有机胺型钻井液在盐227区块的应用.pdf
第 2 5 卷第 3 期 2 0 1 5年 6月 广东石油化工学院学报 J o u ma l o f Gu a n g d o n g Un i v e r s i t y o f P e t r o c h e mi c a l T e c h n o l o g y V0 J . 2 5 N0 . 3 J u n e 2 0 1 5 有机胺型钻井液在盐 2 2 7区块的应用 郑志成 , 何兴华, 刘伟 , 吴政希 胜利石油工程有限公司 钻井工程技术公司, 山东 东营 2 5 7 0 6 4 摘要 有机胺型钻井液的防膨性、 抑制性和润滑性与油基钻井液接近, 且其抗温性、 滤失性 、 流变性和稳定性较好。在胜利 油田盐 2 2 7区块复杂地质条件下的应用中, 有机胺型钻井液使得六 口井的机械钻速平均提高了3 9 . 5 %, 井径扩大率平均为 3 . 1 8 %, 钻井故障率大大降低 , 促进了该区块的开发。 关键词 有 机胺 型钻井液 ; 盐 2 2 7区块 ; 胜利油 田; 应用 性能 中图分类号 T E 2 5 4 . 3 文献标识码 A 文章编号 2 0 9 5 2 5 6 2 2 0 1 5 0 3 0 0 0 8 0 4 胜利油田的盐 2 2 7区块位于济阳坳陷东营凹陷北部陡坡构造带 , 目的储油层为沙四上纯上亚段 , 该段 砂砾岩体厚度较大 , 为低孔特低渗透储层 。钻井施工 中, 自上而下钻遇平原组 、 明化镇组 、 馆陶组和东营组 剂沙河街组。沙河街地层较浅 , 沙一段缺失 ; 沙二段沉积厚度仅 1 0 m; 沙三段 、 沙四上上部砂泥互层 , 易垮 塌; 沙三下和沙四上纯上亚段泥岩微裂缝、 层理发育, 极易发生坍塌掉块。复杂的地质构造会给钻井施工 带来 困难 , 容易出现 1 起 、 下钻遇阻而发生卡、 憋泵现象 ; 2 井壁失稳垮塌现象 ; 3 岩屑不容易清除 , 摩 擦 阻力大 、 扭矩大的现象。根据盐 2 2 7区块的地质构造和和岩石特性 , 为解决盐 2 2 7区块泥岩 的水化膨胀 和垮塌等复杂问题 , 采用 “ 总体抑制 ” 思路 』 , 综合考虑井壁稳定 、 携岩 、 润滑和油气层保护 , 以及钻井综 合成本等多项因素 , 引入有机胺型钻井液体系 J , 并进行应用性能室内评价和现场施工效果验证 。 1 有机胺型钻井液应用性能室内评价 关于钻井液添加剂的研究表明 , 有机胺类具有强抑制性能 I 5 ] , 胶乳沥青 、 超细碳酸钙类具有提高封 堵防塌性能l 6 , 磺化酚醛树脂 、 硅氟类具有高温稳定性能 。增加润滑剂在钻井液中的比例 , 优化钻井液 流变参数, 确保井壁稳定、 有效携砂和润滑防卡, 选用钻井液主配方 6 %膨润土 0 . 5 %P A M 0 . 5 1 % 有机胺 3 %超细碳酸钙 3 %胶乳沥青 2 %磺化酚醛树脂 2 %K F T一Ⅱ 8 %原油 2 %油基润滑剂 质 量分数 , 下 同 , 进行钻井液的滤失性 、 流变性 、 抗温性 、 防膨抑制性和润滑性能室内评价 。 1 . 1 滤失性和流变性能评价 在 6 %的膨润土浆液中依次加入4 %P A M 降失水剂 、 0 . 5 %有机胺、 6 %封堵剂和 1 0 %润滑剂 , 以进行 滤失性和流变性实验 , 数 据如表 l 所 示。可 以看 出, 6 %的膨润 土浆液依次加 入各项处理剂 后 , 滤失量 凡 H 值 由 2 0Ⅱ 1 L下降至 1 . 8 m L , 高温高压滤失量 凡 一 值由 1 0 m L降低为 9 . 6 n 。这说明了以上添加剂 可以提高泥饼 的致密性。随着 固相颗粒 的增 多和 4 %P A LM 的加入 , 钻井液 的表观粘度 A V值 和塑性粘度 P V 值有一定的增大, 分别为 3 9 m P a S 和2 3 m P a S, 降失水性和携岩能力增强, 流变性得到提高。 1 . 2 抗温性能评价 对于 6 %膨润土 0 . 5 %P A M0 . 5 %有机胺浆液 , 经过 8 0~1 4 0 c c 热处理后 , 再在 1 5 0 c 条件下热滚 老化 1 6 h , 进行粘度 、 动切力 、 静切力和 p H值测试 , 结果如表 2所示。