一种防止长7油页岩坍塌的方法
【专利摘要】本发明属于石油钻井【技术领域】，具体提供了适用于长庆油田宁定地区长8目的层井，长7油页岩的一种防止长7油页岩坍塌的方法，本发明的技术方案是这样实现的：降低排量，减轻大排量对易漏易塌地层井壁的冲刷，减小环空压耗，钻井液随钻堵漏，提高钻井液密度，减小油页岩交变应力，控制油页岩段井斜，控时钻进，防止憋漏地层。本发明有效的解决了石油钻井过程中油页岩坍塌问题，能够在现场应用中取得很好效果，有效的降低了井漏复杂情况，减少了生产时间，节约了钻井成本。
【专利说明】一种防止长7油页岩明塌的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及石油钻井【技术领域】，尤其是防止长7油页岩坍塌，本发明适用于长庆 油田宁定地区长8目的层水平井，本发明具体提供了一种防止长7油页岩坍塌的方法。
【背景技术】
[0002] 长庆油田宁定地区长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，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，黄36-19、黄36-21两口井被迫改为 三开结构，损失时间1125h。前期从承压堵漏方面着手，通过提高地层承压能力来提高钻井 液密度对长7油页岩进行物理防塌，收效甚微。主要影响因素： 1)、油页岩易垮塌。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，主要通过力学方面来维持其稳定。
[0003] 2)、长8目的层水平井在提高钻井液密度过程中，长4+5普遍存在漏失。前期完成 的井中漏速大于3-5m 3/h。多口井油页岩发生坍塌，被迫填井侧钻。
[0004] 黄平36-19井失返性漏失后，光钻杆下至长4+5底部，注水泥8m3，关井共挤入 4. 2m3水泥浆，每次挤入最高压力逐步递增，由3. 5MPa上升到4. 2MPa，但是25min后均降为 0, 说明长4+5地层不承压，挤入情况见图1所示的黄平36-19井挤注水泥情况图。
[0005] 3)、油页岩段长，井斜大。
[0006] 长7油页岩为开发目的层的上覆层，段长85-200m，长7钻穿后即为目的层，导致出 油页岩井斜大（72° -84° )，坍塌应力增大。
【发明内容】
[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种防止长7油页岩坍塌的方法，其适用于 长庆油田宁定地区长8目的层井，长7油页岩的防坍塌。
[0008] 本发明的技术方案是：一种防止长7油页岩坍塌的方法，其特征是：具体包括如下 步骤： (1) 在保障岩屑能随钻井液返出地面的前提下，降低排量，降低环空压耗，将泥浆泵缸 套由180mm/170mm更换为160mm/150mm，排量由34L/s降低至26-30L/s之间，环空返速由 1. 51 m/s 降至 1. 33 m/s，环空压耗由 1. 19Mpa 降到 0· 95Mpa ; (2) 在钻入漏层的前50米，在降排量的同时开始进行随钻堵漏； (3) 控时钻进：漏层打开后控制机械钻速每单根的纯钻时间不少于30分钟，同时开启 除砂除泥器以及离心机，钻井液经过固控设备，清除钻井液中有害固相。
[0009] (4)减小交变应力：主要措施是补偿循环压耗、避免抽吸形成负压、落实灌浆制度、 减少钻柱与井壁碰撞。
[0010] 上述步骤（1)中降低排量的具体做法为：将排量由34 L/s降到29 L/s。
[0011] 上述步骤（2)中钻井时从油层中下部入窗，从而降低油页岩井斜角，确保最大井斜 小于76°，降低油页岩枬塌压力。
