顺北油气田碳酸盐岩破碎性地层防塌钻井液技术

陈修平, 李双贵, 于洋, 周丹

陈修平, 李双贵, 于洋, 周丹. 顺北油气田碳酸盐岩破碎性地层防塌钻井液技术[J]. 石油钻探技术, 2020, 48(2): 12-16. DOI: 10.11911/syztjs.2020005
引用本文: 陈修平, 李双贵, 于洋, 周丹. 顺北油气田碳酸盐岩破碎性地层防塌钻井液技术[J]. 石油钻探技术, 2020, 48(2): 12-16. DOI: 10.11911/syztjs.2020005
CHEN Xiuping, LI Shuanggui, YU Yang, ZHOU Dan. Anti-Collapse Drilling Fluid Technology for Broken Carbonate Formation in Shunbei Oil and Gas Field[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2020, 48(2): 12-16. DOI: 10.11911/syztjs.2020005
Citation: CHEN Xiuping, LI Shuanggui, YU Yang, ZHOU Dan. Anti-Collapse Drilling Fluid Technology for Broken Carbonate Formation in Shunbei Oil and Gas Field[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2020, 48(2): 12-16. DOI: 10.11911/syztjs.2020005

顺北油气田碳酸盐岩破碎性地层防塌钻井液技术

基金项目: 中国石油化工股份有限公司重大科技项目群“顺北油气田一区优快钻井技术研究”(编号:P18021-1)部分研究内容
详细信息
    作者简介:

    陈修平(1988—),男,山东莒县人,2010年毕业于中国石油大学(华东)石油工程专业,2016年获中国石油大学(华东)油气井工程专业博士学位,工程师,主要从事岩石力学、流体力学方面的研究工作。E-mail:cxp19882006@163.com

  • 中图分类号: TE254+.6

Anti-Collapse Drilling Fluid Technology for Broken Carbonate Formation in Shunbei Oil and Gas Field

  • 摘要:

    为了解决顺北油气田奥陶系碳酸盐岩破碎性地层易发生井壁坍塌的问题,从地质构造特征、地层裂缝发育及充填程度和井壁岩块受力等方面分析了井壁坍塌的原因,发现造成井壁坍塌掉块的主要原因是强挤压段应力集中、地层微裂缝发育和定向井段受重力影响。虽然地层破碎、应力集中无法改变,但可以提高钻井液的封堵性能,通过有效充填、封堵微裂缝阻止压力传递,同时钻井液保持较高的密度支撑井壁,从而解决井壁坍塌问题。为此,综合考虑强化钻井液封堵能力、控制钻井液高温高压滤失量和优化钻井液动塑比等,优选了防塌钻井液配方,并保持较高的钻井液密度以支撑井壁,形成了防塌钻井液技术。该技术在顺北X井进行了现场试验,钻进中扭矩稳定,机械钻速较高,井径扩大率较小,防塌效果良好,可为其他油气田破碎性地层的高效、安全钻井提供借鉴。

    Abstract:

    In order to solve the problem of wellbore collapse in broken carbonate formation of Ordovician in Shunbei Oil and Gas Field, this paper analyzed the cause of wellbore collapse from the characteristics of geological structure, the development and filling of fractures in the formation, and the stress on the wellbore block. It was found that the stress concentration in the strong compression section, the development of micro fractures in the formation and the influence of gravity on the directional interval were the main causes of wellbore collapse. According to the analysis, since the formation fragmentation and stress concentration could not be changed, the problem of wellbore collapse could only be solved by improving the plugging performance of the drilling fluid through effective filling and plugging of micro fractures, preventing the transmission of pressure and maintaining a high density for stress support. Therefore, the anti-collapse drilling fluid was prepared from the aspects of strengthening the plugging ability, controlling the filtration at high temperatures and pressures, optimizing the yield point and plastic viscosity ratio of the drilling fluid, etc., so as to improve its anti-collapse performance. The field test of Well Shunbei X showed that after adopting this anti-collapse drilling fluid technology, the drilling torque was stable, the ROP was high, the hole diameter enlargement ratio was small, and the anti-collapse effect was good, which could provide reference for efficient and safe drilling under the similar conditions.

  • 图  1   顺北油气田5号断裂带北段挤压构造示意

    Figure  1.   Compressional structure in the north section of No. 5 fault zone of Shunbei Oil and Gas Field

    图  2   破碎性地层岩心薄片

    Figure  2.   Core slice of broken formation

    图  3   直井眼周围破碎性岩块受力示意

    Figure  3.   Stress diagram of broken block around straight hole

    图  4   定向井眼周围破碎性岩块受力示意

    Figure  4.   Stress diagram of broken block around oriented hole

    图  5   5种封堵材料的粒径分布

    Figure  5.   Particle size distribution of five plugging materials

    图  6   顺北X井钻井液粒度分布

    Figure  6.   Grain size distribution of drilling fluid in Well Shunbei X

    图  7   顺北X井破碎带地层的钻时和扭矩

    Figure  7.   Drilling time and torque of broken formation in Well Shunbei X

    图  8   顺北X井碳酸盐岩层段井径曲线

    Figure  8.   Caliper curve of carbonate intervalin Well Shunbei X

    表  1   顺北油气田3口井所取岩心的矿物组成

    Table  1   Mineral composition of cores from 3 wells in Shunbei Oil and Gas Field

    取心井岩样中矿物含量,%
    石英斜长石方解石白云石方沸石赤铁矿黏土
    顺北A井11.6 2.00 81.31.23.90
    顺北B井2.90 72.123.70 1.30
    顺北C井2.50.696.90 0 0 0
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-05-12
  • 修回日期:  2019-12-17
  • 网络出版日期:  2020-01-07
  • 刊出日期:  2020-02-29

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