探井钻井液LFM体系的研究与应用.pdf

石油天然 气学报2 0 1 2 年 3 月第 3 4 卷第3 期 J o ur na l of Oi l a nd Ga s Te c hn ol o g y Ma r ． 2 0 1 2 Vo 1 ． 3 4 No ． 3 探 井钻 井液 L F M 体 系的研 究与应 用 刘 晖 中海石油 中国有限公司天津分公司作业公司， 天津3 0 0 4 5 2 向兴金 ，舒福 昌 长江大学石油工程学院； 长江大学化学与环境工程学院 ， 湖北剂州4 3 4 0 2 3 罗 刚 ，吴 彬 荆州市汉科新技术研究所， 湖北荆州4 3 4 0 0 0 [ 摘要]在对莱州湾区块的油气藏进行正确的识别与评估的基础上，研究出了适合该区块探井钻井的低荧 光钻 井液体 系 L F M，并在 K L 1 1 - 2 2等 4口井进行 了现场 应用 。结果表 明该体 系综合性 能 良好 ，能很好 地 满足钻 井安全 生产作 业；定量荧光 强度值 QF T值较低 ，对探 井油 气的识别和发 现干扰小 ；测试 的表皮 系数为 负值 ，说 明室内构建 的 L F M 探井钻井液体 系在满足安全生产和油气 的发现 的基础上 ，能有 效保护 油 气层 。 [ 关键词 ]低 荧光；探 井；钻 井液；研 究；应用 [ 中图分 类号]TE 2 5 4 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 09 7 5 2 2 0 1 2 0 3 0 2 3 9 0 4 近 几年莱 州湾 区块 油气勘 探取 得重 大 突破 ，发 现 了一大 批油 田， 同时其 也 是渤海 少有 的没 有投入 开 发的区块之一 ，是渤海油田未来的油气产量重要接替区；所 以莱州湾区块的整体开发效果对渤海油 田发 展具 有非 常重 大意 义 。 笔者结合莱州湾区块 的地质特征，分析了探井钻井液的技术要求 ，研究 出了适合莱州湾区块探井钻 井的低荧光钻井液体系 ，并在 KL l l 一 2 2井、KL l O 一 1 1 5井、KL 9 1 1井 、P L 2 0 3 1井等 4 I I 井进行 了 现场 应用 ，取 得 了较好 的应用 效果 。 ● 1 钻井液 体系的研究思路 1 ． 1 安 全 、优 质 的钻完 井 根据对莱州湾区块所钻探井 的资料分析可知，钻遇的地层从上到下依次为新生界第四系平原组 ，上 第三系明化镇组 Nm 、馆 陶组 Ng ，下第三系东营组 E d 以及沙河街组 E s 。上部 Nm和 Ng 地层粘土矿物含量高且 以伊蒙混层为主，在钻井作业时，活性泥页岩水化膨胀严重，容易 引起井壁失 稳，造成起下钻遇阻、倒 划眼困难等复杂情况。下部 E d ／ E s 地层主要 以砂岩、泥岩互层 ，且还含有含 砾砂岩，钻井液滤液的入侵容易导致井壁粘 土的水化膨 胀、井壁坍塌等 ，这样给钻井带来 了很大的不 利 ，在钻井 过程 中 ，会 出现起下 钻 遇 阻等 一 系 列 的复 杂 情 况 。室 内必 须优 选 和 研 制 出性 能 良好 的增 粘 剂、降失水剂、防塌剂、抑制剂和润滑剂等配套 的处理剂 ，确保钻井液 良好的流变性、很好的失水造壁 性 ，防止泥岩水化膨胀锁径卡钻 ，防止泥岩分散 、膨胀导致井壁坍塌。 1 ． 2 探 井油气 发现 与识别 当石油等有机物质受到光照射时 ，这些物质会发射 出各种颜色和不 同强度 的光 ，这种光线称为荧 光 。通 过荧 光可 以初步 寻找 、判 断油气 显示 层 ，荧光 录井 在 勘探 开 发 中对 现 场施 工 有 重要 的指 导作 用 ， 能及时提示人们有效处理重点层段和确定油气显示。