＂协同增效”钻井液体系在潍北油气田的应用.pdf

第 3 0卷 第 3期 2 0 1 3年5月 钻井液与完井液 DRI LLI NG FLUI D C0M PLETI ON FLUI D Vo1 ． 30 NO． 3 M a v 201 3 【 理论研究与应用技术 】 “ 协同增效’ ’ 钻井液体系在潍北油气 田的应用 张朔 ， 蒋官澄 ， 郭海涛 ， 史从越 ， 夏汉玲 1 ． 中国石油大学 北京 石油工程学 院 ，北京 ； 2 ． 大港油 田滩海开发公司 ，天津 张朔等 ．“ 协同增效”钻井液体系在潍北油气田的应用 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 3 ，3 0 3 2 0 2 2 ． 摘要根据潍北油气田储层孔喉半径细小，黏土含量高，非均质严重的地质特性，在该区块常用的聚合醇钻 井液基础上应用成膜钻井液技术与理想充填技术建立了 “ 协同增效”的储层保护方法，研制了成膜性能较好的成 膜剂 L C M- 8 ，优化设计出低损害钻井液体系。通过现场实验表明，矿场测试表皮系数降低了8 0 ％ 以上，米采油量 提高了0 ． 5 ～1 ． 8 倍，储层保护效果显著，具有较好的经济效益。 关键词理想充填 ； 储层保护 ； 低损害钻井液 ； 成膜技术 中图分类号 T E 2 5 4 _ 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 ． 5 6 2 0 2 0 1 30 3 ． 0 0 2 0 0 3 潍北油气 田具有储层孔喉半径细小，黏土含量 高，非 均质严重等特征，因此容易受 到各种入井工 作液侵入而带来水敏、水锁等损害，严重地影响了 油藏 的有效开发，了避免钻井液中固相和液相的侵 人地层，采用了理想充填和成膜钻井液技术相结合 的 “ 协 同增效”方法来建立适合潍北 油气 田的屏蔽 暂堵技术。 1 潍北油 气田地层 特性分析 潍北油气 田昌 6 8断块储层渗透率为 1 ． 2 5 X 1 0 ～ 6 9 ． 5 1 0 岬 ，孔隙度为 5 ． 7 ％～2 3 ． 1 ％，孔喉半 径为 1 ． 5 ～1 1 ． 2 m， 属于低孔低渗储层， 容易引发水 敏和水锁伤害。该井区地层水 矿化度为 1 2 6 9 1 ． 1 ～ 1 9 1 9 8 ． 3 mg m， C a 和Mg 含量高 ， 属于 C a C 1 ， 水型， 因此需要特别注意作业流体与地层水 的配伍性 ，避 免引起储层伤害，同时需要注意高矿化度地层水对 钻井完井液的影响。由于聚合醇钻井液体系在抑制 地层造浆、维持井壁稳定和控制流变性等方面有突 出的优点 ]， 在潍北油气田得到了广泛的应用，但 是在设计聚合醇钻井液的时候并未充分考虑对储层 的保护。由于潍北油气 田储层物性较差， 一旦 固相颗 粒和滤液侵入地层就会造成渗透率下降，使油气井 的产能降低， 而且这种伤害一般是难以通过射孔解 除的。为了更好地保护油气层， 采用了理想充填和成 膜钻井液技术相结合的 “ 协同增效” 法对该地 区常用 的聚合醇钻井液体系进行 了储层保护性能改进 [ 2 - 4 ] 。 2 “ 协 同增效”储层保 护钻井液技 术 2 ． 1 理想充填暂堵剂粒径优选 潍北油气 田主力储层的主要流通孔喉半径约为 8 ． 5 9 4 m，根据 D 。 规则和不 同暂堵剂粒径 分布 ， 通过软件计算得到适合潍北油气 田的 C a C O 暂堵剂 复配比例为 1 0 0 0目 0 ．0 1 4 1T I 1T I 5 0 0目 0 ．0 3 1T I1T I 1 0 0目 0 ． 1 5 4 mm 1 0 5 0 4 0 ， 经 过 复 配 后 的 C a C O 即为适合该区块的理想充填暂堵剂 i P ． T B A 。 2 ． 2 成膜钻 井液技术 2 ． 2 ． 1 成膜剂的制备 成膜剂 的合成是 由亲油性单体和亲水性单体 ， 基金项目 国家科技重大专项 “ 渤海湾盆地黄骅坳陷滩海开发示范工程” 2 0 1 1 Z X0 5 0 5 0 ； 中国国家杰出青年基金 “ 多 孔介质油气藏气湿性基础理论研究” 5 0 9 2 5 4 1 4 ；国家 自然科学基金面上项目 “ 复杂地层条件下，提高井壁稳定性新方法研 究” 5 1 0 7 4 1 7 3 o 第一作者简介 张朔，在读博士研究生，从事油气层损害与保护、油田化学等方面的研究工作。