[0012] 上述步骤（2)中的随钻堵漏的堵漏剂配方及制备方法为：按质量百分比将1. 5%膨 润土粉、1-1. 5%云母、1%单向压力封堵剂DF-A、1%锯末，余量为水，在常温常压下进行混合 搅拌均匀；利用所述堵漏剂和钻井液中的细小固相颗粒填堵微裂缝，逐步提高地层承压能 力；步骤（2)中若漏速大于3方/小时，直接注水泥堵漏，缩短堵漏周期。
[0013] 上述随钻堵漏的堵漏剂配方及制备方法具体为：按质量百分比将1. 5%膨润土粉、 1. 25%云母、1%单向压力封堵剂DF-A以及1%锯末，余量为水，在常温常压下进行混合搅拌 均匀。
[0014] 上述步骤（4)中的补偿循环压耗的方法为：中途起钻时，计算出环空压耗，根据P 静=32MPa+ P环计算加重钻井液的方量和密度，配制重浆补偿环空循环压耗，防止起下钻或 空井状态下油页岩坍塌；起钻前计算并配制好所需的重浆，采用排量18?20 Ι/s泵入并顶 替到油页岩以上井段，下钻采用排量18?20 Ι/s分段循环出重浆，并开启一体机、离心机降 低重浆至原密度，或采用稀释、补充胶液，控制钻井液达到起钻前性能。
[0015] 上述步骤（4)中的落实钻具内灌浆制度的方法为：中途起钻连续向环空灌浆，下 钻时按要求灌浆、分段循环。首先钻具接回压凡尔时每下20柱灌满泥浆一次，用井口灌浆 装置灌浆，禁止接方钻杆直接灌浆；其次下钻距井底30米先灌满泥浆再接方钻杆边划眼边 循环，循环一周后方可恢复正常钻进。
[0016] 上述步骤（4)中为避免抽吸形成负压，应该在起钻时严格控制速度，以减小抽吸作 用，抽吸作用能降低液柱压力导致井塌，同时单项压力封堵剂必须保持在正向压力下才能 正常起封闭作用，如果造成负压则封闭解除，再次发生漏失。
[0017] 上述步骤（4)中的减少钻柱与井壁碰撞的现场施工方法为： 1) 杜绝在油页岩井段长时间定点循环； 2) 严格控制下钻速度，速度范围控制在3-5分钟/立柱； 3) 油页岩打开后，转盘转速控制在40-50rpm ; 4) 尽量减少在油页岩段滑动钻进。
[0018] 本发明有效的解决了石油钻井过程中油页岩坍塌问题，能够在现场应用中取得很 好效果。
[0019] 以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1 :黄平36-19井挤注水泥情况图； 图2:下靶区入窗示意图。
[0021] 附图标记说明：1、油页岩；2、油层。
【具体实施方式】
[0022] 本发明是通过如下技术方案实现的：本发明的技术方案是这样实现的：改变思 路，降低排量，钻井液随钻堵漏，提高钻井液密度，减小油页岩交变应力，控制油页岩段井 斜，控时钻进，防止憋漏地层。解决了坍塌问题，现场应用中能够取得很好的效果。
[0023] 所述方法具体包括如下步骤： (1) 在保障岩屑能随钻井液返出地面的前提下，降低排量，降低环空压耗，将泥浆泵缸 套由180mm/170mm更换为160mm/150mm，排量由原来的34L/s降低至现在的26-30L/S之间， 环空返速由原来的1. 51 m/s降至现在的1. 33 m/s，环空压耗由原来的1. 19Mpa降到现在的 0. 95Mpa ;在满足携砂的前提下，将循环压耗降低，从而提高环空密度防止油页岩坍塌；减 轻大排量对易漏和易垮塌地层井壁的冲刷及循环压耗增大引起的井漏； (2) 在钻入漏层的前50米，在降排量的同时开始进行随钻堵漏； (3) 控时钻进：漏层打开后控制机械钻速每单根的纯钻时间不少于30分钟，同时开启 除砂除泥器以及离心机，钻井液经过固控设备，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； (4) 减小交变应力：主要措施是补偿循环压耗、避免抽吸形成负压、落实灌浆制度、减少 钻柱与井壁碰撞。
