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B国Syl气田Sy125井钻井液技术

文档作者：刘海鹏1 王本利1 赵黎明1 李希君1 洪航海1 王伟1 吴万华2 文档来源： 1．中国石化集团胜利石油工程有限公司钻井工程技术公司2．华北油田公司技术监督检验处，		点击数：	更新时间： 2024年02月26日
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第34卷第3期钻井液与完井液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国Syl气田Syl25井钻井液技术
刘海鹏1， 王本利1， 赵黎明1， 李希君1， 洪航海1， 王伟1， 吴万华2
(1．中国石化集团胜利石油工程有限公司钻井工程技术公司，山东东营257064；2．华北油田公司技术监督检验处，河北任丘062552)
刘海鹏，王本利，赵黎明，等，B国Syl气田Syl25井钻井液技术[J]．钻井液与完井液，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国Svl气田地质结构复杂，在已布的21口井中，钻井过程中卡钻9口井，报废7口井，出现各种复杂23次。
为了能够更好地开发Syl气田，B国国家天然气田有限公司与中石化合作，在Syl气田布井4 I：3，Syl25井是合作的第一I=1井。
Syl25井设计井深3 200 m，实际完钻井深3 560 m。通过室内试验模拟，优选不同体系以应对不同开次地层。施工过程中，
通过适当提高膨润土含量和抑制能力，避免粉砂岩钻进振动筛大量跑浆问题；保持良好的流型冲刷井壁，并辅以工程划眼，
克服了svl区块砂岩段的瞬间小井眼问题；选用胺基聚醇钻井液体系应对syl区块四开井段井壁稳定问题。在设计基础上，
配合钻井、地质加深钻进至3 560 ITI，钻探开发了3 200～3 560 m井段，该井段是B国钻井史上从未钻探地层，获得了该
井段地质岩性资料，并在该井段额外发现7套高产气层，完钻测试收获日产量为6．4×10’m3／d的工业气流。
关键词粉砂岩；页岩垮塌；胺基聚醇．KCI钻井液体系；砂岩瞬间小井眼；Syl25井
中图分类号：TE254．3 文献标识码：A 文章编号：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气田位于savma盆地的南部中心部位，
trura高原的西缘，在B国首都东北约100 km，构
造为南北不对称的背斜构造。该区块隶属于B国
国家天然气田有限公司，地质结构复杂。经调查，
第一作者简介：刘海鹏，1979年生，高级工程师，2003年毕业于石油大学(华东)应用化学专业，现在从事钻井液
的现场技术服务和室内研究工作。电话13589449805；E—mail：haipengl@163．corn。
万方数据
第34卷第3期刘海鹏等：B国Syl气田syl25井钻井液技术45
B国国家天然气田有限公司与国内外钻井公司合
作，在该区块布井21口，钻井过程中卡钻9口井，
报废7口井，钻井施工过程中出现各种复杂23次
11-7]。为了能够更好地开发Syl气田，B国国家天然
气田有限公司与中国石油化工集团公司合作，在
Syl气田布井4口，Syl25井是合作的第一口井。
经过前期的精心调研论证，制定详细的施工方案，
并在钻井施工过程中，根据现场实钻情况，及时调
整各项参数，并转换钻井液体系，成功克服了甲方
资料保密导致的资料匮乏、长达2 000 m的粉砂岩
跑浆钻进、地层砂岩瞬间小井眼、页岩垮塌卡钻等
复杂，完成了该井的设计施工。同时在设计的基础
上，继续加深钻进360 m，加深井段是B国钻井史
上从未钻探地层，获得了该井段地质岩性资料，并
