HRD无黏土相钻井液破胶技术研究与应用.pdf

第 2 8卷 第 6期 2 0 1 1 年 1 1月 钻井液与完井液 DRI L LI NG F LUI D C0MP LE TI ON F L UI D V0 1 ． 28 No ． 6 NO V．2 0l 1 文章编号1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 1 1 0 6 0 0 3 2 0 3 H R D无黏土相钻井液破胶技术研究与应用 吕方 ， 李建 国 ， 薛连云 ， 戎克生 ， 向兴金 1 ． 荆州汉科新技术研究所，湖北荆州 ； 2 ． 长江大学石油工程学院，湖北荆州 ； 3 ． 新疆油田公司勘探开发研究院，新疆克拉玛依 摘要针对HR D无黏土相钻完井液需要进行破胶降解的问题，研究了破胶液的作用机理，通过室内实验优选 出了由HG B破胶剂组成的破胶液 系，并进行了现场应用。结果表明，该破胶剂与常规破胶剂 HB K相比，不仅 加量小，而且破胶效果好，4 h以内就可以完成对HR D滤饼的完全破胶，破胶后钻井液的黏度低、流动阻力小 ； 对 H R D钻井液破胶明显，在 H R D钻井液中浸泡的筛网，经 H GB破胶液破胶后，滤速接近空白水样，能彻底消 除钻井液对筛管的堵塞 ； 破胶液腐蚀性较小，加入 4 ％缓蚀剂的H GB破胶液腐蚀速率可控制在 1 mm／ a 左右 ； 储 层保护效果好，破胶后岩心的渗透率恢复值较高，均超过 9 0 ％ ； 该破胶液技术现场应用施工简便，可有效保护和 疏通油气渗流通道，提高油井产量。 关键词 无黏土相钻井液 ； 水平井 ； 破胶 ；防止地层损害 中图分类号 T E 2 5 4 ． 4 文献标 识码 A HR D无黏 土相 钻井 完井 液是一种快速弱凝胶 体系，具有低剪切速率高、抑制性和抗污染能力强 等 u 特点，能够满足水平井现场施工需要。H R D 钻井液中的天然聚合物大分子链长、体积大、黏度 高 ，一旦被挤入地层 ，容易吸附 、滞 留在孔隙中， 同时钻井完井液也可能对筛管造成堵塞，增加油气 流动阻力，最终导致产能下降，因此必须在完井时 对 H R D钻井液进行破胶降解，疏通油气流动通道， 最大限度地保护储层 0 - 4 1 。 1 HGB破胶 剂的作 用机理 根据 H R D钻井液的特点，结合酸类、氧化剂 类和酶类破胶剂的特点，通过实验优选 出了一种化 学破胶剂 H G B， 在储层条件下可以持续缓慢释放游 离氧和降低环境 p H值的酸，有效破除泥饼，并对 聚合物大分子进行破胶降解，配合该破胶剂优选缓 蚀剂组成的新型破胶液与常规 HB K破胶液相 比， 具 有破胶速度快、破胶效果好、腐蚀性小的特点，能 够有效解除井壁泥饼和 H R D钻井液对筛管的堵塞。 2 破胶 液性能评价 2 ． 1 I-I G B 加量对破胶效果的影响 通过改变 HG B加量 ，用六速旋转黏度计测量 HR D钻井液在恒温水浴箱 中于 8 0℃破胶 2 h的黏 度变化 ，当所测 的表观黏度值低于 2 ，即认 为达到 破胶效果 ，实验结果见图 1 。 HG B加量， ％ 图 1 不同破胶剂加量对破胶效果的影响 由图 1 可见，优选 出的 H G B对 H R D钻井液 的破胶效果十分明显，4 ％H G B在 8 0℃条件下破胶 2 h 后即可使混合物的表观黏度降至 2 m P a S ； 加 量增加到 5 ％时，H R D钻井液的黏度降低较小，这 第一作者简介 昌方，1 9 7 3年生，1 9 9 4年毕业于江汉石油学院应用化学系，现在主要从事油田化学、采油化学方面的 研究工作。地址 湖北省荆州市玉桥开发区月堤路 3 9号 ； 邮政编码 4 3 4 0 0 0；电话 0 7 1 6 8 3 2 9 7 9 2； E - ma i l l v f a n g d e 一 5 5 5 0 ． 1 6 3 ． c o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 4 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 1 年1 1 月 控制在 1 m m ／ a 左右，因而整个破胶液体系腐蚀性 较小，可以满足现场作业防腐的要求。 表 3 破胶液 的腐蚀性能 缓蚀剂及加量 平均腐 速率 试件腐蚀状态描述 n l x l m ／ a 储层的污染 ，疏通流道 ，最大限度地保护储层。 表 4 破胶液对渗透率恢复值的改善 注 2 9 岩心为四川天然露头岩心 ，G2 、G 4 岩心为天 然岩心，Ko 为原始渗透率 ， ． 