地址 北京市昌平区 府学路 l 8号 ； 邮政编码 1 0 2 2 4 9；电话 0 1 08 9 7 3 2 2 3 9； E ma i l z h a n g s h u o 9 1 5 s i n a ． c o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第3 0卷 第3 期 张朔等 “ 协同增效”钻井液体系在潍北油气田的应用 2 1 通过原子转移 自由基聚合方法实现。将精制后的苯 乙烯和丙烯酸丁酯 、乳化剂水溶液 、引发剂过硫酸 铵 AP S加 入有转子 的容器 中密封 ，常温下乳 化形 成乳化液 ，抽真空后 ，于 8 0 ～9 0℃油浴 内加热搅 拌 6 ～8 h ，即可制得成膜性两亲聚合物油层保护剂 LCM ． 8。 2 ． 2 ． 2 成膜性能 L C M一 8 是具有一定粒径分布范围的胶粒状聚合 物 ，粒径分布在 0 ． 1 ～0 ． 8 g m之间。胶粒可通过变 形对井壁孔隙或者暂堵剂之间形成的孔隙进行初步 封堵 ，此外 ，聚合物长链状 的结构能够形成立体空 间网络结构，通过捕捉钻井液中的固体颗粒使得网 络更致密。在温度和压力 的双重作用下 ，L C M． 8能 够在井壁上迅速形成一层致密的膜状物。砂石表面 经过浓 度为 3 ％ 的 L C M一 8 8 O℃、常压 、3 0 mi n 处理后冷却至室温 ，自然干燥后进行电镜扫描观察 ， 见 图 1 。从 图 1 可 以看出，L C M一 8在砂石表面形成 了一层致密的膜状物。 砂石表面 两亲聚合物在砂子表面成膜 图 1 L C M一 8 在砂石表面成膜前后扫描电镜照片 1 0 0 倍 2 ． 2 ． 3 降滤失量对比实验 取 自昌 6 8 斜 l 井的上部钻井液作为基浆， 将不 同加量的各类成膜剂加到基浆中，测定其在 8 O℃、 3 ． 5 MP a 、3 0 mi n条件下 的高温高压滤失量 ，结果 见表 1 ，基浆配方如下 。 1 4 ％膨润土 2 ％高 温降黏降滤失剂 1 ． 5 ％ 封堵防塌剂 0 ． 1 5 ％聚丙烯酰胺干粉 2 ． 5 ％聚合醇 防塌屏蔽 剂 0 ． 5 ％～1 ％烧碱 0 ． 5 ％水解 聚丙 烯腈铵盐 3 ％无荧光 白油润滑剂 2 ． 5 ％ 无荧光防 塌降失水剂 由表 1 可 知 ，在不 同加 量条 件下 ，L C M一 8降 高温高压滤失量的效果明显优于其他成膜材料 ，表 明两亲聚合物油层保护剂 L C M一 8 的成膜能力更佳， 具有更强的封堵能力 。 2 ． 3 “ 协同增效”钻井完井液性能评价 在上述研究的基础上形成了 “ 协同增效”储层 保护钻井液，即通过在井壁中形成致密堆积层，并 在堆 积层上进一 步形成保护膜 ，达到在 近井壁处 形成致密、韧性强、渗透率极低 的 “ 堆积 一 成膜屏 障”的 目的。为 比较 “ 协同增效”型钻井液与常规 屏蔽暂堵型钻井液的保护油气层效果 ，取 昌 6 8斜 1 井的上部钻井液为 1 配方，设计了如下配方进行 对 比实验。以下配方 皆用重 晶石将密度调整到 1 ． 2 5 g ／ c m 。 2 1 3 ％ LCM 一 8 3 l 3 ％ LCM 一 8 3 ％I P TBA 4 1 3． 5 ％ I ，CM 一 8 3 ． 5 ％I P． TBA 表 l 各成膜剂降高温高压滤失量效果对比 成膜剂 ／ F L H T H P 8 0 0 c 、 ”M ⋯ ／ mL 3 0 mi n ％ FLC2 00 0 LCM 一 8 OCL BST - 1 CM J ． 2 2 ． 3 ． 1 钻井液常规性能 将上述 4种钻井液在 9 0 热滚 1 6 h后进行常 规性能测试 ，结果见表 2 。当 L C M一 8和 I P T B A 的 加量均为 3 ％ 时，钻井液性能在较理想范 围内，滤 失量从 4 ．0 m L降低到 1 ． 7 m L ，其后随着 L C M一 8 用 量 的继续增加降滤失效果增加幅度较小 ，最终确定 3 为优选配方。 表 2 钻井液常规性能测试 2 ． 3 ． 2 储层保护效果 使用 J H MD ． I I 高温高压岩心动态损害评价仪 进行渗透率污染 和恢复评价，结果如 图 2所示 。从 图 2可 以看 出，在采用油气层保护措施之后 ，渗透 率堵塞率有明显的提高，渗透率堵塞率从 3 7 ． 