JX2井二开钻井液体系性能评价.pdf

化学工程师 C h e m i c a l E n g i n e e r 2 0 1 6年第 0 5期 ‘油 罔 化 DO I 1 0 ． 1 6 2 4 7 ． c n k i ．2 3 1 1 7 1 h q ． 2 0 1 6 0 5 4 0 j x2 ， 井二开钻井液体 系性能评价 黄友亮 ． - ， 乐 明 1 , 2刘 兴 1 , 2 1 ． 长江大学 石油工程学院。 湖北 武汉 4 3 0 1 0 0 ； 2 ． 油气钻采工程湖北省重点实验室。 湖北 武汉 4 3 0 1 0 0 J 摘要 J X 2二开钻进地层地质条件复杂， 易发生漏失且泥岩段遇水易膨胀导致井壁失稳、 卡钻等复杂情 况发生。为了预防此类复杂情况的发生， 应该对该井段的钻井液体系有个全面的评价。本文主要在室内对该 井段选用的钻井液体系进行了一系列的性能测试评价 ， 结果表明该钻井液体系粘度及失水较好， 并在热滚前 后其粘度及失水变化不大， 能很好的抑制该区块的水化膨胀 ， 预防地层坍塌等复杂情况的发生， 值得进一步 推广与应用。 关键词 钻井液； 复杂； 泥岩； 水化； 坍塌 中图分类号 T E 2 5 4 文献标识码 A Pe r f o r ma n c e e v a l u a t i o n o f J X2 we l l t wo d r i l l i n g flu i d s y s t e m HUANG Yo u - l i a n g ， L E Mi n g ， L I U Xi n g 0 1 ． C o l l e g e o f P e t r o l e u m E n g i n e e ri n g i n Y a n z e U n i v e r s i t y ， Wu h a n 4 3 0 1 0 0 ， C h i n a ； 2 ． T h e Ke y L a b o r a t o r y o f Oi l a n d G a s D ri l l i n g E n g i n e e ri n g i n H u b e i P r o v i n c e ， Wu h a n 4 3 0 1 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t J X2 t wo o p e n i n s t r a t u m h a s c o mp l e x g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s ， w h i c h i s P r o n e t o l e a k a g e a n d mu d s t o n e i n t h e wa t e r e a s i l y l e a d t o s i d e wa l l i n s t a b i l i t y e x p a n s i o n ，s u c h a s s t i c k i n g c o mp l e x s i t u a t i o n ．I n o r d e r t o p r e v e n t t h e o c c u r r e n c e o f s u c h c o mp l e x s i t u a t i o n ，i t i s a c o mp r e h e n s i v e e v a l u a t i o n s h o u l d b e t a k e n ． T h i s p a p e r ma i n l y d i s c u s s e d a s e rie s e v a l u a t i o n o f t h e p e rf o r ma n c e t e s t ， wh i c h s h o w t h a t t h e v i s c o s i t y o f d r i l l i n g fl u i d s y s t e m a n d wa t e r l o s s w e r e g o o d ， a n d c h a n g e s l i t t l e i n v i s c o s i t y a n d wa t e r l o s s b e f o r e a n d a f t e r h o t r o l l i n g ， c a n i n h i b i t t h e b l o c k h y d r a t i o n e x p a n s i o n g o