荧光录井技术是油气勘探开发中，发现和评价油气 藏最及时、最直接 的手段_ 】 ] 。室内必选 、优选或研制荧光等级低的处理剂 ，提高录井 的准确性 。 [ 收稿日期]2 0 1 1 1 2 2 2 [ 作者简介]刘晖 1 9 7 6一 ，男 ，1 9 9 9年大学毕业 ，工程师 ，现主要从事油气田开发生产和管理工作。 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 石 油天然气学报 * 油气 田开发工程 2 0 1 2 年 3月 1 ． 3储层保 护 通过对 莱州 湾 区块 储层 特征 分析 ，储层 非均 质性很 强 ，储层类 型从 特低 孔特 低渗 到高 孔高 渗 ，所 以 在钻井过程中既会 出现严重的水锁伤害 ，也会出现 固相 、液相入侵造成 的伤害。必须研制高效 的防水 锁、剂防特低孔特低渗／ 低孔低渗储层的水锁伤害 的理想的填充剂，加强对 中高孔渗储层的填充 ，防止 固相 、液相 造成 的伤 害 。 2 试验 部分 2 ． 1处 理剂 的优选 与研 制 通过大量的室 内研究 ，优选和研制 出了低荧光等级 的增粘剂 P I H、降失水剂 HF G L C、防塌剂 HF T L 、成膜封堵剂 P F L P F 、填充剂 HTC、防水锁剂 HAR D、润滑剂 HI B等。以莱州湾垦利 区块 KL 1 0 - 1 - 1 井原油为参考 ，采用溶剂直接萃取法和配制成钻井液再萃取法测定其荧光等级口 ] 。室内优选 和研 制 配套处 理剂荧 光级 别低 ，可大 大提 高探井 荧光 录井 的准确性 。 2 ． 2 钻 井液基 本配 方和 基本性 能 室内通过大量处理剂的优选与研制，构建了适合莱州湾区块低荧光探井钻井液体系 L F M ，其配 方为2 海水土浆0 ． 1 5 Na C O 。 0 ． 3 Na OH0 ． 5 增粘剂 P F P I H2 低荧光降滤失剂 HF G L C 2 低荧 光防塌 剂 HF T Ll 成膜 封堵 剂 P F L P F 0 ． 1 流 型调 节剂 X C5 KC L 2 聚合 醇 P F J L X C5 逐级 拟合 填充 剂 HTC 2 防水 锁剂 HAR D1 润 滑剂 HI B，用重 晶石 加 重 。 室 内研 究 表 明 ，构建 的低荧 光探 井钻井 液 L F M 体 系流 变 性能 良好 ，能 很好 地 满足 钻 井 安全 作 业 的要 求 ；AP I 和高温 高压滤 失量 都 比较 低 ，具有很 好 的失水造 壁功 能 ，大大 降低 了钻井液 滤液 对地 层 的伤害 与井 下复 杂 事故 的发 生 。 3 钻井液综合性能评价 3 ． 1 体 系荧光级 别 以莱州 湾垦利 区块 KI 1 0 1 1 井 原油 为参 考 ，采 用定 量荧 光 测 定 的方 法 ，分 别 采取 直 接 提取 法 和岩 屑热滚 提取法 对低 荧光探 井 钻井 液体 系 的荧 光级 别 以及该 体 系对 钻 屑荧 光 干 扰 度 进行 评 价 ，结 果 见表 1 。 表 1 L F M 钻 井液荧光级别及荧光干扰度 注荧光干扰度 [ 污染后钻屑荧光级别一污染前荧光级别／ N染前荧光级别] l O O 。 由表 1的数 据看 出 ，构建 的低荧 光探井 钻井 液体 系和滤 液 的荧 光级 别均 小 于 3级 ，说 明该体 系 的荧 光级别低 。从荧光干扰度数据来看 ，所构建的探井钻井液在实际的现场使用时 ，对储层的干扰度小 ，从 而不 会影 响探井 的油 气识 别与评 估 。 3 ． 