全油基钻井液完井液体系研究及应用.pdf

第 2 6卷 第 6期 2 0 0 9年 1 1月 钻 井 液 与 完 井 液 DRI LLI NG FLU I D COM PLET1 0N FLUI D Vo 1 ． 2 6 NO ． 6 No v e ．2 00 9 文 章 编 号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 0 9 0 6 0 0 1 0 0 3 全油基钻 井液完井液体 系研究及应 用 刘振东 薛玉志 周 守菊 刘从军 唐代 绪 胜利石油管理局钻井工艺研究院 ， 山东东营 摘要 胜利油田王 7 3 2区块储层具有 非速敏 、 极 强水 敏、 强酸敏、 弱碱敏 的特征 ， 为 了更好地保 护油气层 ， 满足 勘探开发的要求， 提 出在该 区块使用全油基钻井液。通过 对全油基 钻井液 配方 的优 选和全 油基完 井液的研 究， 得 出了一套完整的钻井液完井液体 系方案， 并在王 7 3 一 平 4井进行 了首次应用。应用结果表 明， 全 油基 钻井液配方 能 够适应王 7 3 2区块储层特征 ， 满足现场施工的要求， 能够有 效地保 护油气层和 提高油 气产量 。全 油基 完井液能够 对全油基钻井液泥饼进 行有效清除， 使王 7 3 一 平 4井精密滤砂 管裸 眼完井 ， 实现 了免酸洗作 业， 为胜利油 田的油层 保护技术提 出了新的理念。 关键词 全油基钻井液； 全油基完井液 ； 防止地 层损 害； 水平井 ； 裸 眼完 井； 现场应用 中 图 分 类 号 TE2 5 4 ． 3 文 献标 识 码 A 胜利油田现河采油厂王家岗油田属于济阳坳陷 东营凹陷陈官庄一 王家岗断裂阶状构造带 ， 目的层沙 四段属 于中高 渗稠油 油藏 。根据 王 7 3 2 1井 岩 心分 析 和测井 解释 结果 ， 王 7 3 2地 区沙 四段 五砂 组 地 层 的平均孔 隙 度 为 2 5 ， 水 平 渗透 率 为 9 51 O 肚 m ， 平 均 含 油饱 和度 为 5 5 ， 泥质 含 量 为 9 ， 具 有非速 敏 、 极 强水 敏 、 强 酸敏 、 弱碱 敏 特 征 ， 为 中孔 、 中渗透储层。以往王 7 3 2区块水平井储层一般采用 常规钻 井液完 井 ， 近几年 采 用 ME G 钻井 液 ， 完井 方 式采用 普通套 管完 井 及 精 密 滤砂 管 完 井 ， 效 果不 理 想。在对储层特征、 敏感性及现有钻井液性能分析 的基础上 ， 提出了全油基钻井液， 并研制了高效解堵 完井 液 ， 通 过用精 密滤砂 管裸 眼完 井 ， 实 现 了免酸洗 工艺 ， 取得 了较好 的效果 _ 1 ] 。 l 全 油基钻井液 室 内研 究 1 ． 1 全油基 钻井 液配 方优选 在前期 油基 钻井液 室 内研究 和现场 实验 的基础 上l 2 ] ， 通 过 改 变 基 浆 配 方 8 4 基 液 1 0 C a C l 。 2 0 盐水 9 0 柴油 2 主乳 化剂 3 辅乳化 剂2 增 黏剂 1 润湿剂 8 C a O 中的油水 比 、 乳化剂 含量 、 有机 土含量 、 润 湿 剂含 量 和 C a O 含 量 等 ， 对 全油基 钻井 液配方 进行 了优 化 ， 结果 见 表 1 和表 2 。从 表 1 可 以看 出 ， 随着 油水 比的 下 降 ， 钻 井 液的塑性 黏度 和动 切力增 加 ， 破 乳 电压下 降 ， 即乳状 液的稳定 性下 降 。从 表 1还 可 以看 出 ， 随 着 主乳 化 剂加量的增加 ， 滤失量基本不变 ， 黏度升高 ， 体系稳 定性增强， 综合考虑后选择主乳化剂加量为 2 ； 同 时可 以发现 ， 随着 辅乳 化剂加 量 的增加 ， 滤失 量基 本 不变 ， 黏度升高 ， 体 系破乳 电压变化不大 ， 因此综合 考 虑后 选择 辅乳化 剂 加量 为 3 。 表 1 油 水 比及 主 辅 乳 化 剂 加 量 对 全 油 基 钻 井液 性 能 的 影 响 PV YP FL ES 油水 比 ． Pa mL VmPa S ● 9 5 5 21 1 0． 0 1． 2 1 1 64 9 2 8 24 1 8． 