在该井段发现多套高产气层隅J 71。
1地质工程概况
Syl区块地层岩性属河流性沉积，井深1 31)0
m以上砂岩粒径为0．0l～O．1 mm，属粉砂岩范畴。
1 300～2 000 m井段为砂岩与泥岩不等厚互层，泥
岩发育欠压实，成岩性差，易造浆；砂岩为0．01～0．1
mm的粉砂岩夹0．1～0．25 mm的细砂岩发育⋯，
实测压力系数为0．99。2 000 3 560 m井段为灰
色细砂岩、粉砂岩与深灰色、灰色页岩不等厚：臣
层，页岩发育硬脆，坍塌周期短，极易水化膨胀；
2 000 3 470 m井段的砂岩为低压高产气层，实测
压力系数为1．02，3 470～3 550 rrl井段为新发现高
压高产气层，实测压力系数为1．25。
Syl25井井身结构如表1所示。
表1 Syl25井井身结构
Syl27井3口井电测曲线，附带少量地质、工程资
料。分析测井曲线，结合地质资料及现场调研，分
析Syl区块钻井施工过程中难点，并以实验室为依
托，针对难点选择体系。
2．1三开井段
三开井段从井径曲线显示，套管鞋至2 000 1TI
井段井眼扩大率负数，已钻井中有4口井在该层段
发生卡钻，2 000～2 600 m井段多处出现“糖葫芦”
井眼，井径扩大率较大，Syl27井三开井段井径曲
线、地质资料、伽马等电测曲线显示，套管鞋至
2 000 m以砂岩发育为主，卡钻点均为砂岩岩性。
2 000～2 600 m井段砂泥岩不等厚薄层，页岩增多。
三开井段难点主要体现在：①开钻前，提供参
考资料有限，仅显示1 300～2 000 1TI井段发生多次
卡钻，且无法提供卡钻原因；②从二开实钻资料显
示，Syl25井地层与已钻井资料差别较大，无邻井
资料参考；③从一开、二开实钻过程中钻遇大段粉
砂岩情况判断，三开钻进过程中，预计粉砂岩依旧
存在；④三开井段下部预计含有大段页岩，页岩段井
壁稳定性差，对钻井液防塌能力提出更高要求。
综上所述，鉴于大量未知因素，计划三开段砂
岩采用聚合物钻井液体系，出现泥岩、细砂岩或页
岩后，转化为聚磺防塌钻井液体系。
2．2 四开井段
四开井段难点主要体现在：①邻井卡钻严重，
持续半年尚未解卡，且受限于技术保密，卡钻原因
不明；②从三开电测曲线判断，四开段砂岩与页岩
不等厚互层发育，井壁稳定性差，垮塌周期短，给
钻井施工及完井作业带来巨大的困难；③材料选择
范围小，当地无法采购材料，沥青类防塌剂软化点
与井底温度不匹配；④地层压力系数未知，3 200
1TI以下无钻探记录，无资料参考；⑤从电测队得
到信息，四开段电测成功率低，电测卡电缆、仪器
频繁发生。
综上所述，计划四开段采用防塌抑制能力较强
的胺基聚醇钻井液体系，并控制高黏度高切力以增
强钻井安全系数。
3现场钻井液技术
2 难点分析及体系选择3．1一开(o～196 m)
施工前期，甲方提供资料为Syll7、Syll8和一开采用预水化好、浓度为10％的膨润土浆
万方数据
46 钻井液与完井液2017年5月
开钻，并保持钻井液黏度不低于60 S钻进，以保
证上部流砂地层的安全钻进。完钻后，用10％的
高浓度膨润土浆封井，保证套管顺利到位。
3．2二开(196～956．6m)
二开540 m后开始出现泥岩夹层，920 m后为
纯泥岩。
二开选用聚合物钻井液体系，基本配方
为：(5％～7％)膨润土+(0．2％～0．3％)纯碱+
(0．2％～0t3％)烧碱+(03％～0．5％)聚丙烯酰胺+
(2％～3％)淀粉。采用一开黏度较高的膨润土浆开
钻，以保证套管鞋处安全。随着井深的增加，逐步
转换为聚合物钻井液体系，发现泥岩后，开始调控
滤失量，将中压滤失量降至10 mL，并将黏度控制
在45～50 S，以保证井下安全，并加大聚合物含量
至0．4％～0．5％，以有效控制地层造浆。控制密度
为1．12～1．13 g／cm3，以保证体系清洁。