可以看出, 有机胺型钻井液虽然经过 8 0 ~1 4 0 o C 热处理, 但其热滚后塑性粘度 P V值由3 4 m P a S 降至3 0 m P a S , 仅降低4 m P a S , 动切力 值增 收稿 日期 2 0 1 5 0 1 2 9 ; 修回 日期 2 0 1 5 一o 4 0 8 作者简介 郑志成 1 9 8 8 一 , 甘肃 陇南 人, 本科 , 助理 工程 师, 主要从事钻井液技 术研究 工作 。 第 3 期 郑志成等 有机胺型钻井液在盐 2 2 7区块的应用 9 加 4 P a , 静切力 G 值仅变化 0 . 1 3 , p H值变化仅 O . 5 。热滚后各项性能变化不大, 能满足钻井的需要。 表 1 有机胺型钻井液滤失性和流变性实验数据 表 2 有机胺 型钻 井液 的抗温性 能实验数 据 温度, ℃ 塑性粘度/ m P a s 动切力/ P a 静切力/ P a P a I 1 p H 温度/ ℃ 塑性粘度/ m P a s 动切力/ P a 静切力/ P a P a I 1 p H 8 0 3 4 l 1 . 0 4. 0 / 8 . 0 9. 0 1 2 0 31 l 3 . 5 6. 5 1 1 2. 5 9. 5 1 0 0 3 2 l 2. O 5. o / 1 O. 0 9. 0 1 4 0 3 O l 5. O 8. o / 1 5. 0 9. 5 1 . 3 抑制性能评价 在同一条件下 , 测试钠基膨润土在机胺型钻井液 、 普通水基钻井液和油基钻井液 中的膨胀率 , 结果如 表 3 所示。可以看出, 随着浸泡时间的延长, 钠基膨润土在三种钻井液中的膨胀率逐渐增加。但是, 有机 胺型钻井液的膨胀率数值明显低于水基钻井液的数据结果, 而与油基钻井液膨胀滤率值相对接近。浸泡 时间为 3 5 0 m i n时 , 钠基膨润土在有机胺型钻井液 的膨胀率为 1 1 % , 在普通水基钻 井液 中的膨胀率 为 1 6 % , 在油基钻井液中的膨胀率值为 8 % 。这说明了有机胺型钻井液防膨胀效果 良好 , 抑制性较强 。 表3 三种钻井液抑制性实验数据表 ,. 膨胀率/ % ,. 膨胀率/ % ⋯ “ “ 普通水基 有机胺 油基 “ “ 普通 水基 有机胺 油基 0 3. 9 3. 8 1 . 0 2 0 0 1 4. 0 9. 8 6. 4 5 0 8. 0 5. 9 4. 0 2 5 0 1 5. 0 1 0. 0 7. 0 l o o l 0. 8 6. 8 5. O 3 0 o 1 5. 6 1 0. 4 7. 6 1 5 0 1 3. 0 8. 0 6. 0 3 5 0 1 6. 0 l 1 . O 8. O 1 . 4 润滑性能评价 在同一条件下 , 进行普通水基钻井液 、 有机胺 型钻井液和油基钻井液的泥饼粘附系数和极压润 滑系数测试评价 , 结果如表 4所示。可以看 出, 有 机胺型钻井液的泥饼粘附系数值与水基钻井液的 数值相差 0 . 0 7 , 而与油基钻井液的泥饼粘附系数值 表 4 有机胺型钻 井液粘 附系数和润滑 系数数 据 仅差 0 . 0 0 6 。极压润滑系数值也反映出了有机胺型钻井液的润滑性能与油基钻井液接近, 而明显优于水 基钻井液。 1 . 5 封堵性能评价 . 利用可视砂床滤失仪 , 在同一操作条件下 , 进 行普通水基钻井液 、 有机胺 型钻井液和油基钻井液 的封堵性能评价 , 结果如表 5所示。可以看出, 有机 胺型钻井液的砂床最大侵入深度值为 2 c m, 小于普 通水基的 4 c m值 , 接近于油基钻井液的 1 . 6 c m值 , 表 5 机胺型钻井液砂床侵入深度数据 说明有机胺体系与油基体系的封堵性接近, 明显好于普通水基钻井液。 2 有机胺型钻井液现场应用效果 2 . 1 有机胺型钻井液配方设计 胜利油 田盐 2 2 7 2 H F至盐 2 2 7 9 H F共有 8口井使用有机胺型钻井液 , 为了适应不 同井深土质情况 , 1 0 广东石油化工学院学报 2 0 1 5拄 适当调整有机胺型钻井液配方 , 如表 5所示 。 ’ 表 5 适应不同井段有机胺型钻井液配方 2 . 