为破胶后岩心返排渗透率。 注 挂片材质为 N8 0 ，面积为 1 2 ． 5 c m ； 腐蚀温度为 0 。 3 现 场 应 用 2 ． 6 与常规破胶液I t B K破胶效果对比 采用稀 释破胶法和浸泡泥饼法分别对 HG B破 胶液、现场使用的常规 H B K破胶剂的破胶效果进 行对 比，破胶液 的配方如下。 HGB破 胶 液 配 方 1 4 ％ 破 胶 剂 HGB 2 ％ 缓蚀剂 H C I 2 ％黏土稳定剂 H B K破胶 液 配 方 2 5 ％ 破胶 剂 H B K 2 ％ 缓蚀剂 H C A 2 ％黏土稳定剂 破胶液 H R D钻井液为 1 1 ，实验时间为 5 h ， 实验温度为 6 0 时， 加量为 5 ％ 的 HB K破胶液 2 的破胶率仅为 6 0 ． 2 ％，3 0 mi n和 6 0 mi n泥饼浸泡失 重 率 为 2 1 ． 4 ％ 和 6 8 ． 2 ％ ；而加 量 为 4 ％ 的 HG B破 胶液 1 破胶率高达 9 6 ． 8 ％，泥饼浸泡失重率分别 达到 8 2 ． 2 ％ 和 9 3 ． 7 ％，说 明 H B K破胶剂对 HR D钻 井液中的大分子类 聚合物降解有限 ，清除井壁泥饼 不显著 ，因而不能有效消除钻井液对筛管的堵塞 ， 而破胶剂 H G B的缓释作用基团增加了对泥饼中可 化学解除部分的作用，因而能够清除井壁泥饼 ，同 时可 以降解 H R D钻井液的中、高分子量的聚合物 ， 消除钻井液对筛管 的堵塞 ，取得较好的破胶效果 。 2 ． 7 破胶液对岩心渗透率恢复值的影响 按照中国石油天然气行业标准 S Y ／ T 6 5 4 0 2 0 0 2 钻井液完井液损害油层室内评价方法 ，通过岩心 流动实验，测定采用 H G B破胶液破胶后岩心渗透 率恢复值的变化情况， 来评价破胶液对储层的影响， 实验数据见表 4 。由表 4 可知，采用破胶技术后， 岩心污染后返排渗透率恢复值均大于 9 0 ％，说明破 胶液能解除桥堵剂及聚合物大分子对岩心的损害。 由此可说明， H R D无黏土相钻井液可以在完成钻 开任务后，采用 H G B破胶完井新技术，清除其对 HR D钻井液破胶技术在新疆 油 田在六 中区克 下组、陆梁陆 9 井区呼图壁河组等水平井钻井中进 行了现场应用，取得了良好的应用效果，油井投产 后 ，产液量 和产油量均较 常规完井体 系提高 2 0 ％ 以上。现以L U H W1 2 1 5 为例，该井二开至完井采 用 HR D钻井液 ， 其 中井深 4 4 8 ～1 3 2 0 m为直井段 ， l 3 2 0 ～ 1 6 8 4 m为斜井段 ，l 6 8 4 ～2 0 1 8 m为水平 段，顺利钻完水平段后下套管循环，洗井正常后， 使用泵车打入 1 2 m HG B破胶液 ，顶替至水平段 ， 浸泡 4 ～6 h后，在套管 内装入憋压胶 塞 ，利用小 排量将憋压胶塞打入筛管顶部的憋压座 ，封堵油层 筛管，利用泥浆泵加压激活管外封隔器、双接箍起 到封隔下部油层建立上部钻井液，顺利固井，完 井后正常投产，产液量为2 7 ． 3 8 m ／ d ，产油量达到 2 5 ． 3 8 m ／ d ，与邻井对 比产量数据见表 5 。 表 5 H GB破胶液系应用投产效果对比 井号 产液量初 期 ／ m ／ d产油量初 期 ／ 1T I ／ d 注 为试验井 ； 层位为 Kl h l 2 。 由表 5 可以看出，使用 H G B破胶液技术后， 产液量和产油量比邻井分别提高了2 2 ． 3 ％～2 6 ． 3 ％ 和 2 3 ． 9 ％～ 1 5 9 ． 5 ％，说 明 H GB破胶液技术 能够 消 除 H R D钻井液对筛管、储层的堵塞，使油气渗流 通道得到有效保护和疏通，增产效果显著。 下转第3 8 页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 8 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 1 年l 1 月 的效果，同时调节好钻井液的流变性，防止当量循 环密度过高憋漏地层。 3 ． 3 应用效果 1 该钻井液性能与原来其他公司的 “ 豆腐脑 ” 钻井液相 比有质的区别 ，而且性能易于控制 ， 很好 地满足了井下要求。 2与本地区其他井相 比，该井最深 ，但钻井 周期最短 、事故最少 ，成本最低 。 3 全井没有划 出一个新 眼，这在 G BO地区尚 属首次。 4该钻井液润滑性 良好 ，从没有 因托压 问题 而影响钻井施丁 。 