CN106639933A - 高含盐膏层区块用钻井液的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高含盐膏层区块用钻井液的处理方法，利用淡水聚合物钻井液进行钻进，包括以下步骤：(1)利用淡水聚合物钻井液溶解地层中盐，并使其氯离子含量保持在5‑7万mg/L的欠饱和状态；(2)钻遇盐膏层加入PH值调节剂，使得钻井液的PH值保持为9‑10；(3)钻遇盐膏层加入PSC控制粘度为30‑45s；(4)钻遇盐膏层时保持钻井液密度为1.17‑1.22g/cm3；(5)钻遇盐膏层时保持膨润土含量40‑50g/L；(6)加入防塌降滤失剂，保持所述防塌降滤失剂的质量含量保持在0.4‑0.5％。本发明钻盐膏层采用低粘切、高失水钻井液，可提高机械钻速；还减少了盐膏层防塌降滤失剂加入量；钻井液具有良好的流变性，增加了其对井壁冲刷能力，使得井形成一定的扩径，减少盐膏层蠕变缩径引起的下钻阻卡现象。
Description
技术领域
本发明属于钻井液处理领域，尤其是涉及一种高含盐膏层区块用钻井液的处理方法。
背景技术
盐膏层是以盐或石膏为主要成分的地层，是钻井过程中经常遇到的地层，比如说，吐哈油田西部神泉、胜南、雁木西等区块施工井第三系地层中含大量盐膏、纯盐层、膏质泥岩层。盐膏层地块钻进施工时对常规钻井液污染严重，盐膏侵入使钻井液急剧变稠，膏质泥岩吸水膨胀或塑性变形,造成缩径、井塌并存,形成糖葫芦井眼,极易发生起下阻卡严重或卡钻事故、电测遇阻、固井憋泵等井下复杂情况。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种高含盐膏层区块用钻井液的处理方法，以克服现有技术的不足，钻盐膏层采用低粘切、高失水钻井液，可提高机械钻速；还减少了盐膏层防塌降滤失剂加入量；钻井液具有良好的流变性，增加了其对井壁冲刷能力，使得井形成一定的扩径，减少盐膏层蠕变缩径引起的下钻阻卡现象；安全快速钻穿盐膏层，确保钻井顺利。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
高含盐膏层区块用钻井液的处理方法，利用抗盐聚合物钻井液进行钻进，在钻至高含盐膏层区块时，包括以下步骤：
(1)利用淡水聚合物钻井液溶解地层中盐，并使其氯离子含量保持在5-7万mg/L的欠饱和状态，使得所述淡水聚合物钻井液利用地层中的盐转化为抗盐聚合物钻井液；
其中，所述淡水聚合物钻井液包括以下组分：除钙剂膨润土、抗盐处理剂和水；
进一步的，所述淡水聚合物钻井液包括以下以质量百分数计的组分：除钙剂0.1％-0.2％，膨润土6-8％，0.3-0.6％抗盐处理剂，余量为水；
所述除钙剂的加入量可保证所述钻井液中钙离子控制在400mg/L以内；钙离子过高再加入纯碱等处理剂时易放生碳酸根污染，造成泥浆性能不稳定产，泥浆易产生气泡。
所述抗盐处理剂的浓度不易过大，若浓度过大会造成钻井液粘度和切力升高造成井壁循环、钻进时冲刷井壁效果差，砂泥岩井段(此井段包括岩盐层、盐膏层、膏泥岩层，易含有砂质泥岩)泥饼虚厚，本发明采用的所述抗盐处理剂的浓度能够使得所述钻井液的粘度和切力均不会太高，保证的钻进时钻井液对井壁的冲刷效果；
(2)钻遇盐膏层时加入PH值调节剂，使得所述钻井液的PH值保持为9-10；
由于钻遇岩盐层，膏泥岩层、盐膏层时钻井液PH值易降低，而PH值降低会造成钻井液性能不稳定，抗污染能力弱，PH值过高钻井液易产生气泡，影响泵上水效率，同时钻井液维护处理量较大，因此，本发明中将所述钻井液的PH值维持在9-10，可保证钻井液性能稳定的同时保持强的抗污染能力；