2 有机胺型钻井液的现场应用效果 以盐 2 2 75 H F井为例 , 三开井段 2 3 0 2 4 7 4 0 m 的各井深有机胺型钻井液的应用性能指标见表 6 。 表 6 有机胺钻井液在盐 2 2 7 5 H F井三开井段应用性能参数 井深/ m 密度, c 塑性粘度, s 静切力, P a P a 一 动切力/ P a 滤失量, “ 高温高压滤失量, r n L p H 7. O 7. O 7. O 7. 0 8. O 8. 5 9. 5 l 1. 0 l 1 . 0 1 0. O 9. 5 1 1, 0 9. 5 1 0. 0 直井段 2 3 0 2 ~ 2 6 0 0 m , 钻井液 p数值在 1 . 2 1 ~1 . 2 2 g / c m 窄范围内变动, 塑性粘度 F 数值处在4 4 5 0 s 之间, 凡 A P I ≤3 . 0 m L , 凡 唧 ≤9 . 8 m L , G e l 数值处在 2 2 . 5 / 67 P a范围, p H值稳定在 8 。其 中 该段使用的有机胺型钻井液主要指标相对稳定, 说明配方合理, 起到了填充、 封堵地层层理孔隙的作用, 防 止了自由水的侵人, 保证了井壁稳定。 斜井段 2 7 9 2 ~ 3 7 1 0 m , 钻井液 p 数值在 1 . 2 4 ~1 . 2 5 g / c m 3 窄范围内变动, F v 数值处在 6 2 ~ 6 5 s 范 围内, 前二者数据相对稳定 , 数值较直井段略有提升。兕 删≤2 . 8 m L 、 凡 ≤9 . 4 m L , 二者数据值较直井 段有所下降。Gel 数值处在 2 . 5~4 / 7 1 3 P a 较直井段略有上升。p H值稳定在 8 。这 主要是因为斜井 段中沙三下部地层 2 8 0 0 ~ 3 3 0 0 m 是主要防塌层, 钻至2 7 0 0 n l 后, 钻井液各配料按照三开强抑制防塌钻 井液体系补充至上限, 使用软化点为 7 0 ~9 0℃的胶乳沥青 , 沙四上地层 3 0 0 0~3 3 0 0 m 使用软化点为 9 o 1 2 0 o C的胶乳沥青 。3 0 0 0 m后开始加入磺化酚醛树脂 以及磺酸盐共聚物 , 降低了钻 井液 高温失水性 , 提高了钻井液泥饼质量。0 . 5 %P A M等的引入增加了钻井液的粘度和剪切力, 携岩能力增强。 水平段 3 7 1 0 4 7 4 0 n 1 , 钻井液 P 数值在 1 . 2 5 1 . 2 6 g / c 3 窄范围内变动, , 数值处在 6 4 ~ 6 5 s 范 围, 前二者数值较直井段和斜井段数值都有提高。凡 ≤2 . 0 m L , 见 ≤9 . 4 m L , 每项指标的平均值都 较直井段和斜井段的数值下降。 z 数值处在 4 7 / 9 1 5 P a , 较前两井段的数值有所上升。p H值稳 定在 8 。由于该段地处砾岩层 , 施钻慢 , 钻井液 以胶液的形式定期补充抗高温降滤失剂 、 抑制剂和封堵防 塌剂 , 性能主要以维护为主 , 避免大幅度改变钻井液性能而导致上部 泥岩地层垮塌。在水平段施工过程 中, 保持钻井液适当高的粘度和剪切力可以提高井眼净化效果, 减少岩屑床的形成, 在完井期间稍加处理 8 8 8 6 4 2 4 4 2 4 4 2 4 2 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 O 8 0 O 8 4 4 2 O 0 O 8 6 6 3 2 3 3 2 2 2 2 2 2 2 l l l 佑 佑 、 、 一 瑚 枷 ∞ 2 i};i 1 1 蛳 鲫 谢 啪 m m 咖 呦 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 4 4 4 4 第 3期 郑志成等 有机胺型钻井液在盐 2 2 7区块的应用 就可达到较好的悬浮效果 , 再根据情况加入 2 %左右的润滑剂以保证电测下套管施工 的完成 。这说 明该 井段有机胺型钻井液配方设计合理, 可保证水平井段安全、 高质量钻进施工。 使用有机胺型钻井液后 , 盐 2 2 7区块盐 2 2 7 2 H F至盐 2 2 77 H F 6 V I 井钻井周期和机械钻速数据见 表 7 , 三开井段 的井径扩大率数据见表 8 。