有机硅钻井液在河南张店油田的应用.pdf

第 2 6卷 第 4期 2 0 0 9年 7月 钻 井 液与 完 井 液 DRI LLI NG FLUI D CoMPL ETI ON FLUI D Vo 1 ． 26 NO． 4 J u l y 2 0 0 9 文章编号 I O O I 一 5 6 2 0 2 0 0 9 0 4 0 0 7 5 0 3 有机硅钻 井液在 河南张店 油 田的应用 何振奎 李剑。 孙 中伟 张灵霞 胡金鹏。 邱建君 1 ． 中石化河南油 田分公 司工程院 ， 河南南 阳 ； 2 ． 中石化河南石油勘探局 钻井公司 ， 河 南南 阳 摘要 河南油 田张店地 区地层黏土矿 物含 量高达 6 O ～7 O ， 地 层倾角大 ， 钻 井过程 中存 在严 重 的地 层造 浆 和井塌问题 。由实验优选 出高分 子量聚合物、 G W i 、 O S AM K 及膨 润土加 量 ， 形成 了有机硅 钻 井液。经过在 张店 油田南 3 8区块 4口井 中的应用表 明， 有机硅 钻井 液能 有效地 抑制 地层 造浆 ， 防止 井壁坍 塌， 减少 井下 复杂情 况。 应用 有机硅钻 井液的井 ， 钻 井液 密度低 ， 井径扩大率 小， 没有 出现井塌 、 划 眼和 起下钻遇 阻卡现 象， 4口井 电测 一次 成功 ， 没有 因造浆外排钻井液 。 关键词 有机硅钻 井液 ； 井 眼稳定 ； 井 眼净化 ； 防塌； 张店 油田 中图 分 类 号 TE2 5 4 ． 3 文 献 标 识 码 A 河南 油 田张店 地 区廖 庄 组 、 核桃 园组 核 工段 、 核 Ⅱ段和核 Ⅲ段 地层 中的黏土矿物口 以伊利石和 伊 蒙混 层 为 主 ， 黏 土 矿 物 含 量 为 6 0 ～ 7 0 ， 加 之 地 层倾 角高 达 1 7 。 ～2 5 。 ， 钻 井 过 程 中存 在 严 重 的地 层 造浆 和井 壁坍 塌 问题 ， 核 桃 园组 为 目的 层 。P A C 钻 井液 等原 用钻井 液 虽然对 地 层造浆 有 一定 的抑 制 作用 ， 但 没有解 决 井 塌 问题 。因此 采 用 有 机 硅 钻 井 液[ 2 以提 高钻井 液 的抑 制和 防塌 能力 。 1 室 内研 究 1 ． I 高分子量聚合物包被剂的优选 在 室 内配制 浓度 为 0 ． 2 的 高分 子 量 聚 合物 处 理剂水 溶液 ， 应用 膨胀 仪测 定 压制 而成 的张 1 4 0 5井 2 2 9 0 2 3 2 2 m井段坍塌泥页岩岩样的水化膨胀量 膨胀时间为 2 4 h ， 并使用张 1 4 0 5井 2 2 9 0 2 3 2 2 m 井段 粒 径为 2 ． 0 ～3 ． 2 mm 的坍 塌 泥 页 岩 作 滚 动 回收率 试验 1 3 0℃ ， I 6 h ， 结果 见 表 1 。 由表 I看 出 ， 岩 心在 0 ． 2 大 阳离子 聚合 物 S P 一 Ⅱ中的膨 胀率 最低 ， 热滚 回收率 最 高 ， 且 两 性 离 子 聚合 物 F A一 3 6 7 溶液 的膨胀 率 和热 滚 回收率 与其 很 接 近 ， 所 以选 用 F A一 3 6 7作为 有机 硅钻 井液 的主聚合 物 。 I ． 2 有机硅 GW- I加量 优选 用 NP 一 0 2型页岩膨胀 仪测得 GW一 1浓度 分别 为 0 、 0 ． 1 、 0 ． 1 5 、 0 ． 