(3)钻遇盐膏层时加入PSC控制粘度为30-45s；
钻遇盐膏层、岩盐层时，此粘度范围既能满足悬浮携岩的能力，又能起到冲刷井壁，防止缩径，同时钻井液维护处理量小；
(4)钻遇盐膏层时保持所述钻井液密度为1.17-1.22g/cm3；
由于盐膏层，膏岩砂泥岩层岩屑易溶于钻井液中造成钻井液密度偏高，钻井液密度控制是通过加入抗盐处理剂，配置浓度在0.3-0.6％稀胶液和固控设备离心机的使用，利用化学与物理相结合的方法，控制钻井液密度在有效范围内。
(5)钻遇盐膏层时保持膨润土含量40-50g/L；
若所述膨润土含量过低，会造成钻井液性能不稳定，悬浮携岩能力弱，易造成井下复杂；膨润土含量过高，使在钻井液中溶解的地层盐与粘土作用,使钻井液受到污染。钻井液固相含量越高,盐的污染越严重,甚至使钻井液固相处于聚结、絮凝状态(豆腐块状),造成卡钻事故；针对盐膏层区块的区域特性，本发明选择的膨润土含量能够保证钻井液性能稳定的同时
(6)钻遇盐膏层时加入防塌降滤失剂，保持所述防塌降滤失剂的质量含量保持在0.4-0.5％；
所述步骤(2)-(6)无先后顺序。
进一步的，所述抗盐处理剂包括A组分和B组分，所述A组分和所述B组分的质量比为2：1-3:1，所述A组分为NH4-HPAN，所述B组分为ZNP-1、PAC-LV或CMC-LV中的至少一种。
进一步的，所述除钙剂为纯碱或CaHCO3，所述除钙剂不能加量过大，防止发生钻井液碳酸根污染。
进一步的，所述PH值调节剂为NaOH或KOH中的至少一种。
进一步的，所述步骤(6)中的所述防塌降滤失剂为PAC-LV、CMC-LV、SN树脂、SPNH、SM P、KJAN中的至少一种。
进一步的，所述高含盐膏层区块用钻井液的处理方法还包括以下步骤：
(7)钻穿盐膏层后，将所述钻井液密度控制在1.23-1.30g/cm3，粘度控制在45-55s，所述防塌降滤失剂的质量含量保持在1-1.5％。
其中，所述步骤(7)中的所述防塌降滤失剂为PAC-LV、CMC-LV、SN树脂、SPNH、SM P、KJAN中的至少一种。
本发明的有益效果如下：
(1)该方法处理钻井液具有现场维护处理简便的好处。
(2)此钻井液处理方法使用钻井液处理剂少，成本低、性能突出盐水钻井液体系的优点，性能稳定能明显减少事故复杂时效。
(3)利用本发明所述的处理方法处理钻井液，可节约钻井液总成本约2万元左右。
(4)钻盐膏层采用低粘切、高失水钻井液，可提高机械钻速。
具体实施方式
除非另外说明，本文中所用的术语均具有本领域技术人员常规理解的含义，为了便于理解本发明，将本文中使用的一些术语进行了下述定义。
在说明书和权利要求书中使用的，单数型“一个”和“这个”包括复数参考，除非上下文另有清楚的表述。例如，术语“(一个)细胞”包括复数的细胞，包括其混合物。
所有的数字标识，例如pH、温度、时间、浓度，包括范围，都是近似值。要了解，虽然不总是明确的叙述所有的数字标识之前都加上术语“约”。同时也要了解，虽然不总是明确的叙述，本文中描述的试剂仅仅是示例，其等价物是本领域已知的。
下述实施例中:
NH4-HPAN来自石家庄华莱鼎盛科技有限公司
ZNP-1来自河南振华实业有限公司
PAC-LV来自濮阳绿洲实业有限公司
CMC-LV来自濮阳市东方贝尔实业有限公司
膨润土来自新疆中非夏子街膨润土有限责任公司
PSC来自吐鲁番市油田主剂厂
SMP来自濮阳绿洲实业有限公司
SN树脂来自石家庄华莱鼎盛科技有限公司