2体 系的耐 温能 力 、 室 内对低荧 光探 井 钻 井 液 的温 度稳 定性 进 行 了评 价 。 由试 验 数 据 表 2 看 出 ，当 温 度 在 1 0 0 ～ 1 3 0 ℃之间变化时，体系的各项性能变化不大，说明构建的低荧光探井钻井液 L F M 具有很好的温度稳 定性 。 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 第 3 4卷第 3期 刘晖等 探井钻井液 L F M 体系的研究与应用 2 4 1 l O O 1 1 O 1 2 O 1 3 O 滚前 滚 后 滚前 滚后 滚前 滚 后 滚前 滚后 4 6 4 2 4 6 ． 5 4 1 4 5 ． 5 4 3 4 7 ． 5 37 ． 5 1 0 ．4 ● 1 2 ． 4 1 2 ． 8 1 5 ． 4 注 AV为表观粘度 ； PV为塑性粘度 ； y P为动切力 F LA v l 为 AP I 滤失量 ； F L H T H P为高温高压滤失量 。 下表 同。 3 ． 3 体 系抗 钻屑 污染 能力 在钻进过程中，钻井液难免会受到因固相清除器无法清除的钻屑的污染 ，或者受到 比如 Na C 1 等盐 类的污染 ，将会严重影响钻井液的性能 。室内对该体系的抗钻屑污染、抗 Na C 1 、抗 C a C 1 、抗 Mg C 1 等性能进行了评价 。随着钻屑加量增大 ，钻井液粘度略有增加 ，当钻屑浓度达到 1 5 ％，表观粘度增加 也不 明显 ，表 明钻井 液抗 钻屑 污染 能 力强 ；随着 Na C 1 、C a C 1 。或 Mg C 1 加 量增 大 ，钻井 液性 能 没 有 明 显变化 ，表明钻井液抗氯盐污染能力强 。试验结果见表 3 。 表 3 L F M 钻井液抗钻屑 污染 能力试 验 钻屑加量 ⋯。．． AV P YP ／ 试验条件 ． s ． 6 ／ ,k 3／ mP a ／ mP a S ／ P a ／ s ／ m1 O 5 1O 1 5 滚前 滚后 滚前 滚 后 滚前 滚 后 滚前 滚后 注 热滚条件为 1 2 o c1 6 h ；流变性测试温度为 5 0 ℃ 。 3 ． 4体 系储 层保 护能 力 低荧光探井钻井液和其他常规钻井液一样，必选要求对储廛的伤害小。室内评价了该体系的储层保 护能力。从该钻井液储层保护评价 表 4 看 ，构建的低荧光探井钻井液对 3块岩心进行污染后 ，测得 的岩心的渗透率恢复值均在 9 O ％左右 ，说明该体系对油气层的伤害小，有利于保护储层。 表 4低荧光探井钻井液 L F M 储层保护试验结果 4 现场应用 室内构建的适合垦利区块的探井钻井液 L F M 体系 ，2 0 1 1年 6月以来在中海油天津分公司所属的莱 州湾区块的 KL 1 1 2 2井等 4口井进行了现场应用 。 4 ． 1应 用效 果 KL 1 1 2 2井等 4口井在 1 2 i n井段均使用 了 L F M 钻井液体 系，通过现场监测 的钻井液性能看来 ， 8 7 8 7 8 7 8 7 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 石油 天然气学报 * 油气 田开发工程 2 0 1 2 年 3 月 钻井液的密度、粘度和动切力均保持在合理的范围，滤失量也非常小。所以在钻井作业过程 中很少出现 起 下钻 遇阻 ，电测 和下 套管作 业 都 比较 顺利 ，没 有引发 井下 复杂 事故 的发生 ，保 障 了钻 井作 业安 全 ，能 够 满足 钻井 作业安 全 生产 的要求 。 