o d ， p r e v e n t t h e h a p p e n i n g o f t h e c o mp l e x s i t u a t i o n ， s u c h a s f o r ma t i o n c o l l a p s e ， wo r t h y o f f u r t h e r p o p u l a r i z ati o n a n d a p p l i c a t i o n ． Ke y wo r d s d ri l l i n g fl u i d ； c o mp l e x； mu d s t o n e ； h y d r a t i o n； c o l l a p s e J X 2井主要勘探 目的层为二叠统长兴组、 下三 叠统飞仙关组， 兼探下三叠统嘉陵江组二段、 中三 叠统雷 口坡组及上三叠统须家河组。J X 2井二开地 层主要为 自流井组、 须家河组以及雷口坡组。地层 倾角大、 软硬交错、 自然造斜率强 ， 易井斜， 且地层 含有裂缝性气层 ， 易发生漏失 ， 自流井上段地层泥 岩段易发生水化膨胀导致井壁失稳垮塌 ， 千佛崖地 层底部灰色泥岩含量较高 ， 遇水长时间浸泡后易 出 现井壁失稳 ， 为了避免这些复杂情况的发生 ， 本井 段应该从加强泥饼封堵性能以及防塌措施方面来 改善钻井液体系。笔者结合该区块的地质特征及实 钻资料， 使用该井段所采用的钻井液体系主要从如 下方面进行了室内实验评价 ，钻井液体系性能测 试， 钻井液岩屑回收率测试 ， 钻井液膨胀抑制性评 价， 钻井液封堵实验， 钻井液抗污染能力评价以及 收稿 日期 2 0 1 6 一 O 1 ～ 1 8 作者简介 黄友亮 1 9 9 1 一 ， 男， 在读硕士研究生 ， 研究方向 岩石力 学。 热滚实验评价。 1 钻井液体 系的性能测试 J X 2 井二开井段现场预使用的钻井液配方为 4 ． O ％～ 6 ． 0 ％膨润土浆 0 ． 1 ％～0 ． 3 ％N a O H 0 ． 2 ％ 一0． 8％ K PAMO ． 5 ％ ～ 1 ． 5％PAC LV0 ． 0 5 ％ 一0 ． 5 ％ PACHV 3 ％ ～ 1 0％ KCI 0 ． 3 ％ ～0． 8 ％ Ca O1 ％ ～2 ％ C a C O ， 一 2 0 0 1 ％～2 ％C a C O 3 8 0 0 重晶石 。 采用该配 方进行室内钻井液体系性能测试。 钻井液体系设计 参数见表 l ， 室 内测试结果见表 2所示 。 表 1 钻井液性设计参数 T a b ． 1 Dri l l i n g f l u i d d e s i g n p a r a me t e r s 密度F v A P I 失水 初切 终切 p H A V P V Y P 含砂 ／ g ‘ c m ／ s ／ m L ／P a／ P a ／m P a ‘ s ／ m P a ‘ S ／ P a／ ％ 1 2 7 1 S 0 4 5 7 0 ≤5 2 5 5 1 0 9 1 0 1 5 3 0 1 0 2 0 5 1 O O ． 5 2 0 1 6 年第 0 5 期 黄友亮等 j x 2井二开钻井液体系性能评价 4 1 表 2 钻井液性能测试结果 T a b ． 2 R e s u l t s o f Dri l l i n g fl u i d p e r f o r ma n c e t e s t 条件 密 度 p H A V P v Y P 初切／ A P U F L ／ g c m 4 f s ／ m P a s ／ m P a s ／ P a 终切／ m L m m - 1 现场性能 1 ．4 9 9 8 2 6 5 6 0 1 0 2 ／ 5 3 ．4 ／ 0 ．5 室内 性能 1 ．4 5 9 7 0 6 3 5 4 9 2 ／ 5 ．5 4 ／ 0 ． 5 由表 2 数据可以看出， 二开所用钻井液体系室 内实验表现出来的性能在设计参数的范 围之内 ， 该 配方表现出的粘度及失水较好。 2 钻井液体系性能评价及优化 2 ． 1 钻井液的岩屑回收率 实验室回收岩屑所用的钻井液配方为 4 ． 0 ％ 6 ． 0 ％膨润土浆 O ． 1 ％～0 ． 3 ％Na O H 0 ． 2 ％ ～ 0 ． 8 ％K P AM 0 ． 5 ％ ～1 ． 5 ％P AC L V 0 ． O 5 ％ ～O ． 5 ％ P AC HV 3 ％ 一1 0 ％KC I O ． 3 ％ ～0 ． 8 ％C a Ol ％ ～2 ％ C a C O 3 2 0 0 1 ％ ～2 ％C a C O 3 8 0 0 重 晶石 。 