可看出区块 6口井在钻井周期内的机械钻速在 5 . 3 5 6 . 5 9 m / h 范围内, 平均 6 . 1 5 m / h , 较使用泡沫泥浆为钻井液的盐 2 2 71 H F井的 4 . 4 1 m / h机械钻速提高了 3 9 . 5 %。 在造斜段和水平段钻进顺利, 无拖压和阻卡现象。尤其是在水平段起、 下钻畅通, 开泵正常, 电测、 下套管 顺利。这说明有机胺型型钻井液防膨抑制性和携岩性能良好、 润滑性能显著, 三开井段才能快速、 稳定施 钻。盐 2 2 7 2 H F至盐 2 2 7 7 H F 6口井三开井段 的井径扩大率在 2 . 4 1 % ~3 . 8 7 %, 平均 3 . 1 8 %。这说明 形成的井壁掉块小而少 , 有机胺型钻井液具有较强的稳定井壁作用。 表 7 盐 2 2 7区块 6口井钻井周期 和机械钻 速 3结 论 1 选择 6 %膨润土 0 . 5 %P A M 0 . 5 1 %有机胺 3 %超细碳酸钙 3 %胶乳沥青 2 %磺化酚醛 树脂 2 %K F r一Ⅱ8 %原油 2 %油基润滑剂, 有机胺钻型井液的 凡 值低至 1 . 8 m L , 儿 肼 为 9 . 6 m L , 有较好的滤失性; A V值和 P V值分别为 3 9 m P a s 和 2 3 m P a s, 流变性较好 。 2 经过 8 0~1 4 0 o C热处理 , 6 %膨润土 0 . 5 %P A M0 . 5 %有机胺浆液在 1 5 0℃下热滚老化 1 6 h , 测 得的粘度、 动切力、 静切力和p H值等常规指标变化小, 耐温性好。 3 浸湿时间为 3 5 0 m i n时, 钠基膨润土在有机胺型钻井液膨胀率为 1 1 %, 小于 1 6 %在 K C I 钻井液 中 的测试值 1 6 %, 有机胺型钻井液有 良好的防膨抑制性 。 4 有机胺型钻井液的泥饼粘 附系数值和极压润滑系数值分别为 0 . 0 4 0和 0 . 0 8 0 , 明显低于普通水基 的 0 . 1 1 0和 0 . 3 1 0 , 润滑性能与油基钻井液的接近。 5 盐 2 2 72 H F至盐 2 2 7~7 H F 6口井三开井段应用有机胺型钻井液后 , 在造斜段和水平段钻进顺 利 , 无拖压和阻卡现象 , 尤其是在水平段起、 下钻畅通 , 开泵正常 , 电测 、 下套管顺利 。平均机械钻速较应用 较泡沫泥浆的2 2 7 1 H F 井的钻速提高了3 9 . 5 %。有机胺型钻井液的现场测试指标变化小, 性能稳定, 三 开井段的井径扩大率平均为 3 . 1 8 %, 应用效果 良好。这不仅促进了该区块的开发 , 且为其它非常规砂砾 岩体低渗透储层的钻井开发提供了借鉴作用 。 [ 参考文献] [ 1 ]黎红胜, 汪海阁, 季国栋, 等. 美国页岩气勘探开发关键技术[ J ] . 石油机械 , 2 0 1 1 , 3 9 9 7 8 ~8 3 . 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T h e r ew e r ema n y u n f o r e s e e n c o mp l i c a t e dp r o b l e ms d u r i ng thet r e a t me n t the g r e a t d e p t h o f fi s h, the 1 a r g e n u mb e r o f f a l l e n o b j e c t s o f v a r i o u s t y p e s i n the w e l 1 .S u c c e s s f u l s a l v a g e p r o c e s s i n g o f Y K1 5 a c c u m ula t e d p r e c i o u s e x p e ri e n c e f o r d e a l i n g w i th a c c i d e n t s i n the w e ll b o t t o m,an d p r o v i d e