阳离子悬乳液钻井液在塔河油田定向井的应用.pdf

第2 8卷 第 1 期 2 0 1 1 年1月 钻井液与完井液 DRI LLI N G FLUI D C0M PLETI ON FLUl D V_01 ． 28 NO ．1 J a n ．2 01 l 文章编号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 1 1 0 1 0 0 8 1 ． 0 3 阳离子悬乳液钻井液在塔河油 田定向井的应用 牛晓 ， 沈青云 ， 于培志 ， 刘晓民 1 ． 中石化西北油 田分公司 ，乌鲁木齐 ；2 ． 中石化股份有限公 司石油工程技术研究院 ，北京 摘要根据塔河油 田碎屑岩油藏特点及环境保 护要求 ，该油 田定 向井采用 了环保型 阳离子悬乳液钻井液，该钻 井液 由高分子量的阳离子乳液聚合 物、改变钻 井液连续相 的纳米级乳化石蜡和有机硅醇抑制剂 3种 主剂组成。经 5 口定 向井应用表 明，该钻井液具有 良好 的润滑性 、井壁 稳定性 、储层保护特 性，以及较强 的封堵 、防塌 能力，能 满足塔河油 田定 向井钻井工程需要； 该钻井液渗透率恢复值较高，储层保 护效果 明显 ，油气初期产量提高 2倍 以上。 关键字悬乳 液钻 井液 ；井壁稳定 ；防止地层损害 ； 环境保护 ； 定 向井 中图分类号 T E 2 5 4 - 3 文献标 识码 A 目前，在塔河油田定向井钻井 中主要采用聚磺混 油钻井液，由于混人的原油干扰录井，不利于油气层 的发现。截至 2 0 1 0年西北油田分公司开发的油藏 区 块共有 2 9个，其中碎屑岩油藏有 l 0个，占油藏总量 的 3 4 ％。根据碎屑岩油藏特J ， 井型主要采用水平井。 另外，为提高奥陶系缝洞油藏的采收率 ，侧钻水平井 数也占到了近年钻井井数的 1 ／ 4 。通过实验研究表明， 阳离子悬乳液钻井液具有 良好 的润滑性、井壁稳定 性、储层保护特 l生，以及较强的封堵、防塌能力，满 足了塔河油田定向井钻井工程的需要。 1 作 用 机 理 阳离子悬乳液钻井液由高分子量的阳离子乳液 聚合物、改变钻井液连续相的纳米级乳化石蜡和有 机硅醇抑制剂组成。有机硅醇抑制剂在易造浆井段 起防塌作用。由于阳离子乳液聚合物带正电荷，中和 能力强，聚合物链 长，架桥作用好，能 以较快 的速 度和较强的静电作用力中和黏土矿物的负电荷，使黏 土的比表面和负电荷 明显下降，使黏 土的水敏性丧 失，起到稳定黏土 的作用。纳米级乳化石蜡在改变 钻井液连续相的同时，在与阳离子乳液聚合物 同一 种乳化剂的作用下使滤液钝化，防止了油侵、盐侵和 钙镁离子侵，使阳离子悬乳液钻井液具有抗污染性 能，减少了易塌井段和盐膏层井段复杂情况发生 1 - 2 ] 。 2 阳离子悬乳液钻井液性能评价 对阳离子悬乳液钻井液 1 抗高温性能进行了 评价，并与聚磺混油钻井液 2 的润滑性、抑制性、 渗透率恢复率进行了对比实验。钻井液配方如 F o 1 4 ． 0 ％膨润土 0 ． 1 ％烧碱 0 ． 1 ％纯碱 0 ． 5 ％ 阳离子乳液聚合物 1 ． 5 ％有机硅醇抑制剂 1 ． 0 ％ 聚 丙烯腈铵盐 4 ． 0 ％ 乳化石蜡 1 ． 0 ％ 沥青 2 ． 0 ％ 磺 化酚醛树脂 2 ． 0 ％ 褐煤树脂 2 2 ． 5 ％膨润土 0 ． 2 ％烧碱 0 ． 2 ％纯碱 0 ． 3 ％ 聚丙烯酸钾 O ． 3 ％金属离子聚合物 2 ． 5 ％磺化酚醛 树脂 2 ． 5 ％ 褐煤树脂 2 ％ 阳离子乳化沥青 8 ％原 油 0 ． 3 ％孚 L 化齐 0 2 ． 1 抗高温 性能 阳离子悬乳液钻井液 的抗 高温性能见表 1 。从 表 1 可 以看出， 该钻井液流变性能稳定 ，滤失量变 化不大 ，具有 良好的抗高温 l’生 能。 表 1 阳离子悬乳液钻 井液 的抗高温性能 第一作者简 介 牛 晓， 1 9 7 7 年 生， 2 0 0 0年毕业于长安大学化学工程 与工 艺专业 ， 现从事钻 井液设计及相关研究工作。