对 KL 1 1 - 2 2井所 用 的 L F M 钻井液 和下 部常规 钻井 液 的 QF T 定 量荧 光技术 值 的测试 比较 发 现 ， L F M 体系的 QF T值远远低于常规体系，说明室内构建的低荧光 L F M 钻井液荧光等级低 ，对荧光录井 干扰小 ，有利于探井对油气的发现和识别 ，达到了探井的 目的。 4 ． 2 储 层保 护效 果分 析 1 渗透率恢复值分析选取 KL 1 1 - 2 2井所用 的钻井液 L F M 体系 ，通过岩心流动试验分别测定不 同类型的岩心渗透率恢复值 ，以渗透率 的高低来评价分析对储层保护效果。由表 5看出，渗透率恢复值 均在 8 5 以上，说 明 L F M 体系具有很好储层保护效果。 表 5 L F M 钻井液体 系污染后岩心渗透率恢复值的测试 结果 注 泥浆选用 KI 1 卜2 2井现场 I F M 泥浆；试验压差 3 ． 5 MP a ；温度 7 O ℃ ；动态污染 1 2 0 mi n 。 2 表皮系数的分析表皮系数 s 是目前定量分析储层污染程度最简单、 最直接的方法。 s≤ 0 ， 表 示 超完 善或 未损 伤 ； S 0 ， 表示 有一定 程度 的损伤 。 从现 场 2口井 的 S测试 结果看 ， S均 为 负值 ， 说 明室 内 构 建 的探井钻 井液 L F M 体 系对储 层 的伤 害小 ，对储 层具 有很好 的保 护效 果 。 5 结论 与认识 1 通过室内研究构建 了适合 垦利区块探井作业的低荧 光探井钻井液体系 L F M。室 内结果表 明， L F M 体 系具有 荧光 等级低 、储 层保 护效果 好 、 良好 的抗 温能力 、抗 污染能 力等 。 2 从 垦利 区块 KL 1 1 - 2 2井 等 4口井 的现场应 用情 况看 ，室 内构建 的探 井 钻井 液 L F M 在 钻井 作 业 过程 中很 少 出现起下 钻遇 阻 ，电测 和下套 管作业 都 比较顺利 ，没有 引 发井下 复杂 事故 的发生 ，能 够满 足 钻井 作业 安全 生产 的要求 。 3 现场测试的 L F M 钻井液体系的 QF T值低 ，说 明体系的荧光级别低 ，从而有利于探井对油气的 发 现与识 别 。 4 通过 2口井的测试结果看来 ，测试的表皮系数均为负值 ，说 明该体 系对储层伤害小，具有很好 的保 护储 层 的能力 。 5 L F M 钻井液体系综合性能显示 能够保证安全 、优质的钻完井工程 ，提高探井录井和测井资料 的准确性和储层保护效果，最终构建适合于莱州湾探井作业的钻井液体系，为莱州湾区块整体开发及其 周 边油 田开 发提供 技术 指导 。 [ 参考文献] [ 1 ]靳红敏 ，杨柳孝 ，谢重 阁，等 ．如何判定改性 沥青对地质荧光录井的影响 [ J ]． 石油勘探与开发 ，1 9 9 8 ，1 5 1 2 0 2 3 ． [ 2 ]王佑宇．录井技术发展现状与展望 [ J ] ． 录井技术 ，1 9 9 8 ，9 1 1 ～5 ． [ 3 ]王 富华 ，邱正松 ，鄢捷 年，等 ．钻井液添加剂定量荧光评价方法的探讨 [ J ]．石油钻采工艺 ，2 0 0 1 ，2 3 3 1 ～5 ． [ 4 ]赵菊英 ，王欣 ，苏慧敏 ．用 OF A 一 2石油荧光分析仪测定钻井液添加剂荧光的方法 [ J ]．钻井液与完井液 ，2 0 0 3 ，2 0 6 4 8 4 9 [ 5 1安文武 ，苏金龙 ，刘树 坤 ，等 ．定量荧光录井在石油勘探 中的应用探讨 [ J ]．录井技术 ，2 0 0 0 ，1 1 4 3 5 4 2 ． [ 编辑] 苏开科 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