一种水平井安全密度窗口扩展方法.pdf

本发明具体涉及一种水平井安全密度窗口扩展方法，包括如下步骤：1）在8 3/8〞井眼中，按质量体积百分比在100方钻井液中逐步加入膨润土粉1.5%、锯末1%、封堵剂1%、云母粉1%；2）进入漏层后，降低钻井泵排量；3）漏层打开后，控制机械钻速，同时加强固相控制，清除钻井液中有害固相；4）控制油页岩段井斜；5）采用牙轮钻头对井眼进行定向。本发明通过泥浆体系逐渐加入不同粒度堵剂，改进防漏配方，保证钻井液堵漏剂入井浓度达3%，加强封堵，提高漏失井壁强度；降低钻井泵排量，阻止裂缝扩张；控制机械钻速，降低环空钻屑的积累；控制钻油页岩段最大井斜角80度，降低平衡油页岩段坍塌压力，从而扩展了安全密度窗口。

1.  一种水平井安全密度窗口扩展方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1）在8 3/8〞井眼中，进入易漏地层长4+5层前100米，按质量体积百分比在每100方钻井液中按循环周通过钻井泵逐步加入以下组分，膨润土粉1.5%、锯末1%、封堵剂1%、云母粉1%；
步骤2）进入漏层后，降低钻井泵排量，将排量由34 L/s降到29 L/s，减小环空压耗，减轻大排量对易漏易塌地层井壁的冲刷；
步骤3）漏层打开后，控制机械钻速小于20m/h，同时加强固相控制，及时清除钻井液中有害固相，使环空钻屑浓度最低，防止憋漏地层；
步骤4）控制油页岩段井斜，将靶点垂深下调，从油层中下部入窗，降低油页岩井斜角，确保钻穿油页岩最大井斜小于80度，降低油页岩坍塌压力；
步骤5）钻开漏层后，采用牙轮钻头对井眼进行定向。

2.  根据权利要求1所述的一种水平井安全密度窗口扩展方法，其特征在于：所述膨润土粉为钻井泥浆用膨润土。

3.  根据权利要求1所述的一种水平井安全密度窗口扩展方法，其特征在于：所述封堵剂为单向压力封堵剂DF-A，粒度小于0.9毫米。

4.  根据权利要求1所述的一种水平井安全密度窗口扩展方法，其特征在于：所述锯末粒度范围0.9-3毫米。

5.  根据权利要求1所述的一种水平井安全密度窗口扩展方法，其特征在于：所述云母粉粒度范围60-100目。

6.  根据权利要求1所述的一种水平井安全密度窗口扩展方法，其特征在于：步骤 3）中所述加强固相控制采用四级固控，振动筛布80目，正常钻进连续使用除砂器、除泥器清除有害固相。