二开井段钻遇大段粉砂岩，粒径为0．0l～0．1
mm，堵塞0．125～0．18 mm筛布孑L隙，振动筛跑浆
严重。现场通过提高膨润土含量至70 g／L及增大
聚合物含量至0．5％的方式，对粉砂岩颗粒及时包
裹，以增大粉砂岩颗粒直径，有效解决了粉砂岩井
段钻井过程中跑浆问题，并保证了钻井液清洁。
3．3三开(956．6～2 600 m)
三开钻遇地层为Upper marine shale、Bokabil
和Bhuban，套管鞋至1350 m井段砂岩发育，砂岩
以粉砂岩及细砂岩发育为主，跑浆严重。l 350～
2 593 m井段砂泥岩互层发育，泥岩偏软，随着井
深的增加，泥岩逐渐变硬，砂岩颗粒发育逐渐变大，
2 250 m至井底砂岩夹层颗粒达到细砂岩级别，泥
岩发育为页岩。
三开选用聚磺防塌钻井液体系，基本配方为：
(5％～7％)膨润土+(0．2％～0．3％)纯碱+(0．2％～
0．3％)NaOH+(0．3％～0．5％)PAM+1％PAC—LV+
0．5％聚合物降滤失剂JZC+2％SMP．1+3％FT-l+
(3％～5％)QS．2。三开粉砂岩段钻进，采用二开
方式，采取高膨润土含量、高聚合物含量钻井液钻
进，经钻井液有效包裹后，粉砂岩颗粒变大，解决
了粉砂岩跑浆问题。
钻进至井深1 362 m时，钻时1～2 min／m，日
补充量为40～50 m3／d，通过岩屑录井及电阻率
值实时监测，地层岩性为大段粉砂岩，主要成分为
石英，含少量长石及暗色矿物。接立柱前倒划眼至
井深1 357 m时憋停顶驱，泵压未见明显异常，上
提16 t遇卡，下放24 t未解卡，开泵正常，下压
32 t解卡。划眼正常后接立柱，钻进至井深1 367
m，上提不到0．5 m遇阻，划眼困难。继续钻进至
井深1 390 m，岩性未发生变化，新钻井眼上提遇
阻，倒划眼扭矩较大，部分点划眼困难，泵人20
m3用膨润土配制的滴流高黏稠塞，返出后岩屑未
见明显变化，井下未见明显改善。起钻检查钻具，
钻头及满眼扶正器起出后较干净，无泥巴附着。经
调查，该区块井在1 300～2 000 m井段频发卡钻，
决定开始处理钻井液。处理前，钻井液密度为1．12
g／cm3，漏斗黏度为35 S，塑性黏度为6 mPa·S，动
切力为2．5 Pa，静切力为1／4 Pa／Pa，滤失量为30
mL，膨润土含量为40 g／L，在保证冲刷能力不变
的条件下，通过加人PAC—LV的方式，将滤失量降
至15～18 mL，再将滤失量降至5 mL，井下情况
未见好转改变，判断通过调整体系滤失量无法解决
井下的砂岩瞬间小井眼问题。鉴于复杂地层纯砂岩
发育，尝试提高封堵能力以改善泥饼质量，通过集
中加入封堵材料超细碳酸钙、超低渗处理剂和单向
压力封闭剂的方式封堵砂岩段孑L隙，井下未见好转，
通过调整体系封堵性能无法解决井下的砂岩瞬间小
井眼问题。判断为地层的应力释放，可通过加入铵
盐的方式，调整钻井液流型，将钻井液黏度从45 S
降至35 s，动塑比从0．41降至0．22 Pa／(mPa·S)，
以加大对井壁冲刷，增大井眼扩大率，同时强化并
加密工程划眼的方式解决井下砂岩瞬间小井眼问
题。该情况持续井段1 362～2 300 m，砂岩遇阻严
重，砂岩钻时为1～2 min／m，倒划眼为2～5 min／m，
泥岩基本没显示，倒划眼后，短程起下钻无显示。
井深2 300 m以后砂岩瞬间小井眼问题不明显。
发现页岩后，及时将体系转换为聚磺防塌钻井
液体系，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将体系滤失量控制在
6 mL以内，用PAM及烧碱配制胶液，维护密度
在1．14～1．15 g／cm3，黏度为50～55 S，动塑比为
0．38～0．42 Pa／(mPa·S)钻进，以保证井下安全。
3．4 四开(2 600～3 560 111)
