钻井液段塞技术在渤海油气田的应用

2022-09-10

钻井液段塞可分为稠塞、稀塞、重塞三类, 下面将结合工程情况介绍几种常用段塞在渤海湾的应用情况。

一、稠塞

一般来说稠塞就是高粘高切的钻井液。在渤海湾其应用与作用主要有以下几个方面:

1. 完钻长起钻前封闭局部裸眼段

对裸眼存在易垮塌岩性的井, 起钻前在井底垫入150-200m稠塞, 调整该稠塞粘度较井浆高30-50秒, 可以防止钻屑和井壁塌块下沉堆积并有效避免井底沉砂过多影响测井作业, 同时保证套管下到预定深度。

在稠塞中提高润滑剂、防塌抑制剂和封堵材料的加量, 又可以同时起到稳定井壁, 防卡、防塌、防漏的作用。

2. 循环钻进中泵入稠塞

循环钻进过程中, 注入稠段塞, 可以大大提高钻井液悬浮携带钻屑能力, 把滞留在井内的较大塌块和粘软泥岩钻屑团块带出井筒, 从而起到清洁井眼的作用, 该段塞粘度可以配置到180秒以上以保证将较大的塌块携带出来。

应用此种方法能判断正在使用的泥浆性能是否能满足正常的携砂要求, 还可以判断是否有大肚子井段的存在。

3. 垮塌井段注入稠段塞

在垮塌井段 (大肚子井眼处) 注入悬空稠段塞, 并在其中加大防塌剂、封堵剂材料的加量可以稳定井壁和防止钻屑塌块聚集形成砂桥。

各种稠塞配置要求:有足够的结构强度, 同时具有可泵性。段塞的配置量要灵活掌握, 封闭井底段塞一般控制150-200m;悬空段塞应覆盖要封闭井段上下50m为宜;循环段塞应根据循环井深, 井塌的严重程度, 塌块的大小来确定, 更重要的是要观察稠塞返出地面时的携砂效果来制定下一步作业方案, 有时要重复多次用稠塞扫井, 必要时稠塞稀塞并用, 稀塞在前稠塞在后, 清扫携砂效果更好。

二、稀塞

1.稀塞的种类:

(1) 清水。 (2) 清水+烧碱+清洗剂。 (3) 清水+烧碱+降粘降失水剂。 (4) 清水+烧碱+降粘降失水剂+KCl。

2. 稀塞的作用原理:

(1) 紊流形态增强搅动和冲洗作用。 (2) 对地层钻屑有水化分散和渗透作用。 (3) 可以削弱、消除环空堵塞强度, 穿透堵塞壁垒打通循环通道。

3. 稀塞的功能:

(1) 解除泥包

在钻头发生泥包时扭矩明显减小, 甚至没有扭矩, 没有进尺, 泵压升高, 尤其钻头接触井底时泵压升高明显, 甚至憋泵;钻具钻铤扶正器泥包, 会使环空受阻, 泵压升高, 扭矩增大。

环空堵塞和钻头泥包基本都是因为钻头附近和环空有钻屑等聚集形成的泥团包住了钻头或者扶正器造成, 这种情况下, 尤其是钻头钻铤刚刚有泥包征兆时, 及时泵入稀塞, 在稀塞要出钻头时, 将钻头提离井底到合适的位置, 用高转速, 大排量冲洗钻头, 利用低粘度稀塞对钻头和扶正器进行紊流冲刷, 可以冲刷掉钻头和扶正器上的泥团, 从而起到打通环空和解除钻头泥包的作用。

(2) 消除钻具阻卡、环空憋压现象

在钻速过快, 钻屑大量聚集在环空使环空通道受阻, 造成憋泵、憋扭矩甚至钻具遇卡时, 及时泵入稀塞常常可使钻具解卡, 环空受阻憋泵现象得到缓解。

(3) 破坏岩屑床

在大斜度井中, 钻速较快时会经常因为大量钻屑聚集形成岩屑床造成憋泵遇卡, 利用稀塞及时进行冲洗, 破坏岩屑床, 配合稠塞及时进行携带, 常常能及时解决该问题。

4. 注意事项:

稀塞的运用局限于上部井段和井壁稳定的地层中使用;深部地层谨慎使用 (使用时保证稀塞自身低失水、强抑制、合适的密度) ;易垮易漏的地层禁止使用。

三、重塞

重塞是密度高于循环钻井液的钻井液。其作用主要包括: (1) 增加静液注压力, 克服地层孔隙压力, 防止地层流体侵入井内造成井涌、井喷。 (2) 克服地层坍塌压力, 稳定井壁, 防止井垮。 (3) 起钻时补上钻进时的循环压耗, 减轻起钻时的抽吸作用, 达到防喷防塌的目的。 (4) 起钻时钻杆内打入重塞保持起钻卸扣时不喷泥浆, 提高起钻时效。

此外, 在渤海湾海上作业中, 采用纤维状、粒状、片状等各种不同粒径和形状的堵漏材料按一定的比例混合配制而成, 用来防漏、堵漏和提高易漏地层的承压能力[1, 2]的堵漏段塞;对地层微裂缝、孔隙较发育的高渗沙层和水敏性地层具有强封堵功能, 对易剥落, 易垮的泥页岩地层具有极强的防垮功能的防塌防卡段塞;用来解决卡钻事故而配置的解卡段塞等均有广泛的使用。

综上, 防止井下复杂情况和解决井下复杂情况都离不开钻井液段塞技术。各种段塞技术在应用的过程中都有很多需要注意的地方和关键的技术措施, 需要在工作中不断的摸索与完善。

四、结论

1. 使用稠塞时, 一定要观察到稠塞返出井口。如果稠塞返出并携带出很多塌块、钻屑表明井下有井跨、大肚子井眼或大量塌块滞留在井内。这时要重复上述作业, 直到稠塞返出没有塌块钻屑或明显减少为止。稠塞在现场可以回收重复利用。

2. 堵漏段塞至少要覆盖漏点200m以上, 具体量要视情况而定, 堵漏段塞顶替到位后, 要起钻至段塞顶部憋压挤注, 直到地层承压能达到预定的压力才算堵漏成功, 憋压挤注时最好使用固井泵, 不建议直接用泥浆泵。

摘要：钻井液段塞技术是一种采用有别于井筒内钻井液性能的塞段式钻井液, 可有效规避钻井作业风险、解决井下复杂情况、在海上作业中较高频率使用的处理复杂情况的钻井液技术。它可以有针对性的调整所需要的粘度、密度、封堵性、润滑性等性能, 合理而方便快捷的控制所需性能, 达到高效、安全的解决井下复杂情况的目的。

关键词：段塞技术,钻井液,渤海湾,井下复杂情况,环空