2 、 0 ． 2 5 、 0 ． 3 、 0 ． 3 5 、 0 ． 4 、 0 ． 4 5 、 0 ． 5 和 0 ． 5 5 时 ， 膨润 土岩 样 的 2 4 h 线 性 膨 胀 量 为 6 ． 6 、 6 ． 4 、 6 ． 0 、 5 ． 8 、 5 ． 3 、 5 ． 0 、 4 ． 2 、 3 ． 5 、 2 ． 2 、 2 ． 0和 1 ． 9 mm。 由 此 可 知 ， 膨 胀 量 随 G W I加量 的增 加 而 逐 渐 减 小 ， 但 是 当 G W I加 量 达到 0 ． 5 后 ， 膨 胀 量 变 化 不 大 。因 此 选 择 GW一 1 的加 量为 0 ． 5 。 表 1 高分子包被剂 的优选 注 *过孔径 为 0 ． 2 8 0 mm 的筛 。 I ． 3 有机硅腐植酸钾 O S A M K加量优选 O S AM K 加 量 对 张 1 3 0 7井 井 浆 井 深 1 8 2 0 m 性 能 的影 响见 表 2 。 表 2 有 机硅 腐 植 酸 钾 OS AM． K对 张 1 3 0 7井 井 浆 的 影 响 0SAM K P yP FL 0SAM K P yP FL mPa S Pa m L m Pa S Pa m L 0 20 1 0 5 ． 0 O ． 4 2 3 8 4． 3 0． 1 20 1 0 5 ． 0 0． 5 2 5 8 4． 1 0． 2 21 9 4． 8 0． 6 2 6 7 4． 1 O． 3 22 9 4． 6 0． 8 2 8 6 4． 0 注 *取 自井深 1 8 2 0 m处 ， p H 值均为 8 。 第一作者简介 何振奎 ， 高 级工 程师， 1 9 5 9年 生 ， 1 9 8 1年 毕业 于兰州 石油 学校 化 学分析 专业， 2 0 0 6年 毕业 于 中国石油大 学 华东 石油工程专业 ， 一直从事钻井液技术研 究与现 场应用工作。地址 河南 省南 阳市河南油 田石油工程技 术研 究院钻井 工艺研究所 ； 邮政编码 4 7 3 1 3 2 ； 电话 0 3 7 7 6 3 8 5 9 1 5 2 ； E ma i l h n h z k s i n a ． c o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 6 钻 井 液 与 完 并 液 2 0 0 9年 7月 由表 2可 知 ， 加 入 oS AM_ K 能进 一 步 降低 滤 失 量 ， 当加 量 达 到 0 ． 5 后 ， 滤 失 量 不 再 降低 ； 同 时 随 Os AM_ K加量的增加 ， 塑性黏度不断升高， 动切力有 降低 趋势 ， 因此其 加量不亦过 大 ， 控制在 0 ． 5 以内。 1 ． 4 有机硅稀释剂 G X - 1的稀释效果 1 配制 如下基 浆 。 自来水 8 膨 润 土 0 ． 3 9 ／ 6 N a C 0。 0 ． 2 P AC1 4 1 0 ． 2 9 ／ 6 FA一 3 6 7 0 ． 4 P AC1 4 2 将该 基浆 搅拌 2 O rai n ， 密 闭养 护 2 4 h测 其性 能 漏 斗黏 度 为 1 1 2 s ， 结 果 见 表 3 。G X 一 1对 钻 井 液 的稀释效 果也 见表 3 。