其 实验 结果见表 3 。 表 3 岩屑 回收 率实验结果 T a b ． 3 R e s u l t o f C u t t i n g s r e c o v e r y e x p e ri me n t 从表 3中可以看出， 二开井段体系岩屑为钻屑 时岩屑回收率为 9 6 ．2 9 ％， 二开井段体系岩屑为页岩 时岩屑回收率为 9 8 ． 1 5 ％。 这说明该组钻井液体系对 岩屑的抑制作用较好 。 2 ．2 钻井液膨胀抑制性评价 实验室所采用的钻井液为现场二开所使用的 钻井液配方。室内膨胀抑制性实验结果见表 4 。 表 4 膨胀性实验结果 T a b ． 4 T h e r e s u l t o f S w e l l i n g e x p e ri me n t f厂 一 水 一 液 图 1 钻井液膨胀抑制性 F i g ． 1 Dri l l i n g flu i d e x p a n s i o n i n h i b i t i o n 由表 4 和图 1 可以看出， 现场钻井液的膨胀率 在 1 0 ．3 5 ％， 水的膨胀率为 5 1 ．8 6 ％， 由于压力释放所 产生 的膨胀率为 3 ． 7 3 ％，通过实验数据可以看出现 场钻井液对岩心的膨胀有较好的抑制作用。 2 ． 3 钻井液封堵实验 对现场使用钻井液配方在加封堵剂单封后进 行了流变性能参数测试， 和未加封堵剂前流变性能 参数测试结果进行 比较 ， 见表 5 。 可以看 出封堵剂对 钻井液的流变性影响不大。 表 5 钻井液封堵实验测试结果 T a b ． 5 Re s u l t o f Dri l l i n g fl u i d p l u g g i n g t e s t 然后利用填沙管 ， 测量钻井液在 0 ． 6 8 MP a压力 下 3 0 mi n内侵人沙子 的深度 ， 通过深度 的对 比评价 其封堵性。实验结果见表 6 。 表 6 钻井液封堵性能 T ab ． 6 D ril l i n g fl u i d s e a l i n g p e r f o rm a n c e 钻井液配方 侵入沙子深度 ／ c m 钻井液 钻井液 1 ％石灰 钻井液 1 ％随钻堵漏剂 钻井液 1 ％石灰 1 ％随钻堵漏剂 7 ． 2 5． 5 4 ． 7 3 ． 4 由表 6可 以看出， 单封对钻井液的流变性影 响 不大 ， 并 由表 6可 以看 出， 随着封堵剂种类 的增加 封堵效果明显增强 。 2 ． 4 钻井液抗污染能力 在现场钻井液 的基础上分别 加入 C a C 1 和 N a C 1 ， 在室内 室温 3 0 c C 测试钻井液的性能变化 ， 室内实验发现该钻井液体系被不同浓度的 C a C 1 和 N a C 1 污染后其流变性没有太大的变化， 说明该钻井 液体系的抗污染能力很强， 结果见表 7 。 ∞ ∞ ∞ 的 加 m 0 斜 渣 4 2 黄友亮等 j x2井二开钻井液体 系性能评 价 2 0 1 6年第 0 5期 表 7 钻井液抗污染实验 Ta b ． 7 D ril l i n g fl u i d p o l l u t i o n r e s i s t a n c e e x p e r i me n t 接 着 对 上 述 抗 污 染 钻 井 液 进 行 热 滚 实 验 1 6 h X 7 0 2 ， 并测试钻井液性能 ， 实验数据表 明该 钻井液体系热稳定性很好 ， 其实验结果见表 8 。 表 8 热滚实验结果 1 6 h x 7 0 C T a b ． 8 T h e r e s u l t o f h o t r o l l i n g e x p e ri me n t s 3 结论 二开井段钻井液体系表现 出的粘度及失水较 好， 并在热滚前后其粘度及失水变化不大。其中配 方中， 二开井段体系的回收率为 9 8 ． 1 5 ％， 体系钻井 液对页岩的抑制作用较好 。并且钻井液配方对泥岩 的膨胀率在 1 1 ％以内，而清水对泥岩的膨胀率在 5 1 ． 8 6 ％， 对页岩膨胀有较强 的抑制作用。在封堵性 能的测试中，二开体系也表现出较好的封堵效果。 通过上述室内实验对该钻井液体系的测试数据可 以看出该钻井液体系能较好抑制该区块的水化膨 胀， 预防地层坍塌等复杂情况的发生， 值得进一步 的推广与应用 。 参考文献 [ 1 ] 王旭东 ， 郭保雨， 陈二丁， 等 ． 油基钻井液用高性能乳化剂的 研制与评价[ J ] ． 钻井液与完井液 ， 2 0 1 4 ， 3 1 6 1 - 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