5 全井各 开次中完及完井电测均一次顺利到 底 ，各开次套管均顺利到位且开泵顺利 ，这在 G B O 地区尚属首次。 6 GB O． 1 0 2井的油层段长 4 0 m，而 GB O 一 1 0 3 井长 4 1 5 m 3 3 9 2 ～4 4 0 7 m ； G B O一 1 0 3 井是截至 目 前 GB O区块唯一一 口真正实现了地质 目的的井。 4 认 识 与 结论 1 ． P OL YME R K C L ． P O L Y C OL钻井液体系具有 良好 的抑制性 、携砂性和失水造壁性 ，很好地满足 了古巴钻井施工的要求 。 2 ． 钻进中液体和固体润滑剂的复配使用取得了 良好的润滑效果 ； 实施中途完钻作业时用液体和固 体润滑剂封闭裸眼段 ， 提高了下套管作业 的安全 l生。 3 ． 强化固控设备的高效，保持钻井液清洁，对 搞好钻井液 陛能和井下安全至关重要。 4 ． 钻遇A l t a 地层时要充分保证钻井液有足够高 的密度， 将其提高到 1 ． 6 0 g ／ c m 以上， 并要及时调整， 完井钻井液密度不能低于 1 ． 7 5 g ／ c m。 。 5 ． 古 巴地层的黏土造浆性很强 ，在以后的钻井 中可以尝试使用具有更好抑制性的钻井液，如硅酸 盐钻井液。 参 考 文 献 [ 1 ] 鄢捷年，杨虎，王利国 ． 南海流花大位移井水基钻井液 技术 [ J ] ． 石油钻采工艺，2 0 0 6 ， 2 8 1 2 3 2 8 ． [ 2 ] 蔡利山， 林永学， 王文立 ． 大位移井钻井液技术综述 【 J J ． 钻井液与完井液，2 0 1 0 ， 2 7 3 1 1 2 ． [ 3 ] 胡景东 ，杨贵盛，龚志敏 ，等 ． 滩海大位移水平井钻 井液工艺技术 【 J ] ． 钻 井液与完井液，2 0 0 9 ， 2 6 6 81 8 5． [ 4 ] C a me mn C．D r i l l i n g F l u i d s De s i g n a n d Ma n a g e me n t f o r Ex t e n d e d Re a c h Dr i l l i n g．I A D C ／ S PE 7 2 2 9 0 ， 2 0 0 1 ， 1 0 ． 收稿 日期2 0 1 1 0 9 ． 2 3 ；H G F I 1 0 6 W3 ；编辑 汪桂娟 上接 第3 4 页 4 结论 1 ． 实验优选的 H G B破胶液具有 良好 的破胶效 果 ，一般 4 h以内就可 以完成对 HR D滤饼 的完全 破胶 ，破胶后钻井液的黏度低 、流动阻力小 。 2 ． 在 HR D钻井液中浸泡的筛 网，经 H GB破胶 液破胶后 ，滤速接近空 白水 样 ，对 HR D钻井液破 胶明显，能有效解决筛管下入时 H R D钻井液可能 产生的堵塞问题 。 3 ． 加人 4 ％缓蚀剂的H G B破胶液腐蚀速率可 控制在 1 m m ／ a 左右，所以破胶液腐蚀性较小，可 以满足现场作业防腐的要求。 4 ． 与常规破胶剂 H B K相比，破胶剂 H G B不仅 加量减小，而且可以有效降解 H R D钻井液中的高 分子量聚合物和完全清除井壁泥饼，彻底消除了钻 井液对筛管的堵塞。 5 ． 破胶液的储层保护实验表明，破胶后岩心的 渗透率恢复值较高， 均超过 9 0 ％， 储层保护效果好。 6 ． H R D无黏土相钻井液 HG B破胶液技术现场 应用施工操作简便 ，可有效保护和疏通油气渗流通 道 ，油井产量提高显著。 参 考 文 献 [ 1 ] 罗健生，王雪山， 徐绍诚 ． 无黏土弱凝胶钻井液的研制 开发及应用 [ J ] l 钻井液与完井液，2 0 0 2 ，1 9 1 1 0 ． [ 2 ] 王荐，张荣，聂明顺 ，等 ． H R D弱凝胶钻井完井液研 究与应用 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 0 8 ，2 5 6 6 7 ． [ 3 ] 孙剑，崔茂荣 ． 水平井钻井完井液滤饼清除技术 [ J 1 ． 钻 井液与完井液，2 0 0 9 ，2 6 5 7 3 7 5 ． [ 4 ] 蓝强，李公让， 张敬辉，等 ． 无黏土低密度全油基钻井 完井液的研究 [ J ] ． 钻井液与完井液 ， 2 0 1 0 ， 2 7 2 6 - 9 ． 收稿 日期2 0 1 1 - 0 6 ． 2 5 ；H GF 1 0 0 6 N7 ；编辑 王小娜 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m