由表 3可 以看 出 ， 随 G X 一 1加 量的增 加， 钻 井液 的塑性 黏度、 动切力 逐渐 降低 ， AP I 滤 失 量 有 所 降低 ； 当基 浆 漏 斗 黏 度 大 于 1 0 0 S 时 ， G X 一 1的加量 为 0 ． 8 ～ 1 ． 5 ， 钻 井 液 即可获 得 较 好 的流变 性 ， 且 滤失 量较 低 。 表 3 GX ． 1的 稀 释 效 果 GX一 1 ／ Pv／ mP a S YP／ P a Ge l ／ P a ／ P a FL／ mL 0 4 4 1 3 ． 0 0 ／ 1 ． 0 8 ． 5 0 ． 3 4 3 9 ． 5 0 ／ 1 ． 0 8 ． 0 0 ． 8 2 3 1 O ． 0 0 ． 5 ／ 1 ． 0 8 ． 0 1 ． 2 1 6 5 ． 0 0 ． 5 ／ 1 ． 0 8 ． 0 1 ． 5 1 4 5 ． 0 0 ． 5 ／ 1 ． 0 8 ． 0 1 ． 8 1 2 4 ． 0 0 ． 5 ／ 1 ． 0 8 ． 0 2 ． 0 1 2 3 ． 0 0 ． 5 ／ 1 ． 0 8 ． 0 2 降黏剂 加 量 对 井 浆 性 能 的影 响 。将 张 1 3 0 7 井井 浆 井深 2 0 3 5 m， 密 度 为 1 ． 2 4 g ／ c m。 用 自来 水稀 释 ， 用 膨 润 土 、 F A 一 3 6 7 或 P A C 一 1 4 1 调 整 钻 井 液 黏度 为 8 O S 左 右 ， 降 黏 剂 GX l对 不 同 密度 钻 井 液 的 降黏效果 见 表 4 。由表 4可 知 ， 在 密 度 为 1 ． 2 4 g ／ c m。的井浆 中加 入 1 ． 5 GX 一 1后 ， 钻 井 液在 热 滚 前 后 的黏度 、 切力 降低 ， 滤 失 量 稍 有 降 低 ； 在 密度 为 1 ． 1 5 g ／ c m。 井浆 中加 入 1 G X 一 1 后 ， 钻井 液热 滚前 后黏度 、 切力降低 ， 滤失量稍有降低 ； 在密度为 1 ． 1 1 g ／ c m。 的井浆中加 入 0 ． 5 GX 一 1高温前性能变化 不 大 ， 高 温后 黏 度 、 切 力 下 降 ， 滤失 量 上 升 。钻井 液 密度不 同、 固相 含 量 不 同 ， 所 需 的 G X 一 1量 不 同 ， 现 场可根据实际情况确定其加量 。 1 ． 5 膨润土量优选 分别 在 3 、 4 、 5 和 6 的膨 润 土 浆 中加 入 1 处 理剂 、 0 ． 2 Na C O 。 ， 低 速 搅 拌 1 h ， 预 水 化 2 4 h ， 其性 能见 表 5 。处 理剂 配方 如下 。 1 0 ． 2 F A一 3 6 7 0 ． 5 OS A M K 0 ． 5 9 ／ 6 GW 一 1 表 4 降黏剂 G X ． 1 对不同密度钻井液的降黏效果 1 ．1 5 O 1 ． O 室 温 2 6 9 ． 0 2 ． o ／ 4 ． 0 7 ． 5 热滚前 2 2 8 ． 0 1 ． o ／ z ． 0 6 ． 5 热滚 后 1 9 8 ． 0 0 ． 5 ／ 1 ． 0 6 ． 8 注 热滚条件为 1 3 0。 C、 1 6 h 。 表 5膨润土加量 的优选 配 方 P mPa s Y P／ P a G8 Z ／ P a ／ P a FL／ mL 3 膨 润土浆 1 2 3 膨润土浆1 1 6 4 膨润土浆 1 3 4 膨润土浆 1 1 8 5 膨润土浆 1 5 5 膨润土浆 1 2 O 6 膨 润浆 1 8 5 膨润土浆 1 2 2 1 ． 