玉北地区新型强抑制性聚胺钻井液体系研究.pdf

第 3 4 卷第 6 驯 2 0 1 3 年 l 2 J _j 新船石油地质 XI J I ANG PE l 、 RO L EUM GE0L 0GY V I ． 3 4， N【 l _ 6 De ．2 0l 3 玉北地区新型强抑制性聚胺钻井液体系研究 黄万 龙 ld 1 岫 ， 楼一 珊la ,lb ,2 钟文 建3 7 赵建 平 ， 吕 信 桥 1 ． 长江大学 a ． 油气资源与勘探技术教育部重点试验室． b ． 油气钻采工程湖北省重点试验室， 湖北 荆州 4 3 4 0 2 3 ； 2 ． 长江大学 石油工程学院， 武汉 4 3 0 1 0 0 ； 3 ． 中国石化 西北油田分公司 工程院 钻井所 ， 乌鲁木齐 8 3 0 0 1 1 ； 4 ． 中国石油 西南油气田分公司 生产运行处， 成都 6 1 0 0 5 1 ； 5 ． 中原油田 采油四厂作业科 ， 河南 濮阳 4 5 7 0 0 0 摘要 塔里木盆地玉北地区地层存在大段泥页岩、 泥岩、 膏泥岩以及高压盐水层， 钻井过程中井壁失稳、 钻头泥包和 钻井液性能不稳定等问题突出。针对复杂地层以及其钻井复杂事故， 在玉北地区K C 1 一 聚磺钻井液体系的基础上， 引 入聚胺形成强抑制性聚胺防塌钻井液。通过分析聚胺聚合物强抑制性钻井液体系的作用机理， 进行了聚胺性能评价 实验 ， 实验表 明， 该钻井液体 系具有 良好的流变性 、 抗高温能力 、 抗黏土和盐水污 染能力 ， 能显著提 高滚动 回收率 、 降 低泥页岩膨胀率。与K C 1 相互配合， 提高了钻井液的抑制能力， 满足稳定井壁的要求。在Y B I A井的现场试验， 取得 了良好 的应用效果 。 关键词 聚胺钻井液体系； 抑制性； 玉北地区； 膏泥岩 文章编号 1 0 0 1 3 8 7 3 2 0 1 3 0 6 0 7 1 9 0 4 中图分类号 T E 2 5 4 - 3 文献标识码 A 玉北地 区位于塔里木盆地和 田古隆起的东 南斜 坡， 属于麦盖提斜坡构造带 ， 是中国石化西部地区的 重点勘探开发区域⋯。玉北地 区新近系的安居安组 、 二叠系库普库兹满组和南 闸组 、 石炭系小海子组和卡 拉沙依组泥页岩易水化膨胀； 古近系以膏泥岩、 石膏 层为主 ， 存在高压盐水层 ； 二叠系开派兹雷克组火成 岩地层硬度大 、 脆性大 、 抗剪能力弱 ， 节理发育 ， 水力 尖劈作用明显， 应力释放效应强， 整体完整性差； 沙井 子组发育有高压盐水层 ； 主要 目的层奥陶系鹰 山组顶 部存在风化壳， 裂缝、 溶孔发育。在以上复杂地层实 钻过程 中频繁出现井壁垮塌、 井涌 、 阻卡 、 漏失等钻井 复杂、 事故 。本文针对玉北地区复杂地层地质特点 ， 总结出该地区钻井液体系必须具有强抑制性 、 强封堵 能力 、 抗钙抗盐污染能力以及 良好的高密度钻井液流 变性等性能特点。提出了在玉北地区采用新型聚胺钻 井液体系， 并在Y B 1 一 A井进行 了现场试验 ， 取得了良好 的应用效果。 1 聚胺强抑制性钻井液体系作用机理 新型聚胺钻井液体 系主要处理剂 ， 包括新型聚胺 强抑制剂 X J A 一 1 、 增黏剂 、 强包 被剂 、 降滤失剂 、 防 塌润滑剂 以及 其他辅助处理剂 ， 具 有 良好 的流变性 能 、 滤失性能和抗污染性 能 ， 抑制性强 以及较好的润 滑性能， 成本低 ， 性能控制简单 ， 环境友好等优点。该 钻 井 液 的 主 要 处 理 剂 新 型 聚 胺 强 抑 制 剂 X J A一 1 ， 具水溶性 、 低毒 ， 可 与其他添加 剂一起使 用， 不水解 ， 具有成膜作用。该种抑制剂的分子结构 中引入了胺基官能团， 使其能够很好地充填在黏土层 间， 并把黏土层束缚在一起， 有效地降低黏土的吸水 性能 ， 胺分子通过金属阳离子吸附在黏土表面 ， 或者 在 离子交 换 中取 代金属 阳离子而形 成对 黏土 的束 缚口 。一方面通过聚胺在钻井液 中离解产生正电性 的离子 ， 吸附在黏土表面来 阻止黏土 的水化膨胀 ， 以 及聚胺分子中的疏水部分覆盖于黏土表面 ， 减弱黏土 的亲水性 ， 从而达到对黏土 的持续抑制效果 ； 另一方 面通过胺基独特的束缚作用， 使层问水不会从层间排 除， 从而减缓孔隙压力的传递 ， 阻止钻井液侵入页岩 基质中， 同时保持钻井液静液柱压力对井壁的支撑。 最终能有效防止钻头泥包和确保泥页岩地层井壁的 稳定 。 2 室 内试验 针对玉北地 区复杂地层特征 ， 聚胺钻井液体系应 具有强抑制性 ， 在高 温高密度下仍具有 良好 的流变 性、 抗温稳定性、 低滤失性和润滑性等特点， 以期避免 或尽量减少钻井复杂事故的发生 ， 达到安全 、 快速 、 优 质钻井的目的， 在室内进行了聚胺聚合物钻井液体系 性能评价试验。聚胺钻井液体系基础配方 4 ％膨润 土 O ．2 ％纯碱 0 ．2 ％烧碱 0 ．5 ％聚丙烯酸钾 0 ． 3 ％聚 合 物包 被剂 1 ． 0 ％水解 聚丙 烯腈铵 盐1 ． 0 ％聚胺 收稿 几期 2 0 1 3 0 6 0 5 修订日期 2 0 l 3 0 7 2 4 毖企 H 家 8 6 3 ．