SPNH来自濮阳绿洲实业有限公司
KJAN来自石家庄华莱鼎盛科技有限公司
CMC-LV来自濮阳市东方贝尔实业有限公司
QCX来自吐鲁番市油田主剂厂
KPAM来自濮阳绿洲实业有限公司
高效防卡润滑剂来自石家庄华莱鼎盛科技有限公司
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
试验井位于新疆维吾尔自治区吐鲁番地区神泉区块，属神泉油田神102侏罗系构造，井型为定向井。实际完钻井深为2613m(垂深2582.16m)。
本井为二开定向井，首先一开，Φ375mm钻头钻至505m，下入273.1mm*J55表层套管，下深为504.02m，固井水泥返至地面，固井质量合格。
然后二开钻进，Φ216mm钻头钻至井深1944m开始定向钻进。
Φ216mm钻头钻至井深2613m完钻，下入139.7mm*TP110T/N80油层套管，下深为2611.19m，固井水泥返至800m，固井质量合格。
钻井周期10.37天，建井周期26.13天。该井动用钻机0.68台月，钻机月速3843m/台月，平均机速13.72m/h。
钻井液现场使用情况：
一开0-505m：用清水+纯碱+膨润土配制粘度滴流的泥浆120m3,其中，所述泥浆包括以下质量百分数计的组分：纯碱0.1％，膨润土6％，余量为水，一开钻进时砾石不是特别大,随着双泵的开启,逐渐用清水稀释,以满足携砂。到一开完钻粘度控制在120s左右，一开通井、下套管、固井顺利。
二开505-1950m，采用抗盐聚合物钻井液；二开后,用部分老浆钻塞洗井,排放掉部分污染泥浆,然后大量补充NPAN:ZNP-1＝3:1比例混合的抗盐处理剂,把钻井液转化为淡水聚合物钻井液,760m开始出现盐膏层,利用淡水聚合物钻井液能溶解地层中盐的特点，使钻井液滤液中氯离子含量达到5万mg/L，钻井液体系转化为欠饱和的抗盐聚合物钻井液。保持抗盐处理剂NH4-HPAN：ZNP-1＝3:1，质量浓度为0.3％，在此浓度下所述抗盐处理剂为稀胶液状态，钻进中用纯碱除钙,用烧碱保持pH值9.5；膨润土含量控制在45g/L。使用PSC控制流型，添加质量百分数为0.4％PAC-LV适当控制钻井液的滤失量，粘度控制在30s之间，密度控制在1.20-1.22g/cm3(其中1270-1350m井段膏泥岩、石膏岩性较纯),根据密度的变化和泥浆量的变化,来确定离心机的使用时间，当密度范围超出1.20-1.22g/cm3时开启离心机及时清除有害固相。在1920m后钻穿盐膏层，钻井液体系在1950-2613m井段采用抗盐聚磺钻井液后密度控制在1.28-1.30g/cm3之间、粘度控制在45-55s。
在钻进至1920m时,以PSC和SMP钻井液用磺甲基酚醛树脂控制流型，稳定性能；一次性加入1％单向压力暂堵剂防漏；加2％防塌剂SN树脂、SPNH及0.1％CMC羧甲基纤维素钠盐和2％QCX改善滤饼质量(API滤失量控制在5ml),钻井液体系转变成抗盐聚磺体系,用NPAN:KPAM＝3:1比例维护,用NaOH维护PH值,由于是定向井,加入3％高效防卡润滑剂提高泥浆的润滑性以确保定向施工。钻至井深2613m完钻，后期完井作业顺利。
本井实际消耗钻井液成本为：198616.97元、每米成本为76.01元/m。
其中，盐膏层的钻井时间为4天，以往本区块钻盐膏层的钻井时间为6.5天
钻穿盐膏层后无卡钻、缩径现象。
下表为本发明与2014神泉区块采用现有技术方法处理的钻井液成本对比数据：
| 区块 | 钻井液总成本(元) | 每米成本(元/m) |
