油基钻井液随钻防漏技术实验研究.pdf

学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 2卷 第 5期 刘均一等 油基钻井液随钻防漏技 术实验研 究 P l u g g i n g T e s t ，P P T已成 为 国外评价钻井 液防漏堵 漏性能的重要手段 ，其是通过模拟井下高温 、高压环 境，选用不同渗透率 如 2 0 g m 、1 0 岬 、2 g m 等 砂盘作为渗滤介质测试钻井液滤失量 ，以评价钻井液 的防漏堵漏性能 [1 5 -1 6 ] o HT D1 8 9 8 4型渗透性封堵实验 装 置 P e r me a b i l i t y P l u g g in g A p p a r a t u s ，P P A如 图 1 所示。现场统计 数据表 明，当地层渗 透率达到 1 0 u m 时 ，如不及时采取防漏堵漏措施 ，将会导致严重 的钻井液漏失 问题 ，因此 国外通 常选择渗透率 为 1 0 }．t m2 砂盘用于钻井液防漏堵漏性能评价实验 [1 7 ] o 图 1 砂盘渗透性封堵实验装置 P P A示意图 在综合考虑现有封堵理论与防漏堵漏材料粒径分 布的基础上 ，选择渗透率为 1 0 g m 砂盘作为渗滤介 质 ，采用渗透性封堵实验优选 了刚性架桥颗粒 、弹性 填充颗粒 、高强度微细纤维 、软化颗粒等不同类型钻 井液防漏堵漏剂 ，以理想充填理论为指导，研制了新 型油基钻井液随钻防漏堵漏材料 ， 并进行了性能评价 。 1 ． 1刚性架桥颗粒 目前常用的刚性架桥颗粒主要 以碳酸钙、石英砂 为主 ，该类颗粒主要在孑 L 隙或裂缝 中起到架桥和充填 作用 ，基本不发生变形 ，其中超细碳酸钙在油 田中使 用最为广泛 ，其酸溶性好 ，易于解堵。选取不 同粒径 的碳酸钙颗粒作为架桥颗粒，其粒度分布曲线如图2 所示。5组碳酸钙颗粒的粒度分布范围差异较大 ，其 中 3 ～5 碳 酸钙颗粒粒径较 大 ，且分 布较广。研 究 表 明，钻井液 中架桥 粒子直径与孔喉直径之 比介于 1 ／ 3 ～2 ／ 3时有利 于形成 稳定 的架桥 。由于渗透率 为 l 0 g m 砂盘的平均孔径为 3 5 g m，刚性架桥颗粒应选 择粒径主要分布在 l 1 ．7 ～2 3 _3 g m范围内的 1 碳酸钙 颗粒。通过单剂优选 ，优选了一套油基钻井液实验配 方 ，具体如下。 5 白油 2 ．0 ％乳 化剂 3 ．0 ％ 润湿剂 0 ．5 ％ 增黏 剂 4 ．0 ％ 有机土 1 ． 0 ％C a O 重晶石加重至钻井液密 度为 1 ． 2 g ／ c m 恬 器 梨 粒径／ g m 图 2 不同种类刚性架桥颗粒碳酸钙的粒度分布曲线 将上述 5组碳酸钙颗粒 浓度为 2 ％ 分别加入 到上述油基钻井液基础浆中，在 1 2 0 热滚 1 6 h后 ， 利用砂盘渗透性封堵实验测得在 1 2 0℃、7 ．0 MP a下 ， 空 白、1 、2 、3 、4 、5 的 P P A砂盘滤失 量分别 为 5 8 、4 7 、5 0 、5 8 、6 0和 5 6 mL 。 由此可 以看 出，当 加入不 同粒 度 的碳酸钙颗粒后 ，油基钻井液 的 P P A 砂盘 滤失量呈现 出不同的变化趋势 ，其 中加入 1 碳 酸钙颗粒后 P P A砂盘滤失量最低 ，因此针对平均孔 径为 3 5 g m的砂盘，选择 1 碳酸钙颗粒作为架桥颗 粒是合理 的 ； 而 当加入粒径较大 的 3 ～ 5 碳酸钙颗 粒之后，P P A砂盘滤失量基本没有降低，甚至有所增 加 ，这就进一步说明选择合适的粒度架桥颗粒是十分 必要 的 。 1 ． 2弹性填充颗粒 弹性填充颗粒具有较好 的可变形性与韧性 ，通过 挤压变形及弹性膨胀作用 ，能够 自适应封堵不同形状 和尺寸的孔隙或裂缝。选取不同粒径的石墨类弹性填 充颗粒，其粒度分布曲线见图 3 。 4 0 O ． 1 1 1 0 l 0 0 粒径／ 哪 图3 不同粒径弹性填充颗粒石墨的粒度分布曲线 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 4 钴井液与 完井 液 2 0 1 5年 9月 4 结 论 1 ． 针对油基钻井液漏失问题 ，通过优选刚性架桥 颗粒 、弹性填充颗粒、微细纤维材料等不 同类型防漏 堵漏剂 ，研制了一种钻井液随钻防漏堵漏材料 ，显著 提高了油基钻井液的随钻 防漏堵漏性能。 2 ． 刚性架桥颗粒 、 弹性填充颗粒 、 微细纤维材料 、 软化颗粒等不同类型钻井液防漏堵漏剂 ，具有协同作 用效果 ，能够迅速形成具有 “ 强力链 网络”的致密微 裂缝或孔隙封堵层 ，起到强化封堵井壁作用 ，有助于 提高地层承压能力。 3 ． 新研制出强封堵性油基钻井液体系配方 ，能够 发挥强化封堵井壁作用 ，具有较好 的随钻防漏堵漏以 及流变 、滤失性能等。 [ 2 ] [ 3 】 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 】 [ 7 ] [ 8 ] 参 考 文 献 W a n g H ，S we a t ma n R ，E n g e l ma n B，e t a 1 ． Be s t p r a c t i c e i n u n d e r s t a n d i n g a n d ma n a g i n g l o s t c i r c u l a t i o n c h a U e n g e s [ C ] ． S PE 9 5 8 9 5， 2 0 0 8 ． 侯士立 ， 黄达全 ， 杨贺卫 ， 等 ． 刚性楔人承压封堵技术 f J ] ． 钻井液与完井液 ， 2 0 1 5 ， 3 2 1 4 9 5 2 ． Ho u Sh i l i ， Hu a n g Da q u a n， Ya n g He we i ， e t a 1 ． S t u d y a n d a p pl i c a t i o n o f r i g i d we d g i n g mu d l o s s c o n t r o l u n d e r p r e s s u r e [ J ] ． Dr i l l i n g F l u i d＆ C o m p l e t i o n F l u i d ． 2 0 1 5 ． 3 2 1 4 9 5 2 ． On y i a E C． E x p e r i me n t a l d a t a a n a l y s i s o f l o s t c i r c u l a t i o n p r o b l e ms d u r i n g d r i l l i n g w i t h o i l b a s e d mu d [ C ] ． S P E 2 2 5 8 1 ， 1 9 9 4 ． Du p r i e s t F E． F r a c t u r e c l o s u r e s t r e s s F CS a n d l o s t r e t u ms p r a c t i c e s [ C ] ． S P E 9 2 1 9 2 ， 2 0 0 5 ． Be n a i s s a S，Ba c h e l o t A ，Ri c a u d J ， e t a 1 ．P r e v e n t i n g d i f f e r e n t i a l s t i c k i n g a n d mu d l o s s e s d r i l l i n g t h r o u g h h i g h l y d e p l e t e d s a n d s fl u i d s a n d g e o me c h a n i c s a p p r o a c h [ C ] ． S P E 9 2 2 6 6， 2 0 0 5 ． Ad e r i b i g b e A A ， La n e R H． Ro c k ／ fl u i d c h e mi s t r y i mp a c t s o n s h a l e f r a c tur e b e h a v i o r [ C ] ． S P E 1 6 4 1 0 2 ， 2 0 1 3 ． 徐江，石秉忠，王海波，等 ． 桥塞封堵裂缝性漏失机理 研究 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 4 ，3 1 1 4 4 4 6 ． Xu J i n g，S h i Bi n g z h o n g，W a n g Ha i b o，e t a 1 ． M e c h a n i s m s t ud y o n br i d g e p l ug g i n g t e c h no l o g y f o r f r a c t u r e d f o r ma t i o n [ J ] ． Dr i l l i n g F l u i d＆ C o m p l e t i o n F l u i d ，2 0 1 4 ，3 1 1 4 4 4 6 ． 王建华，李建男，闫丽丽，等 ． 油基钻井液用纳米聚合 物封堵剂的研制 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 3 ，3 0 6 5 8． W a n g J i a nh u a， Li J i a nn a n， Y a n Li 1 i ， e t a 1 ．The d e v e l o p m e n t a n d p e r f o r ma n c e e v a l u a t i o n o f p l u n g g i n g a g e n t f o r o i l b a s e d r i l l i n g fl u i d s[ J ] ． Dr i l l i n g F l u i d＆ C o m p l e t i o n F l u i d ，2 0 l 3 ，3 0 6 5 - 8 ． [ 9 】 Na y b e r g T M ， P e t t y B R ． L a b o r a t o r y s t u d y o f l o s t c i r c u l a t i o n ma t e ri a l s for u s e i n o i l b a s e d d r i l l i n g mu d s [ C] ． S P E 1 4 9 9 5 ， 1 9 8 6 ． 