速提高29．2％，有利于提高破岩效率。1．3KSZJ对井壁稳定性的影响1室内研究单轴应力试验测试的高、中、低渗透率的天然岩心在KSZJ钻井液中浸泡12h后岩心强度的变化1．1快速钻井剂分子结构情

5、况如表1所示。表中∞为KSZJ的质量分数，K快速钻井剂(KSZJ)分子具备强吸附基团，为岩心渗透率，t为浸泡时间，P为单轴抗压强度。有较长的多官能团分子链及烃基侧链，既能提高定由表可见，KSZJ钻井液浸泡的岩心单轴抗压强度向吸附能力，又能在吸附钻具、钻屑和井壁后使其明显比没有添加KSZJ钻井液浸泡的岩心强度高，润湿性能从强亲水向弱亲水方向转变。说明KSZJ有利于井壁稳定。}基金项目：中国石油天然气集团公司应用基础研究项目“清洁钻头提高钻速钻井液技术研究”(06A20403)；中国石油天然气集团公司科学研究与技术开发项目“钻井液润湿性与粘土吸附影响

6、钻井速度的机理研究”(2008A一2300)和“清洁钻头提高机械钻速钻井液技术”(2008G一5207)。快速钻井液及制造工艺已获国家专利，专利号：ZL200710304483．4。2011年第39卷第6期杨宇平等：快速钻井液技术在海拉尔盆地的应用研究表1天然岩心在KSZJ钻井液中浸泡12h的强度变化善，有利于提高机械钻速。w，t7p，w／K／t，n，％(10～m．)hMPa％(10～m)hMt-P,aO5．23043．40．0190．24l238．6O72．78039．00．54．98l228．3O193．62036．30．583．34l237

7、．8O4．761219．9O．5190．17l240．6083．00l228．8图1加入KSZJ前振动筛返出钻屑颗粒2现场应用2．1工程简况2008年9月24日，用~229．0mm钻头R4624钻乌126—88井至井深806．48m(伊二十三段；灰色泥岩、厚砂岩夹黑色煤层；钻井液体系为两性复合离子钻井液；钻井液性能：密度1．09g／cm，粘度54S，失水3．8mL，初／终切力3．0Pa／6．5图2加入KSZJ后振动筛返出钻屑颗粒Pa，塑性粘度23mPa·s)。加入0．8t快速钻井处2．3．2与邻井井身质量对比理剂(按1个循环周加入)，加入后钻井液

8、基本性海拉尔区域由于地质条件复杂，井壁易垮塌，能稳定。从振动筛返出的钻屑颗粒不粘结，大小规致使井径变化比较大，存在“糖葫芦”井眼。整均匀