錦州25－1南油田生產(chǎn)井起鉆難的原因分析

王洪偉 （中海油服油田化學(xué)事業(yè)部塘沽基地，天津300452）

王昌軍，吳宇 （長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州434023）

根據(jù)渤海油田的長遠(yuǎn)目標(biāo)規(guī)劃，2020年將達(dá)到4000×104t的宏偉產(chǎn)量目標(biāo)，要維持3000×104t的產(chǎn)量并沖上更高的新臺階，需對老油田和渤海中小型油氣田的開發(fā)進(jìn)行調(diào)整。其中位于渤海遼東灣海域的錦州25－1南油田作為主力油田之一儲量可觀。但該區(qū)塊目前在二開鉆井作業(yè)中，12in部分井段起下鉆阻卡嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了鉆井時效，成為制約渤海油田再提速的重要瓶頸之一。筆者研究分析了錦州25－1南油田生產(chǎn)井起鉆難的原因，對渤海油田其他大斜度大位移井鉆井提效具有重要指導(dǎo)意義。

1 起鉆難的地層因素分析

1．1 地質(zhì)分層及地層特征

錦州25－1南油田揭示的地層，自上而下分別為第四系平原組 （Qp），新近系明化鎮(zhèn)組 （Nm）和館陶組 （Ng），古近系東營組 （Ed）和沙河街組 （Es），含油層系發(fā)育于古近系沙河街組。

選取JZ25－1SA24H井，利用X射線衍射儀對不同井深的巖屑進(jìn)行了巖性分析，結(jié)果如表1所示。該井井深1470m以上處黏土礦物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，其中1800～1900m井段處黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)62．14%，說明該地層泥巖容易水化膨脹，從而易造成井壁不穩(wěn)，出現(xiàn)垮塌、擴(kuò)徑等現(xiàn)象。

表1 JZ25－1SA24H井不同井深巖屑黏土礦物分析

1．2 起鉆難的地層原因分析

2）裸眼段攜砂困難，倒劃眼起鉆困難：Nm組地層造斜30～40°，Ng組及Ed組上部地層段穩(wěn)斜，Ed組下部及Es組地層造斜至85～90°，穩(wěn)斜段及下部造斜段鉆進(jìn)時返砂量少；Ng組底礫巖層、Ed組砂泥巖互層、Es組砂泥巖互層倒劃眼起鉆困難。

2 井徑變化引起的起鉆難原因分析

JZ25－1S平臺探井上部明化鎮(zhèn)組、館陶組地層鉆進(jìn)均是采用的海水膨潤土漿，井下均存在不同程度的井徑擴(kuò)大，電測下鉆不到底的現(xiàn)象。圖1、2分 別 為 JZ25－1S－2 井、JZ25－1S－3井井徑曲線圖。

由圖1、2可知，上部明化鎮(zhèn)組、館陶組井段井徑擴(kuò)大明顯，JZ25－1S－2井、JZ25－1S－3 井 的 最 大井徑均在套管鞋或者套管鞋下幾十米處。其中最大井 徑 達(dá) 到 了20．90in（鉆 頭 尺 寸12．25in），井徑擴(kuò)大率高達(dá)70．61%，形成 “大肚子”井眼，導(dǎo)致巖屑在 “大肚子”里形成回流，難以被帶出地面。

圖1 JZ25－1S－2井井徑曲線

圖2 JZ25－1S－3井井徑曲線

3 常用鉆井液應(yīng)用分析

隨著大斜度大位移井的逐漸推廣，用于鉆井的泥漿體系也需要做出調(diào)整以應(yīng)對各種井下復(fù)雜情況。對于井斜角大于55°的易垮塌井段，要求鉆井液體系滿足較低的漏斗黏度以便更好地擾動巖屑床，有利于井眼凈化；較高的低剪切速率黏度，能夠增強(qiáng)體系懸浮和攜砂能力；較強(qiáng)的抑制性 （較低的土般土質(zhì)量濃度），能夠有效地抑制泥巖水化膨脹，有助于井壁穩(wěn)定［1］。