5 2． O 9 21 90 l O 27 2 0． O 2． 6 7 53 88 ] 2 2 9 2 2 0 2． 8 69 5 85 1 5 35 2 4． O 2． 8 65 2 1 9 3 9 4 5 5 6 59 9． 0 1 8 ．O 22 ．O 32． O 3 7． O 2．1 1 ． 8 2． 0 2 ．3 2 ．2 91 3 9 6 7 9 3 4 9 89 1 O2 3 注 实验温度为 5 O℃。 第 一作者简介 刘振东， 工程师 ， 2 0 0 6 年 毕业于太原 理工大 学高分子 化学专 业， 现从 事钻 井液技术 研究和现 场技术服 务 工作。地 址 山东省东营市北一路 8 2 7号 ； 邮政编码 2 5 7 0 1 7 ； 电话 0 5 4 6 8 5 0 1 2 9 2 ； E ma i l I z d 7 9 0 8 s i n a ． C O I I I 。 1 2 3 4 5 辅乳化剂 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 6卷 第 6期 刘振 东等 全油基钻井液完井液体 系研究及应用 表 2润 湿 剂 、 有 机 土 及 Oa O加 量 对 钻 井 液 性 能 的 影 响 1 2 2 7 4 3 5 9 6 5 7 1 O 15 2 4 37 2． 1 2． 4 2． O 2． 2 2． O 6 12 7 89 9 68 1 O 45 l 1 29 2 氧 4 化 6 钙8 1 O 1 3 2 O 2 7 3 4 42 4 9 11 1 8 26 5 ． 9 4． 2 3 ． 8 3． 2 2 ． 4 4 22 6 76 6 84 81 2 8 65 注 实验 温 度 为 5 O C。 由表 2可 以看 出 ， 油基 钻井 液 的塑 性 黏度 和动 切力 随 润湿剂 加 量 的增 加 而增 大 ， 滤失 量变 化 不大 ， 综合 考 虑后 确 定 润 湿 剂 加 量 为 1 ％ ； 同 时 油 基 钻 井 液 的塑性 黏度 、 动 切 力 和 稳 定 性 随 有 机 土加 量 的增 加而增 加 ， 为控 制 固相 ， 确定 有 机 土适 宜 加量 为 2 ； 随着 C a O加量的增加 ， 破乳 电压升高 ， 滤失量 降低 ， 黏 度升 高 ， 因 此综 合 考 虑后 确 定 C a O 加 量 为 8 比较 合适 ， 如 果其含 量 太低 ， 乳状 液 体 系不稳 定 ， 易 分层 。 综合各组分 的优选实验后 ， 得 出了全油基钻井 液 的最 佳配 方为 8 4 基 液 9 5 柴 油 5 C a C 1 。盐 水 2 主 乳化 剂 3 ％辅乳 化 剂 1 润 湿 剂 2 增 黏剂 8 9 ／ 6 Ca O 1 ． 2 全油基钻井液配方性能评价 全 油基 钻井 液 性能评 价 结果 见表 3 。 表 3 全 油基钻 井液性能评价实验结 果 实验温度为 5 O℃ 从 表 3可 以看 出 ， 全 油 基 钻 井 液 性 能 能够 满 足 现场 施工 的要 求 ； 同 时老 化 前 后 钻 井 液 性 能变 化 不 大 ， 说 明该钻 井液 有较 强 的热 稳定 性 。 2 全 油基完 井液室 内研 究 目前 ， 精 密 滤 砂管 裸 眼完 井是 一套 成 功 的 水平 井完井方式 ， 在完井过程 中避免 了水泥浆对储 层造 成 的污染 ， 但 是 如果 储 层 井 壁 上 的泥 饼 不 能有 效 清 除 ， 将会 造 成精 密滤 砂管 的部 分 甚至 完全 堵塞 ， 从 而 给油 井 的后 期采 油作 业 带来 困难 。因此 ， 根据 王 7 3 区块 油 藏地 质 特性 和储 层特 点及 所选 用 的全 油基 钻 井液， 在室 内开展了配套完井液的研究工作。 