0 ／ 2 ． 0 2 5 ． 0 2 ． 0 ／ 4 ． 0 8 ． 0 1 ． 0 ／ 2 ． 0 1 9 ． 0 3 ． 0 ／ 6 ． 0 7 ． 8 2 ． 0 ／ 4 ． 0 1 4 ． 0 3 ． 0 ／ 6 ． 0 7 ． 2 3 ． 5 ／ 6 ． 0 1 2 ． 0 4 ． 0 ／ 6 ． 5 7 ． 1 由表 5看 出 ， 随膨 润 土量 的增加 ， 钻井 液 黏 度 、 切 力逐 渐上 升 ， 滤失量 降低 ， 当膨 润 土含 量 达 到 6 时 ， 滤 失量 的降 低 不 明显 ， 因此 选 择 膨 润 土 加 量 为 4 ～5 9 ／ 5 。 实验 优选 出 的有 机硅 钻井 液配 方如 下 。 2 5 9 ／ 6 膨 润 土 0 ． 2 Na 2 C 0 。 0 ． 5 GW一 1 0 ． 5 OS AM K0 ． 2 F A一 3 6 7 1 Z R H一 Ⅱ 定 向井 中使 用 1 ． 6 有机硅钻井液的评价 1 膨胀量 。配制 5 的膨润 土浆， 低 速搅 拌 1 h ， 预水 化 2 4 h 。将 2 配方 钻 井 液 高速 搅 拌 2 0 rai n ， 密 闭养护 1 6 h 。采 用 N P 一 0 2型 页 岩 膨 胀 量 测 定仪测得膨润土分别在基浆和有机硅钻井液 中 2 4 h的膨胀 量 为 6 mm 和 1 ． 7 6 mm， 说 明有 机 硅 钻 井 3 6 3 8 4 9 5 l_ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 6卷 第 4期 何 振 奎等 有机 硅 钻 井液在 河 南张店 油 田的应 用 7 7 液 抑制 黏土 水化 膨胀 能力 较强 。 2 回收 率 。取张 店 1 4 0 5井 2 2 9 0 ～2 3 2 2 m 井 段 的泥 页岩 ， 选 取 粒 径 为 2 ． O 0 ～3 ． 2 0 mm 的 岩 屑 ， 在 1 0 0℃下 烘干 1 h ， 分 别 加 人 5 膨 润 土 浆 和 2 配 方浆 中在 1 3 0℃下 滚动 1 6 h ， 冷却 至 室温 ， 用孔 径 为 0 ． 2 8 0 mm 的筛 回收 ， 测 得 回收 率 分别 为 3 5 和 为 8 6 。说 明 2 配方 的抑 制分 散 能力较 强[ 3 ] 。 2 现 场 试 验 应用 有 机 硅钻 井 液 在 张店 油 田南 3 8区块 现场 试验 4口井 ， 分 别 为 张 1 1 0 6井 、 张 1 3 0 8井 、 张 1 2 0 4 井 和张 1 2 0 5井 。应用 井 在 二 开前 彻 底 清 理循 环罐 泥砂 ， 将一 开钻 井液 用胶 液 冲稀 至 膨 润土 含 量 在 4 5 g ／ L以 内 ， 加入 0 ． 2 F A一 3 6 7 ， 调钻 井 液黏 度 为 4 5 S 左右 。 由于核 工、 核 Ⅱ段 地层 造浆 严重 ， 并有 垮 塌掉 块 现 象 。在 钻 井 液 技 术 上 始 终 用 0 ． 2 ％F A一 3 6 7抑 制 钻屑 分 散 ， 用 0 ． 3 G W- 1 、 0 ． 