[0024] 步骤（1)中降低排量的具体做法为：将排量由34 L/s降到29 L/s。
[0025] 步骤（2)中钻井时从油层中下部入窗，从而降低油页岩井斜角，确保最大井斜小于 76°，降低油页岩坍塌压力。
[0026] 步骤（2)中的随钻堵漏的堵漏剂配方及制备方法为：按质量百分比将1. 5%膨润 土粉、1-1. 5%云母、1%单向压力封堵剂DF-A、1%锯末，余量为水，在常温常压下进行混合搅 拌均匀；利用所述堵漏剂和钻井液中的细小固相颗粒填堵微裂缝，逐步提高地层承压能力； 步骤（2)中若漏速大于3方/小时，直接注水泥堵漏，缩短堵漏周期。随钻堵漏的堵漏剂配方 及制备方法具体为：按质量百分比将1. 5%膨润土粉、1. 25%云母、1%单向压力封堵剂DF-A 以及1%锯末，余量为水，在常温常压下进行混合搅拌均匀。其中DF-A主要用作渗透性漏失 地层的堵漏，可从西安长庆化工集团有限公司购买到。
[0027] 步骤（4)中的补偿循环压耗的方法为：中途起钻时，计算出环空压耗，根据P静 =32MPa+ P环计算加重钻井液的方量和密度，配制重浆补偿环空循环压耗，防止起下钻或空 井状态下油页岩坍塌；起钻前计算并配制好所需的重浆，采用排量18?20 l/s泵入并顶替 到油页岩以上井段，下钻采用排量18?20 l/s分段循环出重浆，并开启一体机、离心机降低 重浆至原密度，或采用稀释、补充胶液，控制钻井液达到起钻前性能。
[0028] 步骤（4)中的落实钻具内灌浆制度的方法为：中途起钻连续向环空灌浆，下钻时 按要求灌浆、分段循环。首先钻具接回压凡尔(钻井过程中的一种内防喷工具，是一个单流 阀，井喷的时候可以防止地层流体通过钻头水眼进入钻具内。通常在压井、钻进接单根和下 钻过程中可以起到防止泥浆反喷的作用)时每下20柱灌满泥浆一次，用井口灌浆装置灌浆， 禁止接方钻杆直接灌浆；其次下钻距井底30米先灌满泥浆再接方钻杆边划眼边循环，循环 一周后方可恢复正常钻进。
[0029] 步骤（4)中为避免抽吸形成负压，应该在起钻时严格控制速度，以减小抽吸作用， 抽吸作用能降低液柱压力导致井塌，同时单项压力封堵剂必须保持在正向压力下才能正常 起封闭作用，如果造成负压则封闭解除，再次发生漏失。井眼的稳定性与钻柱的震动有明 显的联系，钻柱剧烈震动、撞击井壁，使井壁处形成裂缝，从而导致钻井液侵入，引发井壁剥 落、垮塌。
[0030] 步骤（4)中的减少钻柱与井壁碰撞的现场施工方法为： 1. 杜绝在油页岩井段长时间定点循环； 2. 严格控制下钻速度，速度范围控制在3-5分钟/立柱； 3. 油页岩打开后，转盘转速控制在40-50rpm; 4. 尽量减少在油页岩段滑动钻进。
[0031] 图2为下靶区入窗示意图，由图可知，从油层中下部入窗，油页岩最大井斜角Ζ α 明显小于从油层上部入窗时的最大井斜角Ζ β，同时缩短了油页岩的井段。
[0032] 该区块长8目的层水平井平均油层厚度为10-12m，前期施工井在进入油层3_4m入 窗，油页岩最大井斜角超过80°。通过下调靶点垂深，从进入油层8-9m入窗，油页岩最大井 斜角可控制在75°以内。靶点垂深与油页岩最大井斜角对应关系见表1。
[0033] 表1 :靶点垂深与油页岩最大井斜角关系
【权利要求】