地址 新疆乌鲁木齐市长春南路 4 6 6号 中石化西北石油科研生产园 区 ； 邮政编码 8 3 0 0 1 1；电话 1 3 5 7 9 9 6 0 1 1 1 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 2 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 1 年 1 月 2 ． 2 润滑性 阳离子悬乳液钻井液和聚磺混油钻井液的润滑 性见表 2 。由表 2看出，2种钻井液的润滑性相当。 表 2 不同钻 井液的润滑性 2 ． 3 抑制性 阳离子悬乳液钻井液和聚磺混油钻井液的页岩 回收率分别为 8 7 ． 9 ％ 和 7 8 ． 3 ％，表 明阳离子悬乳液 钻井液的抑制性较聚磺混油钻井液强。 2 ． 4 渗透率恢复率 不同钻井液的渗透率恢复值评价结果见表 3 。由 表 3看出，阳离子悬乳液钻井液具有储层保护效果。 表 3 不 同钻井液的渗透率恢复值对 比 注 P为最大突破 压力梯度 ；1 0号和 8号岩心分别用阳 离子悬乳液和聚磺混油钻井液污染，均为静态污染 1 2 5 mi n ， 1 0号岩心端面泥饼较薄 ，8号岩心端面泥饼较厚。 3 现 场应 用 2 0 0 9年 ，阳离子悬乳液钻井液在塔河油 田水 平井 T K1 4 1 H 、大斜度井 A T1 ． 1 4 X 、深井侧钻井 T K 7 ． 6 3 8 C H1 进行了试验应用。 3 ． 1 井身结构 T K1 4 1 H 井 6 6 0 ． 4 mm4,5 0 8 mm 5 0 ． 0 0 m 西4 4 4 ． 5 mm 4,3 3 9 ． 7 mm 4 4 9 ． 3 m 西3 1 1 ． 2 mm 4,2 4 4 ． 5 mm 3 2 9 8 ． 5 m 4,2 1 5 ． 9 mm 4 6 2 1 m 4, 2 1 5 ． 9 mm 4,1 7 7 ． 8 r n r n 4 3 6 5 --4 9 0 4 ．7 1 m A T1 1 4 X井 西6 6 0 。 4 mm西5 0 8 mm 5 0 ． 0 0 m 西4 4 4 ． 5 ram 4,3 3 9 ． 7 r n n 1 5 0 2 ． 5 0 m 西3 1 1 ． 2 mm西2 4 4 ． 5 mm X 3 4 9 8 ． 2 4 1 1 3 西2 1 5 ． 9 ram 西1 7 7 ． 8 mm 3 4 0 7 ． 2 7 ～4 9 5 6 ． 8 7 m 3 ． 2 定向井段维护措施 定向施工前调整好井浆性能，控制膨润土含量 为 3 0 --3 5 g ／ L； 加入 0 ．4 ％--0 ． 6％ 阳离子悬乳液聚合 物、1 ． 0 ％--2 ． 0 ／0硅醇 抑制剂和 3 ． 0 ％--4 ． 0 ％乳化石 蜡胶液，使摩擦系数达到设计要求。 进入 水平井段前，加入 1 ％--2 ％ 磺化酚醛树脂 和褐煤树脂，同时，采用硅醇抑制剂调整钻井液流 型至紊流，使钻井液黏度为 4 5 --5 0 S ，塑性黏度为 1 5 --2 0 mP a S ，动切力为 5 ～7 P a ，动塑 比大于 0 ． 4 P a ／ mP a S ，滤失量小于 5 mL ，高温高压滤失量小于 1 2 mL ， 保证泵排量大于2 6 L ／ s ， 增加井眼的清洁程度。 为保证钻井液有 良好的造壁j 生， 加入 1 ％--2 ％沥青、 超细碳酸钙等封堵材料。严禁用重 晶石加重 ，在测 井 和下套管前 ，加人 3 ％ 乳化石蜡 、2 ％磺化 酚醛 树脂和 2 ％ 褐煤树脂调整好钻井液性能。定向钻进 时，坚持每钻进 5 0 ～1 0 0 m短程起下钻一次 ，以破 坏不稳定的岩屑床 ，同时起钻前充分循环钻井液。 3 ． 3 应用效果 3 ． 3 ． 