d g u i d a n c e for t h e s i m i l a r r e me d i a l w o r k i n the Y a k e l a a r e a i n the f u t u r e . Ke y wo r d s F r a c t u r e d r e s e r v o i r ;W e ll r e p a i r ;S a l v age; .C o r r o s i o n ;F i s h i n g ;P i p e r e l e a s e 责任编辑 贺嫁姿 上接第 l 1页 The Ap p l i c a t i o n o f Or g a n i c Ami n e Dr i l l i n g Fl u i d t o Ya h 2 2 7 Bl oc k Z HENG Zh i c h e n g,HE Xi n g h u a,L I U W e i ,WU Z h e n g x i D r i l l i n g E n g i n e e r T e c h n o l o g y C o r p o r a t i o n ,S h e n g l i P e t r o l e u m E n g i n e e r C o .L T D. ,D o n g y i n g 2 5 7 0 6 4 , C h in a A s h鼍c t An t i s we l l i ng q u a l i t y,i n h i b i t o r y a n d l u b r i c a t i n g q u a l i t y o f o r g a ni c a mi n e d rill i n g fl u i d a r e e l o s e t o tho s e o f o i l b ase d d r i lli n g fl u i d ,a n d i ts t e mp e r a t u r e r e s i s t a n c e ,fi l t r a ti o n,r h e o l o g i c al p rop e r t y an d s t a b i l i ty a r e g o o d .Wh e n o r g a n i c a mi n e d r i l l i n g fl uid i s a p p l i e d t o S h e n g li o i lfie l d Yan 2 2 7 b l o c k with c o mp l e x g e o l o g i c al c o n d i ti o n s ,i t i n c r e a s e s the a v e r a g e r a t o o f p e n e t r a t i o n o f s i x w e H s b y 3 9 . 5 % .an d a v e r a g e h o l e e n l a r g e me n t r a t i o b y 3. 1 8 % ,r e d u c e s g r e a tl y the f a i l u r e r a t e of d r i ll i ng ,p romo t e s t h e d e v e l o p m e n t o f the b l o c k ,and p r o v i d e s r e f e r e n c e f o r d r il l i ng d e v e l o p me n t of o the r u n c o n v e n ti o n a l g r a v e l r o c k with l o w p e rm e abi l i ty r e s e rvo i r . Ke y wo r d s O r g a n i c a mi n e d r i ll i ng fl uid ;Y an 2 2 7 b l o c k ;Ap p l i c a ti o n pe r f o r ma n c e 责任编辑 梁晓道