阳离子钻井液在吐哈温西区块的研究与应用.pdf

第 2 5卷 第 3期 2 0 0 8年 5月 钻 井 液 与 完 井 液 DRI I I I NG FI UI D ＆ ． C0MPL ET1 0N FI UI D Vo1 ． 2 5 NO． 3 M a y 2 0 08 文章编号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 0 8 0 3 0 0 3 9 0 4 阳离子钻 井液在 吐哈温西 区块 的研 究与应用 汪军英 李 益寿 李云 志 李浩 许尾 吐哈石油勘探开发指挥部钻井一公 司， 新疆鄯善 摘要 根 据吐哈温西 区块地 层情况， 在现有钻 井液基 础上 引入 阳离子处理剂 ， 将 传统聚合 物钻井液 、 聚磺钻 井 液改 良为新型 阳离子钻井液。室 内对 阳离子钻 井液进 行 了性能评 价和 配方优 选， 确定 出 了阳 离子 钻 井液最佳 配 方。现场应用表明， 阳离子钻 井液性能稳定 ， 抑制能力 强， 具 有优 良的流 变性， 较强 的携 带钻屑 、 防泥 包作用 ， 提 高 了钻井速度； 该配方 防塌效果好 ， 井壁稳定 ， 井径 规则 ， 并 与常规 处理 荆配伍性好 ， 维 护处理 容易 ， 满足 了温西 区块 钻井施工的要求。 关 键 词 阳 离 子钻 井 液 抑 制 性 井 眼 稳 定 钻 井 液 配 方 中 图分 类 号 TE2 5 4 ． 3 文 献标 识 码 A 吐哈温 西 区块 第 三系和侏 罗系地层 泥 页岩水 化 分 散能力 强 ， 在钻 井过 程 中经 常 发 生 大段 划 眼 和 卡 钻等复杂事故 。随着旋转复合导向钻井技术的推广 和应用 ， 钻井 速度 大幅度 提高 ， 常规 聚合 物钻 井液 和 聚磺 钻井 液抑制 岩 屑 分 散 能力 弱 ， 很 难 满 足 优 质 快 速 钻井需 要 ， 因而选 择 抑 制 能 力更 强 的钻 井 液 势 在 必行 。阳离子处 理 剂 具 有 良好 的抑 制 性 ， 能 充 分 降 低井 壁泥 页岩 和钻 屑 的水 化 能 力 ， 同时 若 辅 以适 度 的解 絮凝剂 可获 得 良好 的滤饼 质量 。根 据吐 哈温 西 区块 地层情 况 ， 在 现 有 钻 井 液基 础 上 引 入 了 阳 离子 处理剂 ， 将传统聚合物钻井液、 聚磺钻井液改 良为新 型 阳离子钻 井液 ， 满 足 了温 西 区块 钻井 要 求 。通 过 在 温 8 2井和 温 1 0 1井 现场 应 用 ， 表 明 阳离子 钻 井 液抑制 能力强 ， 流 变 性 优 良， 具有 较 强 的携 带 钻 屑 、 防泥包作用 ， 解决了该区块井塌卡钻的问题。 l 室 内实验 1 ． 1 大阳离子 C H M 实验 1 泥 页岩 回收率 。选用 温西 区块 第三 系易 造浆 段岩屑 ， 用不同浓度的聚合物溶 液在 1 2 O℃下滚动 1 6 h进 行 回收 对 比实 验 ， 结 果 见 表 1 。 由表 1可 以 看 出 ， C HM 抑 制 性 比 F A一 3 6 7和 K P AM 强 ， 浓 度 为 0 ． 4 已满足 了温西 区块 抑制 性要 求 。 2 页 岩 膨 胀 实 验 。取 评 价 土 制 成 岩 心 ， 使 用 NP 一 0 3页 岩膨胀 测试仪 测 浓度 为 0 ． 3 ％的不 同聚合 物 对 页岩膨 胀量 的影 响 ， 结 果 见表 2 。 表 1 岩屑在不同浓度大阳离子溶液 中的 回收率 浓度 岩 屑在 不同溶液 中的回收率／ C J 一 2 0 0 0 CHM F A一 3 6 7 K PAM O．3 46 O． 