7.  根据权利要求1所述的一种水平井安全密度窗口扩展方法，其特征在于：所述锯末、封堵剂、云母粉组成堵漏剂，钻漏层时入口钻井液中堵漏剂质量体积百分数应达3%。

8.  根据权利要求1所述的一种水平井安全密度窗口扩展方法，其特征在于：步骤 5）所述牙轮钻头为8 3/8〞钻头。

一种水平井安全密度窗口扩展方法
技术领域
本发明属于石油钻井技术领域，具体涉及一种油水平井安全密度窗口扩展方法。
背景技术
黄36井区位于宁夏自治区盐池县红井子乡—陕西省定边县冯地坑乡境内，是2013年长庆油田采油三厂油水平井规模化开采的主要区块之一，开发目的层为长8。长8目的层水平井钻井施工过程中，长7油页岩段长、井斜大易垮塌；长4+5地层承压能力低，钻井液密度达不到平衡油页岩所需要的最小密度；PDC钻头滑动困难，造斜段机械钻速低，该区块核心由于安全密度窗口窄，上漏下塌导致井下复杂频发，如：黄平36-19井因井漏、油页岩垮塌施工2次未成功，黄平36-21井因井漏，密度达不到平衡地层压力，出水后油页岩垮塌，2口井被迫改为三开结构，损失时间1125小时，该地区因井漏和井塌处理复杂时率占生产时间的15.16%。
主要技术难题：
1、上部长4+5地层承压能力低，易漏失，而平衡下部油页岩坍塌压力需提高密度，加剧漏失程度，前期完成的16口井中漏速大于5m³/h的有4口井，漏速2-5m³/h的9口井，漏速1-2m³/h的3口井。
2、油页岩段长，油页岩碳化程度高、可塑性差，属脆裂岩石，发育较好，横向层理构造明显，水化程度弱，化学防塌效果差，主要通过提高钻井液密度维持其稳定。
3、钻井液中堵漏剂含量高，纤维颗粒造成摩阻大，PDC钻头滑动粘阻、托压严重，施工效率低。
发明内容
本发明的目的是克服上述技术问题，从承压堵漏方面着手，通过随钻堵漏逐步提高钻井液密度，优化钻井参数、完善相关工艺技术，扩展了安全密度窗口，有效解决了上述难题，提高陕北地区长8层水平井施工效率和钻井速度，减少井下复杂，形成了该区块水平井安全快速钻井模式。
本发明的技术方案是：
一种水平井安全密度窗口扩展方法，包括如下步骤：
步骤1）在8 3/8〞井眼中，进入易漏地层长4+5层前100米，按质量体积百分比在每100方钻井液中按循环周通过钻井泵逐步加入以下组分，膨润土粉1.5%、锯末1%、封堵剂1%、云母粉1%；
步骤2）进入漏层后，降低钻井泵排量，将排量由34 L/s降到29 L/s，减小环空压耗，减轻大排量对易漏易塌地层井壁的冲刷；
步骤3）漏层打开后，控制机械钻速小于20m/h，同时加强固相控制，及时清除钻井液中有害固相，使环空钻屑浓度最低，防止憋漏地层；
步骤4）控制油页岩段井斜，将靶点垂深下调，从油层中下部入窗，降低油页岩井斜角，确保钻穿油页岩最大井斜小于80度，降低油页岩坍塌压力；
步骤5）钻开漏层后，采用牙轮钻头对井眼进行定向。
所述膨润土粉为钻井泥浆用膨润土。
所述封堵剂为单向压力封堵剂DF-A，粒度小于0.9毫米。
所述锯末粒度范围0.9-3毫米。
所述云母粉粒度范围60-100目。
步骤 3）中所述加强固相控制采用四级固控，振动筛布80目，正常钻进连续使用除砂器、除泥器清除有害固相。
所述锯末、封堵剂、云母粉组成堵漏剂，钻漏层时入口钻井液中堵漏剂含量应达3%。
步骤 5）所述牙轮钻头为8 3/8〞钻头。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过泥浆体系逐渐加入不同粒度堵剂的方式，改进防漏配方，加强封堵，建立压力传递屏障，阻止裂缝扩张，提高地层承压能力预处理漏失地层，逐步提高漏失井壁强度；
2、本发明通过降低钻井泵排量，从34 L/s降到29 L/s，减小环空压耗，减轻大排量对易漏易塌地层井壁的冲刷，提高了钻井液同等密度情况下防漏能力；
3、本发明中漏层打开后，控制机械钻速，利于钻井液及时填充封堵漏层，利于钻井液将环空中的钻屑循环出来，防止环空钻屑激增当量密度增加，憋漏地层。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供了一种水平井安全密度窗口扩展方法，包括如下步骤：
步骤1）在8 3/8〞井眼中，进入易漏地层长4+5层前100米，按质量体积百分比在每100方钻井液中按循环周通过钻井泵依次逐步加入以下组分，膨润土粉1.5%、锯末1%、封堵剂1%、云母粉1%；
步骤2）进入漏层后，降低钻井泵排量，将排量由34 L/s降到29 L/s，减小环空压耗，减轻大排量对易漏易塌地层井壁的冲刷；
步骤3）漏层打开后，控制机械钻速小于20m/h，同时加强固相控制，及时清除钻井液中有害固相，力求环空钻屑浓度最低，防止憋漏地层；
步骤4）控制油页岩段井斜，将靶点垂深下调，从油层中下部入窗，降低油页岩井斜角，确保钻穿油页岩最大井斜小于80度，降低油页岩坍塌压力；
步骤5）钻开漏层后，采用牙轮钻头对井眼进行定向。
本实施例中，膨润土粉为钻井泥浆用膨润土，封堵剂为单向压力封堵剂DF-A，粒度小于0.9毫米，锯末粒度范围0.9-3毫米，云母粉粒度范围60-100目；其中，锯末、封堵剂、云母粉组成堵漏剂，钻漏层时入口钻井液中堵漏剂质量体积百分数应达3%。
其中，质量体积百分数的单位为kg/m³，即步骤1中在每100方钻井液中按循环周通过钻井泵依次逐步加入以下组分，膨润土粉1.5kg、锯末1kg、封堵剂1kg、云母粉1 kg。
步骤 3）中漏层钻开后，控制机械钻速小于20m/h，每个单根的纯钻时间不少于30分钟，加强固相控制，采用四级固控，振动筛布80目，正常钻进连续使用除砂器、除泥器，根据钻井液性能要求有选择地使用固控设备，最大限度清除有害固相。固控设备的选择以底流密度为判断标准，具体见表1：
表1 固控设备的选择对照表

本发明的优点在于：
一、本发明包括如下质量体积百分比的组份直接混合钻井液形成：膨润土粉1.5%，锯末1%。DF-A1%，云母粉1%，通过泥浆体系逐渐加入不同粒度堵剂的方式，改进防漏配方，加强封堵，建立压力传递屏障，阻止裂缝扩张，提高地层承压能力预处理漏失地层，逐步提高漏失井壁强度。
二、本发明中降低钻井泵排量，将排量由34 L/s降到29 L/s，减小环空压耗，减轻大排量对易漏易塌地层井壁的冲刷，提高了钻井液同等密度情况下防漏能力。
三、本发明中漏层打开后，控制机械钻速，每个单根的纯钻时间不少于30分钟，利于钻井液及时填充封堵漏层，利于钻井液将环空中的钻屑循环出来，防止环空钻屑激增当量密度增加，憋漏地层。
四、本发明中钻穿油页岩最大井斜小于80度，调整入窗靶点垂深，从油层中下部入窗，降低了油页岩段最大井斜角，降低了平衡油页岩段坍塌压力，从而扩展了安全密度窗口。
五、本发明中选择牙轮钻头定向，能提高定向滑动效率，滑动不粘托，从而保证了钻井液堵剂的有效含量，提高钻井液了防漏能力。
本发明用于鄂尔多斯盆地钻井过程安全密度窗口窄，上漏下塌的复杂区域作业中，尤其适用于陕北区块目的层为长8油水平井钻井施工过程中，长7油页岩段长、井斜大易垮塌；长4+5地层承压能力低，钻井液密度达不到平衡油页岩所需要的最小密度；PDC钻头滑动困难，造斜段机械钻速低，有很好的推广应用前景。
本发明在陕北地区黄36井区长8油井水平井应用，9口井应用了该发明，与同年应用前9口井相比，平均钻井周期缩短了5.54d，平均建井周期缩短6.93d，平均机械钻速提高了17%，钻机月速提高27.84%。
本实施例没有具体描述的部分都属于本技术领域的公知常识和公知技术，此处不再一一详细说明。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。