| 实施例1 | 198616.97 | 76.01 |
| 2014年神泉区块施工井(平均) | 217911.27 | 80.64 |
| 对比 | -19294.3 | -4.63 |
由上可知，采用本发明的钻井液处理方法，钻井液成本可节省10％左右
下表为本发明与2014神泉区块采用现有技术方法处理的钻井液使用的防塌降滤失剂对比数据：
| 区块 | 防塌降滤失剂消耗量(吨) | 消耗防防塌降滤失剂成本(元) |
| 实施例1 | 6.5 | 44000.8 |
| 2014年神泉区块施工井(平均) | 11.3 | 78849.87 |
| 对比 | -4.8 | -34849.07 |
由上表可知采用本发明的钻井液处理方法，其中防塌降滤失剂的成本能够节省40％左右。
实施例2
试验井位于新疆维吾尔自治区吐鲁番地区胜南区块，属胜南2区块侏罗系构造，井型为定向井。实际完钻井深为2450m(垂深2395.62m)。
本井为二开定向井，首先一开，Φ375mm钻头钻至402m，下入273.1mm表层套管，下深为401.67m，固井水泥返至地面，固井质量合格。
然后二开钻进，Φ216mm钻头钻至井深1453m开始定向钻进。
Φ216mm钻头钻至井深2450m完钻，下入139.7mm*TP110T/N80油层套管，下深为2448.90m，固井水泥返至1200m，固井质量合格。
钻井周期16.58天，建井周期24.5天。该井动用钻机0.82台月，钻机月速4454.55m/台月，平均机速23.96m/h。
钻井液现场使用情况：
一开0-402m：用清水+纯碱+膨润土配制粘度滴流的泥浆120m3,其中，所述泥浆包括以下质量百分数计的组分：纯碱0.2％，膨润土8％，余量为水，一开钻进时砾石不是特别大,随着双泵的开启,逐渐用清水稀释,以满足携砂。到一开完钻粘度控制在120-150s左右，一开通井、下套管、固井顺利。
二开402-1980m，采用抗盐聚合物钻井液；二开后,用部分老浆钻塞洗井,排放掉部分污染泥浆,然后大量补充NPAN:ZNP-1＝3:1比例混合的抗盐处理剂,把钻井液转化为淡水聚合物钻井液,920m开始出现盐膏层,利用淡水聚合物钻井液能溶解地层中盐的特点，使钻井液滤液中氯离子含量达到6万mg/L，钻井液体系转化为欠饱和的抗盐聚合物钻井液。保持抗盐处理剂NH4-HPAN：ZNP-1＝2：1质量浓度为0.6％，在此浓度下所述抗盐处理剂为稀胶液状态，钻进中用纯碱除钙,用烧碱保持pH值9.5；膨润土含量控制在45g/L。使用PSC控制流型，添加质量百分数为0.4％CMC-LV适当控制钻井液的滤失量，粘度控制在45s之间，密度控制在1.17-1.22g/cm3(其中1000-1450m井段膏泥岩、石膏岩性较纯),根据密度的变化和泥浆量的变化,来确定离心机的使用时间，当密度范围超出1.22g/cm3时开启离心机及时清除有害固相。在1980m后钻穿盐膏层，钻井液体系在1980-2450m井段采用抗盐聚磺钻井液后密度控制在1.22-1.25g/cm3之间、粘度控制在45-55s。
在钻进至1980m时,以PSC和SMP，稳定性能；一次性加入1％单向压力暂堵剂防漏；加2％防塌剂SN树脂、SPNH及0.2％CMC羧甲基纤维素钠盐和2％QCX改善滤饼质量(API滤失量控制在5ml),钻井液体系转变成抗盐聚磺体系,用NPAN:KPAM＝3:1比例维护,用NaOH维护PH值,由于是定向井,加入3％高效防卡润滑剂提高泥浆的润滑性以确保定向施工。钻至井深2450m完钻，后期完井作业顺利。