r tj 2 0 0 6 A A 0 6 A1 0 9 1 2 ； I ⋯ 化石汕 l 程 导试验和推广 J I 1 顺 ⋯ S G1 0 1 1 1 作 简介 黄万尼 1 9 8 4 一 ， ， 湖北荆 州人 ， 博十研 究生 ， 石{ l }l f ． T e 1 1 3 6 4 7 1 6 1 8 2 0 E - m a i l h w l 1 9 8 4 1 2 6 ． ,O l 1 1 7 2 2 新船 地质 2 1 3 { 系具有很强的抑制性 ， 抗盐水 、 黏土和钙污染能力优 良， 能显著提高滚动回收率， 降低泥页岩膨胀率， 满足 玉北地 区地层岩性特征和钻井技术难度对钻井液体 系性能的要求 ， 建议在玉北地区推广新型聚胺钻井液 体系。 参考文献 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 易浩， 白彬珍 ， 赵志国， 等． 玉北地区深井快速钻井技术 [ J ] ． 石油钻头技术， 2 0 1 1 ， 3 9 6 2 7 3 0 ． 赵志国， 白彬珍， 王友泉， 等． 玉北地区钻井难点分析与对 策探讨[ J ] _ 钻采工艺， 2 0 1 2 ， 3 5 4 2 5 2 8 ． 张瑜， 张国， 徐江， 等． 新型聚胺钻井液在都护4 井 泥岩段的应用[ J ] ． 石油钻采技术 ， 2 0 1 2 ， 4 0 6 3 3 3 7 ． 张启根， 陈馥 ， 刘彝． 国外高性能水基钻井液技术发 展现状[ J ] ． 钻井液与完井液， 2 0 0 7 ， 2 4 3 7 4 7 7 ． [ 5 ] 钟汉毅 ， 邱正松， 黄维安， 等． 胺类页岩抑制剂特点及研究 进展[ J ] ． 石油钻采技术， 2 0 1 0 ， 3 8 1 1 0 4 1 0 8 ． [ 6 ] 钟汉毅 ， 黄维安 ， 邱正松 ， 等． 聚胺 与氯化钾抑制性的对 比 试验研究 [ n 西南石油大学学报 自然科学版 ， 2 0 1 2 ， 3 4 3 1 5 0 1 5 5 ． [ 7 ] 王荐 ， 舒福昌， 吴彬， 等． 强抑制性聚胺钻井液体系室 内研究[ J ] ． 油田化学， 2 0 0 7 ， 2 4 4 2 9 6 3 0 0 ． [ 8 ] 陈楠 ， 张喜文， 王中华， 等． 新型聚胺抑制剂的试验室研 究[ J ] ． 当代化T， 2 0 1 2 ， 4 1 2 1 2 0 ～ 1 2 5 ． [ 9 ] 贺伦俊． 有机盐强抑制可降解钻 完 井液在胜利油田的 应用[ J ] ． 新疆石油地质， 2 0 1 2 ， 3 3 3 3 7 0 3 7 3 ． [ 1 0 ] 蒋建伟， 邓毅 ， 屈刚， 等． 吉木萨尔凹陷二叠系致密 油藏优快钻井技术【 J j ． 新疆石油地质 ， 2 0 1 3 ， 3 4 5 5 8 8 5 9 0 ． St ud y o f Ne w S t r o n g I nh i b i t o r y Po l ya mi n e Dr i l l i n g Fl u i d S y s t e m i n Yube i Ar e a o f Ta r i m Ba s i n H U A N G Wa n l o n g ， 一 ， L O U Yi s h a n 眦， Z HO N G We n j i a n ， Z HA O J i a n p i n g 4 ， L 0 X i n q i a o 1 ．Ya n g t z e U n i v e r s i t y ， a ． MO E K e y L a b o r a t o r y o f P e t r o l e u m R e s o u r c e s a n d P r o s p e c t i n g T e c h n o l o g y ， b ． H u b e i K e y L a b o r a t o ry o f P e t r o l e u m Dr i l l i n g a n d P r o d u c t i o n En g i n e e r i n g ， J i n g z h o u ， Hu b e i 4 3 4 0 2 3 ， C h i n a ； 2 ． C o l l e g e o f P e t r o l e u m E n g i n e e r i n g ， Ya n g t z e Un i v e r s i t y ， Wu h a n ， Hu b e i ， 4 3 0 1 0 0 ， C h i n a ； 3 ． D ri l l i n g I n s t i t u t e ， N o h w e s t O i l f i e l d C o mp a n y ， S i n o p e c ， U mm q i ， X i n j i a n g 8 3 0 0 1 1 ， C h i n a ； 4 ． P r o d u c t i o n a n d Op e r a t i o n De p a r t me n t ， S o u t h we s t 0i l a n d G a s fi e l d Co mp a n y ， P e t r o C h i n a ， Ch e n g d u ， S i c h u a n 61 0 0 51 ， C h i n a ； 5 ． Op e r a t i o n De p a r t me n t No ． 