68 O 0． 85 6 1 ．01 6 1 ． 1 58 1 ．2 05 0 ．3 63 0 ．5 15 O ．6 19 0． 7O 3 0． 78 O 0． 85 2 0． 35 5 0． 63 0 0 ．81 2 0 ．9 47 1 ． 096 1 ．1 8 7 0． 37 5 O． 62 O 0． 78 7 0 ．91 9 1 ．O 3 O 1 ．1 2 3 由表 2可 以看 出 ， 同浓度 时 ， C HM 抑 制 页岩 膨 胀 的能 力优 于 F A一 3 6 7 、 C J 一 2 0 0 0和 K P AM。 第一作者简介 汪军英， 助理工程 师， 2 0 0 1 年毕业于重庆石油高等专科学校 ， 现在吐哈油田钻井一公司从事钻井液技术服务工 作。地址 新疆鄯善县吐哈钻井一公 司钻井液技术服务公司； 邮政编码 8 3 8 2 0 0 ； 电话 1 3 5 6 5 5 8 9 4 2 0 ； E - m a i l x i p i n g d i n g 1 6 3 ． c o m。 0 ∞ ∞ 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 0 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 0 8年 5月 1 ． 2 小阳离子 C S W 1 实验 1 泥 岩 回 收 率 。取 温 西 区块 齐 古 组 泥 岩 钻 屑 过孔径为 0 ． 4 5 ～0 ． 9 0 mm 的筛 做滚动回收率实 验 ， 结果见 表 3 。 表 3 C S W- 1 与 K C I 溶液 的钻屑 回收率 处理 加量 R R 4 。 处理加量 R 。 R 。 剂 ％ 剂 ％ CSW一 1 0． 3 81 ． 0 8O ．6 6 KCl 3 ． 0 7 O ．9 45 ．1 4 0 ．5 8 5． 4 83 ． 40 6 ． 0 7 6 ．3 46 ．6 3 1 ．0 8 8． 0 85 ． 66 1 0． 0 78 ．2 52 ． O0 最佳 阳离 子 聚合 物 钻 井 液 和 阳离 子 聚磺 钻 井 液 配 方 。 表 5 阳离子聚合物钻井液性能 配 cMc Na ～ HPAN P yP G z 凡 pH 方 mP a s P a P a ／ Pa mI ‘ l 0 ． 2 0 ． 5 1 2 1 ． 5 0 ／ 0 7 ． 5 7 ． 5 1 1 0 ． 2 0 ． 6 1 5 1 ． 5 0 ． 2 5 ／ O ． 2 5 7 ． 5 7 ． 5 l 一 2 0 ． 3 0 ． 5 1 0 0 ． 5 0 ／ 0 7 ． 1 7 ． 5 1 - 3 0 ． 3 0 ． 6 l 3 3 ． 0 0 ． 1 3 ／ 0 ． 2 5 7 ． 0 7 ． 5 l 一 4 0 ． 4 0 ． 5 1 8 3 ． 5 0 ． 5 ／ 0 ． 3 8 6 ． 6 7 ． 5 注 钻 屑在蒸馏水 中的一次 回收率为 2 7 ． 4 。 1 - 5 0 ． 4 0 ． 6 2 0 4 ． 0 0 ． 5 ／ 0 ． 6 6 ． 3 7 ． 5 从 表 3可 以看 出 ， C S W l溶 液 的岩 屑 l和 2次 回收 率 均 明 显 高 于 l 0倍 浓 度 的 KC I溶 液 ， 说 明 C S w l的抑 制性 明显 优于 KC I 。 2 C S T值对 比。岩粉 过 孔径 为 0 ． 1 5 4 mm 筛 在 同浓度 不 同介 质 中的 C S T值见 表 4 。 表 4岩粉在不同介质中的 C S T值 s 浓 度／ 0 0 ． 