1. 一种防止长7油页岩坍塌的方法，其特征在于：所述方法具体包括如下步骤： (1) 在保障岩屑能随钻井液返出地面的前提下，降低排量，降低环空压耗，将泥浆泵缸 套由180mm/170mm更换为160mm/150mm，排量由34L/s降低至26-30L/s之间，环空返速由 1. 51 m/s 降至 1. 33 m/s，环空压耗由 1. 19Mpa 降到 0· 95Mpa ; (2) 在钻入漏层的前50米，在降排量的同时开始进行随钻堵漏； (3) 控时钻进：漏层打开后控制机械钻速每单根的纯钻时间不少于30分钟，同时开启 除砂除泥器以及离心机，钻井液经过固控设备，清除钻井液中有害固相； (4) 减小交变应力：措施是补偿循环压耗、避免抽吸形成负压、落实灌浆制度、减少钻柱 与井壁碰撞。
2. 根据权利要求1所述的一种防止长7油页岩坍塌的方法，其特征在于：步骤（1)中降 低排量的具体做法为：将排量由34 L/s降到29 L/s。
3. 根据权利要求1所述的一种防止长7油页岩坍塌的方法，其特征在于：步骤（2)中钻 井时从油层中下部入窗，从而降低油页岩井斜角，确保最大井斜小于76°，降低油页岩坍塌 压力。
4. 根据权利要求1所述的一种防止长7油页岩坍塌的方法，其特征在于：步骤（2)中的 随钻堵漏的堵漏剂配方及制备方法为：按质量百分比将1. 5%膨润土粉、1-1. 5%云母、1%单 向压力封堵剂DF-A、1%锯末，余量为水，在常温常压下进行混合搅拌均匀；利用所述堵漏剂 和钻井液中的细小固相颗粒填堵微裂缝，步骤（2)中若漏速大于3方/小时，直接注水泥堵 漏，缩短堵漏周期。
5. 根据权利要求4所述的一种防止长7油页岩坍塌的方法，其特征在于：所述随钻堵 漏的堵漏剂配方及制备方法具体为：按质量百分比，将1. 5%膨润土粉、1. 25%云母、1%单向 压力封堵剂DF-A以及1%锯末，余量为水，在常温常压下进行混合搅拌均匀。
6. 根据权利要求1所述的一种防止长7油页岩坍塌的方法，其特征在于：步骤（4)中的 补偿循环压耗的方法为：中途起钻时，计算出环空压耗，根据P静=32MPa+ P环计算加重钻 井液的方量和密度，配制重浆补偿环空循环压耗，防止起下钻或空井状态下油页岩坍塌；起 钻前计算并配制好所需的重浆，采用排量18?20 l/s泵入并顶替到油页岩以上井段，下钻 采用排量18?20 l/s分段循环出重浆，并开启一体机、离心机降低重浆至原密度，或采用稀 释、补充胶液，控制钻井液达到起钻前性能。
7. 根据权利要求1所述的一种防止长7油页岩坍塌的方法，其特征在于：步骤（4)中的 落实钻具内灌浆制度的方法为：中途起钻连续向环空灌浆，下钻时按要求灌浆、分段循环； 首先钻具接回压凡尔时每下20柱灌满泥浆一次，禁止接方钻杆直接灌浆；其次下钻距井底 30米先灌满泥浆再接方钻杆边划眼边循环，循环一周后方可恢复正常钻进。
8. 根据权利要求1所述的一种防止长7油页岩坍塌的方法，其特征在于：步骤（4)中为 避免抽吸形成负压，应该在起钻时严格控制速度，以减小抽吸作用，抽吸作用能降低液柱压 力导致井塌，同时单项压力封堵剂必须保持在正向压力下才能正常起封闭作用，如果造成 负压则封闭解除，再次发生漏失。
9. 根据权利要求1所述的一种防止长7油页岩坍塌的方法，其特征在于：步骤（4)中的 减少钻柱与井壁碰撞的现场施工方法为： 1)杜绝在油页岩井段长时间定点循环； 2) 严格控制下钻速度，速度范围控制在3-5分钟/立柱； 3) 油页岩打开后，转盘转速控制在40-50rpm ; 4) 减少在油页岩段滑动钻进。
【文档编号】E21B21/06GK104047556SQ201410265826
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】张延兵, 喻小松, 高龙, 南红军 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司