开钻地层为Bhuban，为该井目的层，地层实
钻岩性为灰色细砂岩与深灰色、灰色页岩不等厚互
万方数据
第34卷第3期刘海鹏等：B国Syl气田syl25井钻井液技术47
层，页岩成岩性较好，地质标定为轻微硬脆性页岩，
易垮塌，该区块四开井段卡钻频繁。
四开选用的胺基聚醇体系开钻，基本配：号
为：(3％～5％)膨润土+(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％)铝基聚合物防塌剂DLP+I％JZC+(3％～5％)
QS．Z。开钻前，在套管内处理钻井液，在三开钻
井液基础上，开启离心机将膨润土含量降到32 g／L，
补充I％SMP一1、2％FT_1，再用JZC将滤失量降至
3 mL以内，循环均匀后，一次性加入0．5％AP一】，
转换为胺基聚醇钻井液体系，再四开钻进。钻进过
程中，逐步补充水化好的膨润土浆，在提高造壁眭
的同时，逐步将动塑比从0．21 Pa／(mPa·S)提至0．48
Pa／(mPa·S)，以保证在页岩段钻进过程中，降低
钻井液对井壁的冲刷，维护井壁稳定。随着井深的
增加，发现井壁掉块依旧存在，且岩屑中掉块含量
未见明显减少，钻进至井深2 780 m时，再次补充
3％磺化沥青和1．5％铝基聚合物防塌剂DLP，并
将中压滤失量降至2 mL，高温高压滤失量降至8．6
mL(120℃)，岩屑掉块未见明显变化。为了保证
井下安全及后期施工的顺利，现场经大量小型实验
验证，决定将体系转换为胺基聚醇一KCI强抑制钻
井液体系，并在井深2 850 m处成功转型，一次性
向体系中补充7％KCl的主处理剂，再微调流型及
滤失后，振动筛掉块消失，转型后钻井液密度为
1．17 g／cm3，黏度为55 S，塑性黏度为16 mPa·S，
动切力为6．5 Pa，静切力为2／6(PaJPa)，滤失量为
2．2 mL，膨润土含量为28 g／L，维护该性能钻进，
及时补充材料消耗，以保证体系中主处理剂AP—l
和KCl的有效含量，保证井壁稳定，顺利钻穿四
开设计井段。应地质要求，继续加深钻进井深360
m，通过将超细碳酸钙加量提至6％的方式，有效
的保护了油气层，顺利发现多套新储层，由于新储
层压力系数较高，提钻井液密度至1．26 g／cm3，保
证井控安全。完钻后，在井浆中加入2％液体润
滑剂RH一3封井，电测、下套管顺利。完钻钻井
液密度为1．26 g／cm3，黏度为58 S，塑性黏度为18
mPa·S，动切力为8 Pa，静切力为3／8(Pa／Pa)，
滤失量为2mL，膨润土含量为30 g／L。
由表2四开段井径数据可以看出，转换为胺基
聚醇．KCl强抑制钻井液体系后，井径扩大率降低，
井壁稳定性增强，说明胺基聚醇一KCI强抑制钻井
液体系能够满足四开井段井壁稳定需求。
表2 Syl25井四开井径数据表
井深／m井径／mm 井深／m井径／mm 井深／m井径／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认识与建议
1．适当提高膨润土含量和包被能力，能够有效
包裹粉砂岩颗粒，增大粉砂岩直径，避免粉砂岩钻
进过程中振动筛大量跑浆问题。
2．保持良好的钻井液流型冲刷井壁，并辅以工
程划眼，可以解决Syl区块砂岩段的砂岩瞬问小井
眼问题，避免卡钻事故的发生。
3．胺基聚醇钻井液体系无法满足该区块四开井
段井壁稳定要求，转换为胺基聚醇一KCI钻井液体
系后，抑制能力得到增强，能够有效解决Syl区块
四开井段井壁稳定问题，保证四开段施工顺利进行。
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(收稿日期2017．3．4；HGF=1605F5；编辑付胡颖)

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