用 不 同 配 方 的完 井 液 浸 泡泥 饼 ， 得 到 的具 体 实 验结 果 为 用 1 配 方 浸 泡 ， 7 h后 泥 饼 产 生 较 多 裂 纹 、 开始 松 散 ， 2 4 h后泥 饼完 全 被破 坏 ； 用 2 配方 浸 泡 ， 7 h后 泥 饼 产 生 细 小 鼓 泡 ， 2 4 h后 完 全被 破 坏 ； 用 3 配方 浸 泡 ， 7 h后 泥 饼 产 生 少 许 鼓 泡 ， 2 4 h后 缓 慢反应 ， 可 以用作 下筛 管完 井 液 ； 用 4 配方 浸 泡 ， 7 h后泥饼有少许鼓泡开始反应 ， 2 4 h后缓慢反应， 4 8 h后 泥 饼 脱 落 ， 效 果 优 于 3 配 方 ； 用 5 配 方 浸 泡 ， 4 h后 泥 饼 表 面 产 生 细 裂 纹 ， 2 4 h后 部 分 未 脱 落 ， 5 2 h后 部 分被 破坏 ； 用 6 配 方 浸泡 ， 4 h后 泥 饼 有 细 裂纹 、 2 4 h后 部 分 未 脱 落 ， 5 2 h后 部 分 未 被 破 坏L 5 ] 。实验 用完 井 液配方 如 下 。 1 8 5 基 液 柴 油 1 白油 一1 4 5 主 乳 化剂 3 辅 助乳化剂 2 互溶 剂 5 高效解堵剂 2 9 O 柴油 3 主乳 化 剂 2 辅助 乳化 剂 2 互溶剂 3 高效 解堵剂 3 9 0 白油 1 3 主乳 化 剂 2 辅 助乳 化剂 2 互 溶剂 3 高效解堵 剂 4 9 O 基 液 柴 油 1 白油 一1 4 3 主乳 化剂 2 ％辅 助乳化剂 2 ％互 溶剂 3 高效解堵 剂 5 9 0 白油 2 3 主 乳化 剂 2 辅 助乳 化 剂2 ％互 溶剂 3 高效解 堵剂 6 9 0 基 液 柴 油 2 白油 一1 4 3 主 乳 化剂 2 辅助乳 化剂 2 互 溶剂 3 高效解 堵剂 根据 以上实验 ， 优选完井液的最佳配方如下。 基液 柴 油 1 白油 1 4 3 主 乳 化 剂 2 ％辅 助乳 化 剂 2 ％互溶 剂 3 高效 解堵 剂 同时 ， 将 上述 完 井液 浸泡 后 的泥饼 溶 于基 液 中 ， 进行 了过 筛 网实 验 在 0 ． 7 MP a下 进 行 。实 验 发 现 ， 经过 全 油基完 井 液 浸 泡 后 的全 油 基 钻井 液 泥饼 能顺利通过孔径为 0 ． 1 0 mm 的筛网， 说明研制的全 2 3 4 5 6 有机土 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 2 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 0 9年 1 1月 油基 完井 液能达 到有效 清 除泥饼 的效 果 。 3 现 场 应 用 3 ． 1 全油基钻井液的现场配制及维护 根据实验和现场应用要求 ， 全油基钻井液应按 照以下程序配制 。①油相配制。按配方计算基油 以 及其它处理剂的加量， 依次通过混合漏斗加入胶体 结构 剂 、 辅 助乳 化 剂 、 主乳 化 剂 、 润 湿剂 、 增 黏 剂 、 降 滤失剂和生石灰等处理剂 ， 加入过程 中需严格控制 加 入速度 ， 搅拌 期 间观察钻 井液乳 化情 况 ， 如效 果不 理 想可适 当延 长 搅 拌 时 间 ， 生 石 灰 加 完 后搅 拌 4 h 左右。②全油钻井液密度调控 。用氯化钙加重剂控 制密度 ， 在配 制过 程 中根 据 全 油基 钻 井 液 量 及基 液 密度精确计算氯化钙水溶液 所需水和氯化钙用量 ， 加入氯 化钙 ， 搅 拌均 匀 。③油水 混合 。按 油水 比例 ， 将氯化钙水溶液用泥浆枪打入油相体系中， 利用泥 浆枪 的高速 喷射 ， 将 水剪 切成 细小 的分子 ， 促 进油水 乳化 ， 并 随 时监测体 系性 能 。 全 油基钻 井液 维护方 法 如下 。① 降低 钻井 液密 度 的方 法 主要 有 用基油 稀 释 ， 用 固控设 备清 除加重 材料 以及加 入塑 料微 球 ， 提 高 密 度 时用 加 重 材 料加 重 。②提 高黏度 和切 力 的方 法有 降低 油水 比 ， 在增 大水含量的同时补充足够的乳化剂 ； 增大有机土、 氧 化沥青等亲油胶体的含量 ； 加入加重剂等惰性材料 也能 提高 黏度和 切 力 ， 但 要 及 时 补 充乳 化 剂 和 润 湿 剂。降低黏度和切力的主要措施有 增大油水比， 即 增大基 油 的含量 ； 利 用 固控设 备及 时 清 除 钻 屑 。③ 当滤失 量增 大时 ， 及 时补充乳 化剂 和润 湿剂 ， 增强 钻 井液稳定性 ； 也可适当补充有机褐煤、 氧化沥青等亲 油胶体 的含 量 。