本井实际消耗钻井液成本为：214941.26元、每米成本为87.73元/m。
其中，盐膏层的钻井时间为5.2天，以往本区块钻盐膏层的钻井时间为7.5天
钻穿盐膏层后无卡钻、缩径现象。
下表为本发明与2014胜南区块采用现有技术方法处理的钻井液成本对比数据：
| 区块 | 钻井液总成本(元) | 每米成本(元/m) |
| 实施例2 | 214941.26 | 87.73 |
| 2014年神泉区块施工井(平均) | 331795.6 | 128.35 |
| 对比 | -116854.34 | -40.62 |
由上可知，采用本发明的钻井液处理方法，钻井液成本可节省30％左右
下表为本发明与2014胜南区块采用现有技术方法处理的钻井液使用的防塌降滤失剂对比数据：
由上表可知采用本发明的钻井液处理方法，其中防塌降滤失剂的成本能够节省38％左右。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.高含盐膏层区块用钻井液的处理方法，其特征在于:利用淡水聚合物钻井液进行钻进，包括以下步骤：
(1)利用淡水聚合物钻井液溶解地层中盐，并使其氯离子含量保持在5-7万mg/L的欠饱和状态，使得所述淡水聚合物钻井液利用地层中的盐转化为抗盐聚合物钻井液；
其中，所述淡水聚合物钻井液包括以下组分：除钙剂膨润土、抗盐处理剂和水；
(2)钻遇盐膏层加入PH值调节剂，使得所述钻井液的PH值保持为9-10；
(3)钻遇盐膏层加入PSC控制粘度为30-45s；
(4)钻遇盐膏层时保持所述钻井液密度为1.17-1.22g/cm3；
(5)钻遇盐膏层时保持膨润土含量40-50g/L；
(6)钻遇盐膏层时加入防塌降滤失剂，保持所述防塌降滤失剂的质量含量保持在0.4-0.5％；
所述步骤(2)-(6)无先后顺序。
2.根据权利要求1所述的高含盐膏层区块用钻井液的处理方法，其特征在于：所述抗盐处理剂包括A组分和B组分，所述A组分和所述B组分的质量比为2：1-3:1，所述A组分为NH4-HPAN，所述B组分为ZNP-1、PAC-LV或CMC-LV中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的高含盐膏层区块用钻井液的处理方法，其特征在于：所述除钙剂为纯碱或CaHCO3。
4.根据权利要求1所述的高含盐膏层区块用钻井液的处理方法，其特征在于：所述PH值调节剂为NaOH或KOH中的至少一种。
5.权利要求1所述的高含盐膏层区块用钻井液的处理方法，其特征在于：所述步骤(6)中的所述防塌降滤失剂为PAC-LV、CMC-LV、SN树脂、SPNH、SM P、KJAN中的至少一种。
6.权利要求1所述的高含盐膏层区块用钻井液的处理方法，其特征在于：还包括以下步骤：
(7)钻穿盐膏层后，将所述钻井液密度控制在1.23-1.30g/cm3，粘度控制在45-55s，所述防塌降滤失剂的质量含量保持在1-1.5％。
7.权利要求7所述的高含盐膏层区块用钻井液的处理方法，其特征在于：所述步骤(7)中的所述防塌降滤失剂为PAC-LV、CMC-LV、SN树脂、SPNH、SM P、KJAN中的至少一种。
8.权利要求1所述的高含盐膏层区块用钻井液的处理方法，其特征在于：其中，所述淡水聚合物钻井液包括以下以质量百分数计的组分：除钙剂0.1％-0.2％，膨润土6-8％，0.3-0.6％抗盐处理剂，余量为水。
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