3 0 ． 4 0 ． 5 2 ． 0 2 ． 5 KCl 75 O． 8 3 28 ．5 2 3 0． 6 1 80 ． 2 1 6 0． 6 1 3 5． 9 CSW 一 1 75 0． 8 1 55 ．7 1 3 8． 5 1 33 ． 8 由表 4可 以看 出 ， 当 C S W l浓度 为 0 ． 5 时 ， 其 抑制性 效 果 已超 过 5 倍 浓度 的 K C I ， 因此将 C S W 加 量定 为 0 ． 5 。 1 ． 3 钻井液配方优化 根据 资 料 调 研 ， 选 用 吐 哈 油 田 常 用 降 滤 失 剂 C MC 和 N a HP AN作 为主要 降 滤 失 剂 ， 其 浓 度 分 别 为 0 ． 2 ～0 ． 4 和 0 ． 5 ～0 ． 6 ； S PNH、 S MP和 G XL作主分散剂 ， 其浓度分别为 l ～2 ． 0 、 1 ． 0 ～ 2 ． 0 和 2 ． 0 ～3 ． 0 。配 制 阳离 子 钻 井 液 体 系 ， 首先 加入 护 胶 剂 滚 动 1 6 h以上 ， 然 后 分 别 加 入 0 ． 5 小 阳离子 和 0 ． 4 ％ 大 阳离 子 ， 再 通 过调 整 配 方 中护 胶剂 和分散 剂 的加量 ， 测试 钻井 液 的流变 性 能 ， 并进行 钻井 液性 能评 价 ， 确 定 出最 优 配方 ， 性 能见 表 5 。从 表 5可 以看 出 ， 1 - 3 配方钻井 液 的流 变 性能 优 于其 它配方 ， 滤 失 性 能 满 足要 求 。在 此 基 础 上 确 定 出了阳离子聚磺钻井液配方 ， 性能见表 6 。从表 6可 以看出， 2 3 配方 聚磺钻井液的流变性及滤失性能 优于其 它钻 井 液 。 因此 优选 出 l 一 3 和 2 - 3 分 别 为 注 基 浆 配 方 为 4 膨 润 土 o ． 4 CHM 0 ． 5 CS W一 1 CMC Na H PAN。 表 6 阳离子聚磺钻井 液性 能 注 基 浆 配 方 为 4 膨 润 土 0 ． 4 CHM 0 ． 5 C S W一 1 0 ． 3 CMCO ． 6 N a HP AN， p H 值为 8 ． 5 。 1 ． 4 钻井液性能评价 1 抑制 性 。取 吐哈温 西 区块 第三 系 易造 浆 段及 侏 罗 系易塌 井段 岩屑 ， 在 1 2 0℃ 、 1 6 h条件 下做滚 动 回收率实验 ， 结果为 阴离子聚合物钻井液 回收率为 8 2 ． 9 ， l 一 3 配 方 为 9 2 ． 7 ， 常 规 聚磺 钻 井 液体 系 为 7 9 ． 3 ， 2 - 3 配方 为 9 0 ． 2 ％ 。由此 看 出 ， 阳 离 子 钻井液比阴离子、 常规聚磺钻井液回收率分别提高 了 l 1 ． 8 和 l 3 ． 7 ， 说明在所对 比的钻井液中， 阳 离 子 钻井液 抑制性 最 强 。 2 抗盐 膏能力。由于温西区块第三系存 在盐 膏 层 ， 因此 用 1 - 3 配 方 钻 井 液 进行 盐膏 污染 实 验 ， 结 果见 表 7 。 由表 7可 以看 出 ， 阳离子 钻井液 滤失量 及流变性能变化幅度小 ， 抗无机盐能力强。 3 抗黏土侵能力 。在密度 为 1 ． 1 8 g ／ c m。阳离 子 钻井 液 中加 入 4 9 ／ 6 膨 润 土 ， 养 护 2 4 h后测 钻 井 液 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 5卷 第 3期 汪 军英等 阳 离子钻 井液在吐 哈 温西 区块 的研 究与应 用 4 1 性能 ， 结果 见表 8 。 