在某些 情况 下 ， 为提高 钻速 ， 可适 当 放宽 滤失量 。④ 及 时补 充 乳 化剂 和润 湿 剂 ， 并 注 意 及 时调整油 水 比 ， 使乳 化稳定 性尽 快恢 复 。 3 ． 2 全油基完井液现场配制 先将 主乳化 剂 、 辅 助乳 化剂 、 互 溶剂 在反 应釜 里 均匀混合 ， 最后加入高效解堵剂 ， 充分搅拌 ， 再把这 些均 匀混合 的材 料加入 基液 中， 搅 拌均 匀 。 3 ． 3 应用效果 王 7 3 一 平 4井位于济 阳坳陷东营凹陷陈官庄一 王 家 岗断裂 阶状构 造 带王 7 3 2区块 ， 井 深 为 1 8 3 3 ． 0 0 m。该 井三 开 水平 段 采 用 全 油 基 钻 井 液 ， 实 现 了 免 酸洗工艺 ， 完井时下人精密滤砂管。在钻井施工过 程 中采用孔径为 0 ． 1 8 mm 的振动筛布 ， 所产生的钻 屑全部 回收 ， 施工中未出现任何复杂事故， 钻井液各 项性 能稳 定 ， 采用 C a C 1 加 重 ， 避免 了无 用 固相 对 油 气层 的损害 ， 钻井液 的固相粒度 中值为 l 6 ． 4 4 ff m， 完全满足油层保护 的需要 。下入精密滤砂管前 ， 采 用 孔径 为 0 ． 1 2 5 mm 的 振 动 筛 布 低 排 量 过 滤 钻 井 液 。 目前该井 的测 试液 量 为 9 m。 ／ d ， 是 相邻 水 平 井 的 3倍 ， 有力地证 明了全 油基钻井液完井液优 良的 油层 保 护效果 ] 。现场 全油基 钻井 液性 能见表 4 。 表 4 现场钻井液性能 常温 4 结 论 1 ．全油 基钻 井 液 配 方 能 够适 应 王 7 3 2区块 非 速敏 、 极强 水敏 、 强 酸敏 、 弱碱敏 的储 层特 征 ， 为 解决 该 区块 的油气 层保 护问题 提供 了新 的思路 。 2 ．全 油基完 井 液 能够 有 效 地 清 除全 油 基 钻 井 液 的泥饼 ， 避免 了酸 洗作 业对强 酸敏 、 强水 敏储 层 的 二次伤害， 能够有效地保护油气层和提高油气产量。 3 ．全油基钻井液完井液体系在材料选择、 施工 工艺及应用范围等方面还需进一步 的完善和加强 ， 以便 在更 广泛 的 区域 内得 到应 用 。 参 考 文 献 [ 1 ] 白小东 ， 蒲晓林． 国外保护储层 的油基钻井完井 液新技 术研究与应用口] ． 精细石油化工进展 ， 2 0 0 5 1 2 1 2 1 4 [ 2 ] 许 明标 ， 黄进军 ， 向兴金 ， 等． 高温高密度油基钻井 液处 理剂性 能研究 E J ] ． 江汉石 油学 院学报 ， 2 0 0 3 1 8 9 9 2 E 3 3 舒福 昌 ， 岳前 升 ， 黄红 玺 ， 等． 新 型无水 全 油基 钻井 液 E J 3 ． 断块油气 田 ， 2 0 0 8 ， 1 5 3 1 0 3 1 0 4 [ 4 ] 安文忠 ， 张滨海 ， 陈建 兵． Ve r s a C l e a n低 毒油基钻井 液 技术 [ J ] ． 石 油钻探技术 ， 2 0 0 3 ， 3 1 6 3 3 3 5 [ 5 ] 岳前升 ， 向兴金 ， 舒福 昌， 等． 水平井裸眼完井条件下 的 油基钻井液滤饼解除技术 E J ] ． 钻井液与完井 液 ， 2 0 0 5 ， 2 2 3 3 2 3 3 [ 6 ] 李蔚萍 ， 向兴 金 ， 岳前 升 ， 等． HC F A 油基泥 浆泥饼 解 除液室 内研究E J 3 ． 石 油地质与工程 ， 2 0 0 7 5 1 0 2 1 0 6 [ 7 ] 罗立公 ， 关增臣 ， 苏常 明， 等． 油基钻井液在特殊井 中的 应用 [ J ] ． 钻采工艺 ， 1 9 9 7 ， 2 0 3 7 1 7 4 [ 8 ] 岳前升 ， 向兴金 ， 李 中． 油基钻 井液 的封堵性 能研究 与 应 用E J 3 ． 钻井液与完井液 ， 2 0 0 6 ， 2 3 5 4 0 4 2 收稿 日期 2 0 0 9 0 5 1 4 ； HGF 0 9 0 6 W2 ； 编辑 汪桂娟 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m