錦州25－1南油田常使用PEM、PEC鉆井液體系，選取JZ25－1B6h井、JZ25－1B1h井分析鉆井液在20．90in井段內(nèi)的性能。

3．1 PEM鉆井液體系的應(yīng)用

PEM鉆井液是一種強(qiáng)抑制性的聚合物、氯化鉀、聚合醇 （PF－JLX）鉆井液，能有效抑制鉆屑的分散和造漿，防止井壁坍塌，保證井眼穩(wěn)定和井下安全［2～4］。常用于強(qiáng)水敏性復(fù)雜地層、大斜度大位移井中下部井眼段的作業(yè)。

圖3給出了JZ25－1B6h井PEM體系的漏斗黏度 （μf）、低剪切速率黏度 （2NΦ3－NΦ6）、土般土質(zhì)量濃度 （CMBT）隨井深變化的曲線。PEM鉆井液體系為了獲得較高的低剪切速率黏度，必然會導(dǎo)致泥漿的漏斗黏度及表觀黏度上升，這不利于大斜度井的攜砂及紊流沖刷，當(dāng)降低漏斗黏度及表觀黏度時，低剪切速率黏度也會隨之下降?？偟恼f來，PEM體系雖然具有良好的抑制性，但動切力較低，剪切黏度較小，對于攜巖不利。

圖3 JZ25－1B6h井PEM體系的物性隨井深變化曲線

3．2 PEC鉆井液體系的應(yīng)用

PEC鉆井液體系中加入了一種有機(jī)正電膠材料PF－JMH－YJ，這種由陽離子單體合成的聚合物帶有很強(qiáng)的正電荷，通過中和黏土礦物表面負(fù)電荷使其壓縮雙電層，從而減少黏土水化膨脹的可能性，達(dá)到抑制的效果［5］。但是相比PEM鉆井液體系，PEC鉆井液體系的抑制性能仍然不夠。

圖4給出了JZ25－1B1h井PEC鉆井液體系的漏斗黏度 （μf）、低剪切速率黏度 （2 NΦ3－NΦ6）、土般土質(zhì)量濃度 （CMBT）隨井深變化的曲線。PEC鉆井液體系的低剪切速率黏度較高，有較好的懸浮和攜砂能力。但是漏斗黏度過高，可能形成不流動層，不利于沖刷攜砂；另外，PEC鉆井液體系抑制性不夠，土般土質(zhì)量濃度上升，導(dǎo)致黏度不好控制，振動篩返出軟泥巖。

圖4 JZ25－1B1h井PEC體系的物性隨井深變化曲線

4 結(jié)論

經(jīng)過對比分析，認(rèn)為JZ25－1S區(qū)塊在鉆進(jìn)過程中返砂少蹩扭矩、蹩鉆的原因主要是：

1）明化鎮(zhèn)組、館陶組以砂巖夾少量泥巖為主，成巖性較差且疏松，采用土般土漿鉆進(jìn)形成了 “大肚子”井眼，上返速度明顯降低，大量鉆屑會滯留在大肚子里，如果鉆井液的抑制性差，就會形成大量的泥球，導(dǎo)致蹩鉆蹩扭矩。

2）PEM鉆井液體系具有良好的抑制性，但動切力較低，剪切黏度較小，攜巖不利。

3）PEC鉆井液體系的攜巖效果優(yōu)于PEM鉆井液體系，但由于抑制性不足，后期的流變性難以控制，黏切增高后亦不利于沖刷攜砂。

本文屬中海油田服務(wù)股份有限公司項(xiàng)目 （G1117CS－A21C035）產(chǎn)出論文。

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［2］劉慶旺，高大鵬，徐博韜．PEM鉆井液體系性能評價與應(yīng)用 ［J］．科學(xué)技術(shù)與工程，2009，9（11）：3060～3062．

［3］耿鐵，孫東征，張榮 ．BZ34－2EP－P1S井鉆井液技術(shù) ［J］．鉆井液與完井液，2005，22 （5）：68～71．

［4］黃珠珠，蒲曉林，董學(xué)成 ．關(guān)于儲層保護(hù)的鉆井液技術(shù) ［J］．化工時刊，2008，22（7）：65～68．

［5］王偉，李國釗，于志杰．PEC有機(jī)正電膠鉆井液體系在BZ 25－1油田的應(yīng)用 ［J］．中國海上油氣，2006，18（1）：49～51．