7 ％提 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 2 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 3年 5月 高到 8 5 ％ 以上 ，对污染端造成较严重 的堵塞 ，含 成膜剂 L C M一 8与 I P ． T B A的 3 配方 的堵塞 程度更 高 ，达到 9 5 ． 5 ％。以上数据表明，在钻井液中加入 I P T B A和 L C M一 8后 ，在距离污染面很短的距离里 形成 了一个渗透率很低的屏蔽环 ，阻止了钻井液中 的固相和液相侵入地层 ，比常规技术 1 有更好 的储层保护效果 ； 渗透率恢复率也从 5 7 ． 5 ％提高到 9 6 ． 1 ％ 3 ，加量超过 3 ％后储层保护效果并无 明 显改善，且 3 配方的常规 性能能够满足钻井工程的 需要 ，因此确定 3 配方为最优配方。 褂l O O 8 0 0 黼 4 0 2 0 。 媲 3现 场试验 “ 协 同增效”储层保护钻井液在昌 6 8斜 1 、昌 6 8 斜 7 等井进行了现场试验，整个钻井过程中均未 出现与钻井液有关 的复杂事故 ，从而保证 了正常施 工的进行 。 对 昌 6 8 斜 l 、 昌 6 8 斜 7进行 了矿场测试 ， 并 与同区块临井 昌 6 8 斜 l 7 、昌 6 8斜 2 3井进行储 层保护效果 比较， 结果见表3 。 与常规屏蔽暂堵技术相 比，“ 协同增效”储层保护钻井液技术具有更好 的 储层保护效果， 矿场测试表皮系数降低了 8 0 ％以上， 在相同的采油条件下米采油量提高了 O ． 5 ～1 ． 8倍。 I渗透率堵塞率 ． ．． ． ■●渗透率恢复率 表 3 “ 协同增效”与常规暂堵技术效果对比 r 配 方 配 方 3 配 方4 -d 方 图2 封堵率与渗透率封堵率 2 ． 3 ． 3 返排解堵效果评价 选取不同配方污染过的岩样 ，测量其在不同流 动压力下的反向油相渗透率，然后计算其在不同流 动压下的渗透率恢复率，结果如图3 所示。 1 0 0 9 0 稃8 0 7 0 褥 6 0 ∞ 5 0 O 返排压力／ MP a 图3 返排解堵效果评价 由图 3可以看 出，返 排压力从 0 ． 0 4 MP a 增 加 至 0 ． 1 6 MP a 的过程中，“ 协同增效”储层保护钻井 液 3 和 4 配方 的返排解堵效果 明显 大于常规屏 蔽技术 1 配方 和成膜钻井液 2 配方 。当返 排压力达到 0 ． 1 6 MP a的时候 ，3 和 4 配方 的渗透 率恢复率达到 9 0 ％ 以上。由于实 际返排压力一般 大于实验的数值 ，因此 “ 协 同增效”钻井液在井壁 上所形成的屏蔽层完全可以通过返排来解堵，由此 可以看出该技术不仅适用于射孔完井，也可适用于 裸眼完井 。 4 结论 1 ． 针对潍北油气 田地质特性 ，在理想填充 的理 论基础上对暂堵剂粒径范围进行了优选，并研制了 成膜性能较好的成膜剂 L C M． 8 。 2 ． 在上部钻井液 中加入 3 ％左右 的理想填充剂 和 L C M． 8 ， 即可将上部钻井液改性为保护储层的“ 协 同增效 ”钻井液体系 ，使用简单且具有较好的储层 保护效果 。 3 ． 经现场试验 ，表皮系数降低 了 8 0 ％ 以上 ，米 采油量提高了 0 ． 5 ～ 1 ． 8 倍 ，储层保护效果显著 ，具 有较好 的经济效益 。 参 考 文 献 [ 1 ] 司贤群，吕振华 ． 聚合醇防塌钻井液体系的室内评价与 应用 [ J ] ． 石油钻探技术，2 0 0 1 ，2 9 3 4 5 ． 4 6 ． [ 2 ] 蒲晓林 ，雷刚，罗兴树，等 ． 钻井液隔离膜理论与成膜 钻井液研究 [ J 】 ． 钻井液与完井液，2 0 0 5 ，2 2 6 1 - 4 ． [ 3 ] 徐同台，陈永浩，冯京海，等 ． 广谱型屏蔽暂堵保护油 气层 技术探讨 [ J ] ． 钻井 液与完井 液，2 0 0 3 ， 2 0 2 3 9 41 ． 『 4 1 孙金声，汪世国，张毅，等 ． 水基钻井液成膜技术研究 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 0 3 ，2 0 6 6 - 1 1 ． 收稿 日期2 0 1 2 ． 1 1 ． 5 ；HG F 1 3 0 3 F 3 ；编辑付 王 目 颖 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m