5 OS AM K 降 低 钻 井液 滤失 量 ， 提 高 井 壁 稳 定 性 ， 用 有 机 硅 稀 释 剂 GX 一 1 调整钻井液黏度 、 切力和流变性 ， 使用好 固控 设 备 ， 最 大 限度地 清 除有害 固相 ， 净化 钻井 液 。钻 进 中及 时补 充 高分子 量 聚合物 胶液 ， 保 持 聚合物 浓度 ， 增 强钻井 液 的抑制 性 ， 维护 钻井 液 的黏度 、 切力 。在 斜井段加入 1 ％～2 Z RH一 Ⅱ提高体系的润滑性 。 试验井 、 邻井 的钻井液密度、 平均井径扩大率见 表 6 ， 试 验井 钻井 液性 能见表 7 。 表 6试 验 井 及 邻 井 应 用 效 果 对 比 注 *为邻井 ； 井径 扩大率为平均井径扩大率 。 由表 6 、 表 7可以看出， 试验井应用有机硅钻井 液 ， 而邻井应用两性离子体系、 P AC ／ 两性离子体系， 在井深基本相同的情况下 ， 试 验井机械钻速E 有较 大提高 ； 由于有机硅钻井液抑制性强 ， 钻井液密度降 低 0 ． O 2 ～O ． 0 4 g ／ c m。 ， 井径扩 大率 降低 1 0 ， 钻井 液流 变性 好 ， 滤失 量低 ， 较好 地 满足 了张 店地 区钻 井 需 要 。 表 7试验 井钻 井液 的性能 3 结 论 与 C A ． 识 1 ．有 机硅 钻井 液 能有 效地 抑 制 地 层 造浆 ， 防止 井 壁坍 塌 ， 减少 井 下 复 杂 情况 。应 用 有 机硅 钻 井 液 的井钻井 液 密度 低 ， 井径 扩 大 率 小 ， 没有 出现 井 塌 、 划 眼和起 下 钻遇 阻 卡现 象 ， 4口井 电测 一 次 成 功_ 5 ] ， 该钻井液能更好地满足河南张店地 区钻井要求。 2 ．有机硅与高分子量聚合物包被剂配合使用 ， 可进一步提高聚合 物钻井液抑制地层造浆 、 稳定井 壁 的作 用 ， 应用 有 机 硅 钻井 液 的井 没 有 因造 浆 外 排 钻井液， 比单独使用聚合物处理剂好 。 3 ．有机 硅钻 井液 维 护处 理方 便 ， 所 需 处 理 剂 品 种 少 ， 有利 于推 广应 用 。 参 考 文 献 E l i 马敬忠 ， 韩福 双 ， 剧 国钓． 封堵 型有 机硅钻 井液 在朝 阳 沟地区的应 用 [ J ] ． 钻井 液 与完 井液 ， 1 9 9 7 ， 1 4 5 3 3 34 E 2 3 龙安厚 ， 孙玉学 ， 杨新斌 ， 等 ． 有机硅钻井液体 系及其应 用 E R ] ． 大庆石油学 院学 报 ， 2 0 0 2 ， 2 6 4 2 8 3 0 [ 3 1林旭东 ． 有机硅钻 井液 体系 的室 内研究及 应用 [ J ] ． 油 田化学 ， 2 0 0 4 ， 2 1 1 5 - 7 [ 4 ] 陈永奇 ， 张玉军 ， 胡景东 ， 等． 岔 4 8 1 3 3 x井 有机硅 钻井 液技术E J 3 ．钻井 液与完 井液 ， 2 0 0 1 ， 2 1 4 6 3 6 4 [ 5 ] 胡 景 东 ， 张 明庆 ， 李 祥 银 ， 等． 有 机 硅 防 卡 钻 井 液 在 G 5 9 一 平 2井 的 应 用 [ J ] ．钻 井 液 与 完 井 液 ， 2 0 0 5 ， 2 2 5 2 5 7 7， 8 0 收稿 日期 2 0 0 8 1 0 2 1 ； HGF 一0 9 0 4 N3 ； 编辑 王小 娜 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m