由表 8可 知 ， 阳 离 子钻 井 液 体 系 中加 入 4 膨 润 土 养 护 后 ， 钻 井 液 黏 度 和 切 力 变 化 幅度不 大 ， 而常规 聚合 物 、 聚磺钻 井 液 的黏 度 和切 力 成倍增长， 表明阳离 子钻井液抗黏土侵能力强于常 规 聚合物钻 井液 和 聚磺钻井 液 。 表 7 1 3 配方钻井液抗盐膏污染能力评价 表 8 不同钻井液在黏土侵前后性能对 比 注 污染浆为原浆4 膨润土。 4 抗 高温性 能 。钻井 液热滚 前 后性 能 对 比结 果 见表 9 。 表9 钻井液热滚前后性能对比 注 钻井液密度为 1 ． 1 8 g ／ c m。 。 由表 9可 以看 出 ， 阳离 子 聚 磺 钻 井 液 比常 规 聚 磺 钻井 液抗 高温 能力 强 。 2 现 场 应 用 2 ． 1 阳离子钻井液转化 ① 二开 前配 6 0 m。 0 ． 5 9 ／ 6 小 阳离子 无 固相 胶液 、 4 0 m 。0．4 ％ 大 阳离子 无 固相 胶 液 ， 并保 证水 解 时 间 在 8 h以上 。② 钻 完 水 泥 塞 后 ， 用一 开 原 浆 钻 至纯 泥 岩 5 0 0 m， 将膨 润土 浆黏度 降为 4 5 ～ 5 0 S ， 先 将小 阳离子 无 固相液 一 次 性 混 入 钻 井 液 中 ， 待 循 环 均匀 后 ， 逐渐 混入 大 阳离子 无 固相胶 液 ， 转 化 为 阳离 子 聚 合 物钻 井液体 系 。 2 ． 2阳离子钻井液维护处理 ① 用 0 ． 5 C S W一 1 0 ． 4 CHM 胶液 维 护 以提 高钻井液抑制性 ， 大、 小阳离子胶液在不同循环周内 加 入 ； 用 0 ． 6 Na HP AN 0 ． 3 C MC 控 制 滤 失 量 ， 如 钻 遇 盐 膏 层 适 当增 大 Na HP AN 和 C MC用 量。②上部井段保持低黏度 、 低切力及 良好 的流变 性 能 ， 防止泥包 钻头 、 扶 正器 ； 通 过 增加 钻 井 液 中 阳 离子 的有 效含 量 ， 提 高体 系 的抑制 性 ， 控 制膨 润 土含 量 、 固相 积 累 ； 进 入 齐 古组 中下 部 地 层 ， 混 入 1 ． 5 ～ 2 WR 一 1 ， 提高 钻 井 液 润 滑性 。③ 进 入 七 克 台组 地层 ， 在 阳离 子 聚 合物 原 浆 中分 次 加 入 3 S P NH、 3 S MP和 3 GXL， 提 高 钻井 液 抗 高 温性 能 ， 改 善 泥饼质量 ， 将体 系转化为 阳离子聚磺钻井液。④用 3 S P NH3 S MP 3 GX L胶液 控 制 高 温高 压 滤 失 量和 A P I 滤 失 量 ； 滤 失 量 增 大 时 ， 增 加 S P NH 和 S MP用量 。⑤使用好 固控设备 ， 振动筛、 除砂器 运 转率 为 1 0 0 ， 离 心机 运转 率为 8 0 以上 ， 并 配合 清 洗 泥浆池 ， 及 时清 除劣质 固相 。 3 应 用 效 果 1 维 护处 理 简 单 ， 性 能 优 良。 阳离 子 钻井 液 在 温西 区块 温 8 2 井 和温 1 0 1井 应 用 表 明 ， 该 钻井 液 转化 简单 、 维 护处 理 容 易 、 各 项 性 能 指 标 优 于 邻 井 ， 结果 见表 l 0 。 2 体 系抑 制 性 强 ， 钻 井 液 维 护 处 理 量 小 。 阳离 子钻 井液抑 制性 优 于 传 统钻 井 液 ，温 8 2和 温 1 0 1 井 维 护处理 量 与邻 井 相 比减 少 ， 钻 井 液 每 米 维 护 量 比常规 体 系降低 l 8 以上 。 3 防塌 效 果优 良， 各 项 钻 井 技 术 指 标 提 高 。