CFD某油田碳质泥岩层钻井坍塌原因分析及对策研究

doi:10.3969/j.issn.1006-396X.2021.04.009

摘要/Abstract

摘要：

CFD某油田2h井水平段着陆前钻遇碳质泥岩层发生坍塌，影响钻井时效，为满足该油田后续钻井需求，针对性开展坍塌原因分析和对策研究。综合分析钻井液性能与井壁坍塌的关联性、坍塌掉块的层理结构和黏土矿物组分，确定钻井液密度低、封堵性能和抑制性能不足是碳质泥岩层坍塌的主要因素。从力学对策方面，基于强度各向异性模型建立了井斜与坍塌压力的关系曲线，为钻井液密度的选择提供指导。从化学对策方面，通过抑制剂和封堵剂的优选，加入体积分数分别为1%聚胺抑制剂+5%细目碳酸钙+1%纳米封堵材料后的钻井液岩屑回收率达91.39%，高温高压失水降低22.41%，坍塌掉块的点荷载强度降低率从优化前的32.45%降至13.6%。研究结果为解决实物资料少及现场亟需钻井防塌措施提供参考。

关键词: 碳质泥岩, 钻井液, 坍塌, 抑制, 封堵

Abstract:

Serious well collapse in the 2h well horizontal section of a CFD oilfield took place during drilling in carbonaceous mudstone before landing. In order to satisfy the requirements of drilling the rest wells, the analysis of drilling collapse and the research on anticollapse countermeasures were carried out. By investigating the correlation between drilling fluid performance and wellbore collapse,bedding structure and clay minerals, the low drilling mud density, and the poor performance of plugging and anti?swelling were determined to the main factors leading to the well collapse. From the point of view of mechanical countermeasures, the relationship curve between well deviation and collapse pressure were established based on the strength anisotropy model, for the future selection of mud density. In view of chemical countermeasures, 1% inhibitor along with 5% calcium carbonate and 1% nano?materials as plugging agents were added in the drilling fluid. The results show that the cuttings roller recovery using optimized drilling fluid could reach to 91.39%, the dynamic HTHP filtrate loss performance be decreased by 22.41%. The point load strength of the optimized drilling fluid is only 13.60%, which is superior to the original one of 32.45%.The research results can provide reference for solving the problem of lack of physical data and urgent need of anti?sloughing measures.

Key words: Carbonaceous mudstone, Drilling fluid, Collapse, Inhibition, Plugging

中图分类号:

TE254.3

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图/表 7

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井深/m	w（成分）/%								w（黏土矿物）/%						伊/蒙混层比/%
井深/m	石英	钾长石	斜长石	方解石	白云石	菱铁矿	铁白云石	黏土矿物	蒙皂石	伊利石	高岭石	绿泥石	伊/蒙混层	绿/蒙混层	蒙皂石层	伊利石层
3 872	35.05	8.32	6.87	3.02	1.05	10.45	8.82	26.42	0	31.35	22.35	5.02	41.28	0	25	75
3 878	33.23	2.51	3.58	2.37	0.47	8.81		49.03	0	37.83	33.56	7.13	21.48	0	25	75
3 892	37.68	0.49	1.12	0.35	0.38	1.45		58.53	0	6.61	48.52	9.24	35.63	0	25	75
3 902	26.82	1.23	0.94	1.25	0.61	5.38		63.77	0	33.48	34.47	8.47	23.58	0	25	75
3 903	34.5	0.75	2.98	0.49	10.28	5.20		45.8	0	2.88	50.23	10.74	36.15	0	25	75

井深/m	w（成分）/%								w（黏土矿物）/%						伊/蒙混层比/%
井深/m	石英	钾长石	斜长石	方解石	白云石	菱铁矿	铁白云石	黏土矿物	蒙皂石	伊利石	高岭石	绿泥石	伊/蒙混层	绿/蒙混层	蒙皂石层	伊利石层
3 872	35.05	8.32	6.87	3.02	1.05	10.45	8.82	26.42	0	31.35	22.35	5.02	41.28	0	25	75
3 878	33.23	2.51	3.58	2.37	0.47	8.81		49.03	0	37.83	33.56	7.13	21.48	0	25	75
3 892	37.68	0.49	1.12	0.35	0.38	1.45		58.53	0	6.61	48.52	9.24	35.63	0	25	75
3 902	26.82	1.23	0.94	1.25	0.61	5.38		63.77	0	33.48	34.47	8.47	23.58	0	25	75
3 903	34.5	0.75	2.98	0.49	10.28	5.20		45.8	0	2.88	50.23	10.74	36.15	0	25	75

样品名称	m（滚动前表面皿）/g	m（岩屑）/g	m（滚动后表面皿+岩屑）/g	回收率/％
清水	48.450 2	20.000 2	53.479 0	25.14
原钻井液	56.382 5	20.014 7	72.560 3	80.83
改进钻井液	44.080 8	20.000 5	62.359 5	91.39

样品名称	m（滚动前表面皿）/g	m（岩屑）/g	m（滚动后表面皿+岩屑）/g	回收率/％
清水	48.450 2	20.000 2	53.479 0	25.14
原钻井液	56.382 5	20.014 7	72.560 3	80.83
改进钻井液	44.080 8	20.000 5	62.359 5	91.39

浸泡液体	破坏荷载/N	最小截面宽度/mm	加载点间距/mm	点荷载强度/MPa	强度降低率%
未浸泡	2 150	25	5.28	12.79
海水	640	25	3.44	5.84	54.34
原钻井液	1 750	25	6.36	8.64	32.45
改进钻井液	1 450	25	4.12	11.05	13.60