涪陵焦石坝含硫地层泡沫钻井试验

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1、学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院学报)2014年12月第36卷第12期JournalofOilandGasTeclmology(J．JPI)Dec．2014Vo1．36No．12涪陵焦石坝含硫地层泡沫钻井试验杨海平(中石化江汉石油工程公司钻井一公司，湖北潜江433121)[摘要]借鉴钻井液除硫方法，首次提出在含硫地层使用防硫泡沫钻井的设想。研究防硫泡沫配方及配伍性，改进防硫泡沫施工工艺，强化地面硫化氢的监测和防硫措施，并制定应急预案。在涪陵焦石坝成功试验3口井，安全钻穿含硫地层，地面未检测到硫化氢，拓宽了气体钻井技术的应用领域。[关键词]涪陵；硫化氢；

2、泡沫钻井；气体钻井[中图分类号]TE254[文献标志码]AUt章编号]1000—9752(2014)12—0143一O3页岩气勘探开发是技术密集型产业，投资大、周期长，商业开发必须走低成本战略。美国页岩气采用“丛式井+井工厂”钻井模式，使用气体钻井、旋转导向钻井等先进技术，钻井速度得到极大提高，Wood—ford页岩气田垂深2500m、水平段1300m左右的页岩气水平井，平均钻井周期仅27d，为页岩气大规模商业开发奠定了基础。涪陵焦石坝是中国第一个页岩气产能建设示范区，已探明页岩气田面积160kmz，地表为海相嘉陵江组，山高谷深，沟壑纵横，溶洞发育，地表严重缺水。钻井施工面临地层硬、

3、溶洞多、大井眼井段长、含硫浅层裂缝气、生产用水远程供给等不利因素，采用常规钻井方式，机械钻速慢，复杂时间多。目前完井30余口，平均钻井周期82d，钻井周期长、费用高，影响了焦石坝页岩气勘探开发步伐，是目前钻井技术工作急需解决的重点和难点。由于焦石坝二叠系含硫化氢，不能使用常规空气钻井和泡沫钻井来提速，借鉴含硫地层钻井液的除硫方法，提出了使用防硫泡沫钻井的设想，通过试验优选出高效除硫泡沫配方，现场成功试验3口井，安全钻穿含硫地层，排砂管未检测到硫化氢，实现了安全提速的目的，拓宽了气体钻井技术的应用领域。1工程概况表1JY1HF井身结构数据焦石坝地层从上到下分别为三叠系、二叠系、石炭系、

4、志留系，目的层为龙马溪组。以JYIHF井为例，井身结构数据见表1，气体钻井时在长兴组监测到硫化氢，转换钻井液钻井。2防硫泡沫钻井液2．1配方优选原则含硫地层钻井，钻井液中应加入一定量的碱式碳酸锌(Zn(OH)ZnC03)作为除硫剂，钻井液pH值应不低于IIE，钻井液液柱压力应略大于地层压力，防止硫化氢以流体方式进入井筒；对以钻屑、气液置换及气体扩散等方式进入钻井液的少量硫化氢，则通过与钻井液所含的除硫剂起化学反应被清除。借鉴防硫钻井液所优选的防硫泡沫液配方，钻井过程中井筒内泡沫所含的除硫剂应能及时与进入井筒的硫化氢充分化学反应，确保排砂管内硫化氢质量浓度不超过10mg／L。’2．2除

5、硫剂加量碱式碳酸锌与硫化氢反应的方程式为：Zn(OH)。+ZnCO3+2HS--~2ZnS+CO十+3HO。JY1HF井二开采用空气钻井，空气排量150m3／min。从井深761m开始，排砂管内持续监测到硫化氢(标况下密度1．518kg／m。)质量浓度为2．O～3．Omg／L；至井深773m时，硫化氢质量浓度上升至5．2mg／L[收稿日期]2014一o9一O1[作者简介]杨海平(1967一)，男，1989年西南石油学院毕业，高级工程师，现主要从事钻井工程技术研究与管理工作。学兔兔www.xuetutu.com石油天然气工程2014年12月(密度79mg／m3)。计算地层硫化氢产量7．

6、8L／min，质量流量11．85g／rain。实际施工过程中，排砂管内硫化氢质量浓度不应超过危险临界质量浓度lOOmg／LE，即地层硫化氢质量流量不超过22．77g／min。根据硫化氢的质量浓度，可计算碱式碳酸锌的消耗量。2．3防硫泡沫配方及配伍性研究泡沫钻井因地层出水量、岩性、温度等差异，泡沫液需及时维护，保持泡沫液的发泡量和稳定性，保证泡沫的携带、防塌等性能。泡沫基液配方：水+1起泡剂WD-1+0．1稳泡剂HWP+1抑制剂CMC+氢氧化钠(配方中的百分数为质量分数，下同)。将100mL泡沫基液在搅拌器中高速(1O000r／min)搅拌lmin，形成的泡沫体积反映了泡沫基液的发泡能

7、力，再从中析出50mL液体的时间反映了泡沫的稳定程度，试验数据如表2所示。发泡能力随pH值的增大而增大。pH值相同时，随着除硫剂质量分数的增加，发泡能力增强。试验说明泡沫基液与除硫剂配伍性好。表2除硫剂与泡沫配伍试验结果注1：表中百分数均为质量分数。注2；配方③在15min后发泡体积为580mL~配方⑥在15min后发泡体积为530mL。3防硫泡沫施工工艺3．1工艺流程防硫泡沫钻井施工工艺与常规泡沫钻井的相同。空压机输出压缩空气，经增压机增压后，与泥浆泵输