1 试 验井钻 井液性 能 通过现场试验井的应用 ，阳离子悬乳液钻井液 流变性能好 ，动塑比较高，携岩性能好 ； 具有 良好 的失水造壁性能 ，在施工中各项性能稳定 ，易于维 护 ，能满足定 向段施工的要求 ，钻井液性能见表 4 。 表 4 试验井定向井段钻井液性 能 注 高温高压滤失量均为 1 1 ～1 3 mL 。 3 ． 3 ． 2 润滑 性能 定向井段施工时不同井钻井液的润滑性能见表 5 。南表 5可以看 出，阳离子悬乳液钻井液具有 良 好 的润滑性 。各试验井起下钻顺畅 ，电测 、下套管 一 次成功。各井 复杂 、事故率为 0 。T K1 4 1 H井在 3 3 0 0 --4 8 8 6 m井段总共短程起下钻 1 0次 ，均畅通 无阻卡现象 ，短起下钻一次到底率为 1 0 0 ％。 3 ． 3 ． 3 抑 制 防塌 性能 由表 6可知 ，T K1 4 1 H井水平段井径扩大率为 7 ． 8 2 ％，低于邻井水平段平均扩大率 1 0 ． 7 5 ％ 。 表明 阳离子悬乳液钻井液的抑制防塌性能好。A T 1 ． 1 4 X 井水平位移为 1 1 0 0 r n ，是塔河油田碎屑岩水平位 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 8卷 第 1 期 牛晓等阳离子悬乳液钻井液在塔河油田定向井的应用 8 3 移最长的一 口井。 应用阳离子悬乳液钻井液的井段 ， 定 向段平均井径扩大率仅为 7 ． 4 2 ％，井径规则 ，保 证 了 1 1 3 3 m斜井段 稳斜段井斜为 6 1 。 顺利下人 1 0 0 0 m的 西1 7 7 ． 8 mm套管。 表 5 润 滑性对 比 TK 1 41 H TK 1 3l H TK 1 33 H TK 1 38 H TK 1 37 H TK1 40 H 7． 8 2 1 2． 9 4 11 ． 9 8 8 ． 42 】 1 ．6 8． 8 7 ． 8 2 试验 井 3 ． 3 ． 4 油气层保护效果好 T K 1 4 1 H井储层物性、 产量对比见表7 、 表8 。 表 7 T K1 4 1 H井及邻井储层物性 由表 7 、表 8 看 出 ，T K1 4 1 H井 的孔隙度及平 均渗透率都较邻井差 ，但该井能 白喷生产 ，初期油 气产量 比邻井提高 4 2 ％。A T 1 ． 1 4 X井与邻井产量对 比情况见表 9 。由表 9看 出，A T 1 1 4 X井射孔段仅 8 m，油气产量大于该区水平井的 2倍。 表 9 A T 1 1 4 X井与邻井产量对 比 3 ． 3 ． 5 荧光级别低 。环保性突出 阳离子悬乳液钻井液体系荧光级别低，全烃值 为 0 ． 1 ％～0 ， 4 ％，荧光为 3 ～4级 ，符合探井录井要 求。减少 1 7 5 t 原油消耗量，控制了有 害钻井废弃 物的产生 ，达到了节能减排 、保护环境 的效果。 4认 识 及 建 议 1 ． 阳离子悬乳液钻井液性能稳定 ， 荧光级别低 ， 利于及时发现油气层 ， 能保证水平井钻井顺利施工。 2 ． 从试验井的油气初产量看出 ，阳离子悬乳液 钻井液油气层保护效果显著 ，在物性差 、完井射孔 段短的情况下 ，油气产量仍 明显高于邻井。 3 ． 乳液聚合物 、硅醇抑制剂、乳化石蜡具有 良 好的配伍性 ，使用简单 ，有利于钻井液性能维护。 4 ． 阳离子悬乳液钻井液减少了有害钻井废弃物 的产生量 ，达到节能减排的目的，并能保护环境。 5 ． 建议常规钻井液密度钻进时 ，膨润土含量控 制在 3 0 ～3 5 2 ／ L为宜。 参 考 文 献 7 4 4 7 0 4 8 8 7 7 5 6 8 7 8 8 7 8 4 4 4 4 4 4 ～ ～ ～ ～ ～ ～ 2 5 4 8 3 8 7 4 O 7 7 6 7 7 8 6 6 7 4 4 4 4 4 4 H H H H O 8 7 4 4 3 3 K K K K T T T T 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m