4 Oi l P r o d u c t i o n P l a n t ， Z h o n g y u a n O i l f i e l d C o mp a n y ， S i n o p e c ， P u y a n g ， He n a n 4 5 7 0 0 0 ， C h i n a 1 Ab s t r a c t Yu b e i a r e a i n T a fi m b a s i n i s c h a r a c t e r i z e d b y t h i c k mu d s h a l e ， mu d s t o n e ， gy p s u m mu d s t o n e a n d h i g h p r e s s u r e b r i n e f o r ma t i o n ． I n t h e c o u r s e o f d r i l l i n g ， t h e p r o b l e ms a r e mo s t c o n s p i c u o u s ，s u c h a s w e l l b o r e i n s t a b i l i t y ， b i t b a i l i n g a n d u n s t a b l e d r i l l i n g f l u i d p r o p e r t v ， e t c ． I n v i e w o f t h e c o mp l e x f o r ma t i o n a n d d r i l l i n g a c c i d e n t c o mp l e x i t y ， t h e p o l y a mi n e i s a d d e d t o f o r m s t r o n g i n h i b i t o ry p o l y a mi n e c o l l a p s e p r e v e n t i o n d r i l l i n g fl u i d o n t h e b a s i s o f KC 1 一 p o l y s u l f o n a t e d r i l l i n g fl u i d s y s t e m i n Yu b e i a r e a ．T h r o u g h t h e a n a l y s i s o n t h e me c h a n i s m o f t h e d ri l l i n g fl u i d s y s t e m， t h e p o l y a mi n e p e rfo r ma n c e e v a l u a t i o n t e s t i s ma d e i n l a b o r a t o ry ，a n d s h o ws t h a t t h e d r i l l i n g f l u i d s y s t e m h a s g o o d r h e o l o g i c a l p r o p e rl y ， h i g h t e mp e r a t u r e r e s i s t a n c e ， c l a y a n d s a l t w a t e r p o l l u t i o n r e s i s t a n c e ，a n d c a n s i g n i f i c a n t l y i mp r o v e t h e r o l l i n g r e c o v e r y a n d r e d u c e t h e e x p a n s i o n r a t i o o f t h e s h a l e ． C o mb i n e d wi t h KC 1 i t c a n i mp r o v e t h e a b i l i t y o f i n h i b i t i o n o f d r i l l i n g fl u i d ．me e t t he r e q ui r e ． me n t s o f s t a b i l i z i n g b o r e h o l e w a l 1 ． T h e c a s e s t u d y f r o m W e l l YB1 一 A i n d i c a t e s i t s g o o d e f f e c t i n a D p l i e a t i 0 n ． Ke y wo r d s p o l y a mi n e d r i l l i n g fl u i d s y s t e m i n h i b i t o r ； Yu b e i a r e a ； g y p s u m mu d s t o n e