阳 离 子钻 井液 防塌 效 果 好 ， 井 壁 稳定 ， 井 径 规 则 ， 钻 井 技 术指 标优 于 常 规钻 井 液 ， 见表 1 1 。温 8 2井 与邻 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 2 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 0 8年 5月 井相比， 平均井径扩大率降低 7 ． 7 9 ％， 钻井周期缩 短了 3 ． 9 7 d ， 机械钻速提高了 1 ． 2 7 m／ h ； 温 1 0 1井 与邻井相 比平均井径扩大率降低 7 ． 1 3 ％， 钻井周期 缩短 了 4 ． 6 6 d ， 机械钻速提高了 1 ． 3 1 m／ h 。 表 1 0 阳离子钻 井液与邻 井钻井液性能对 比 上接 第 3 1页 3 结 论 1 ．配 制与 基 准配 方相 同密 度 、 相 同 p H 值 的 钻 井液 ， 在盐 泥加量 为 5 0 0 k g ／ m。 的 范围 内 ， 可满 足 江 汉高密度饱和盐水钻井液的流变性能和滤失性能。 2 ．盐泥可整体应用于高密度饱和盐水钻井液的 配制， 实现了盐泥的资源化， 并可降低钻井液成本， 滤 前盐泥在该钻井液 中的应用价值约 为 1 1 0 元 ／ t 。 致谢 本研 究获 得 了江 汉油 田盐化 工总厂和 江汉 石油 管理局钻井公司的大力支持， 在此特表示感谢 参 考 文 献 [ 1 ] 周莉菊 ， 冯家满 ， 雷进杰 ， 等． 盐泥应用于盐水钻 井液 的 表 1 1 温 8 - 2和温 1 0 - 1 井与邻井钻井技术指标对 比 4 结 论 与认 识 1 ．阳离子 钻 井 液 抑 制 性 强 ， 维 护 处 理 量 小 ， 能 够有效减少井下复杂与事故， 提高钻井综合效益， 可 解 决吐 哈油 田第三 系 、 侏 罗系 造浆 段膨 润 土含量 、 固 相 含量难 控制 的 问题 。 2 ．阳离子 钻井液 固 相容 量 限低 ， 当膨 润 土 含量 超过 6 5 g ／ L时 ， 钻井 液流态 变差 ， 滤 失量 上 升 ， 有 弱 凝胶 现象 ， 可用 XY 一 2 7和 S F ～ 2 6 0调节 流变性 。 3 ．阳离子 钻井 液 与 常规 处理 剂 配伍 性 好 ， 复配 抗盐 处理 剂适用 于吐 哈西部 含 盐 区块 的钻井 施工 。 收稿 日期 2 0 0 7 一 l O 一 2 2 ； HGF 0 8 3 A 7 ； 编辑 张炳芹 电G G 可行性研究． 石油钻探技术 ， 2 0 0 8 ， 1 E 2 ] 鄢捷 年． 钻 井液工 艺学． 山东东 营 石油 大学 出版社 ， 2 0 01 E 3 ] 王富华． 八面河 油 田储层 损害 机理 与保护储层 的钻 井 液技 术． 天然气工业 ， 2 0 0 6 ， 2 6 8 6 9 7 1 E 4 3 张克勤 ， 陈乐亮． 钻井技术手册 二 钻井液． 北京 石油 工业 出 版社 ，1 9 8 8 E 5 3 唐继平 ， 王书琪 ， 陈勉． 盐膏 层钻井理论 与实践．北京 石 油工 业 出 版社 ，2 0 0 4 E 6 3 刘巍 ，曲萍萍 ，王业飞 ， 等． 无机沉 淀物作 为堵水调 剖 剂的研究． 无机盐工业 ， 2 0 0 7 ， 3 9 1 4 l _ 4 3 收稿 日期 2 0 0 8 0 1 0 7 ； HGF 0 8 0 3 W1 0 ； 编辑 汪桂娟 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m