【 1 0 ]S c o r s o n e J T ，S a n d e r s M W ， P a t e l A D． An i mp r o v e d o i l b a s e d c h e mi c a l g e l s y s t e m for we l l b o r e s t a b i l i z a t i o n [ C ] ． S P E 1 2 1 6 7 6． 2 0 0 9 ． [ 1 1 ]孙其诚，王光谦 ． 颗粒物质力学导论 [ M] ． 北京 科学m 版社 ， 2 0 0 9 9 4 ． 9 9 ． S u n Qi c h e n g ，Wa n g Gu a n g q i a n ． I n r o d u c t o r y t h e o r y o f g r a n n u l e ma t t e r me c h a n i c s [ M] ． B e ij i n gC h i n a S c i e n c e P r e s s ， 2 0 0 9 9 4 9 9． [ 1 2 ]李家学， 黄进军 ， 罗平亚 ， 等 ． 随钻防漏堵漏技术研究 [ J 1 _ 钻井液与完井液，2 0 0 8 ， 2 5 3 2 5 2 8 ． L i J i a x u e ，Hu a n g J i n j u n ，L u o P i n g y a ，e t a 1 ． Re s e a r c h e s o n mu d l o s s e s p r e v e n t i o n a n d c o n t r o l [ J ] ． Dr i l l i n g F l u i d＆ Co m pl e t i o nFl u i d， 2 0 0 8， 2 5 3 2 5 2 8 ． [ 1 3 】刘明华，孙举，王中华，等 ． 非常规油气藏水平井油基 钻井液技术 [ J 】 ． 钻井 液与完井 液 ，2 0 1 3 ，3 0 2 1 - 5 ． Li u M i n g h ua，S un J u，W a n g Zho n g h u a， e t a 1 ．Oi l b a s e d d r i l l i n g flu i d t e c h n o l o g y i n h o r i z o n t a l we l l s wi t h u n c o n v e n t i o n a l o i l g a s r e s e a r c h [ J 】 ． Dr i l l i n g F l u i d＆ Co m pl e t i o nFl u i d，2 0 1 3，3 0 21 5 ． [ 1 4 】王绪美，解洪祥，赵福祥，等 ． 钻井液用新型无荧光纳 米处理剂 P NP的研究 [ J ] ． 钻井液与完井液， 2 0 1 4 ， 3 1 6 1 3 1 6． W a n g Xu m e i ，Xi e Ho ng xi a n g，Zh a o Fu x i a n g，e t a 1 ． L a b o r a t o ry s tud y o f a n e w n o n fl u o r e s c e n t n a n o d r i l l i n g fl u i d a d d i t i v e P NP [ J ] ． Dr i l l i n g F l u i d＆C o m p l e t i o n F l u i d ．2 0 1 4 ． 3 1 6 1 3 - 1 6 ． [ 1 5 】S a v a r i S ， Wh i t fi l l D L， J a mi s o n D E，e t a 1 ． A me t h o d t o e v a l u a t e l o s t c i r c u l a t i o n ma t e r i a l s i n v e s t i g a t i o n o f e f f e c t i v e we l l b o r e s t r e n g t h e n i n g a p p 1 i c a t i o n s 【 C ] ． S P E 1 6 7 9 7 7 ， 2 01 4． [ 1 6 ]Wa n g H， S o l i ma n M Y， T o we r B F ， e t a 1 ． Av o i d i n g d r i l l i n g p r o b l e ms b y s t r e n g t h e n i n g t h e w e l l b o r e w h i l e d r i l l i n g [ C ] ． AR M A 0 8 2 0 1 ．2 0 0 8 ． [ 1 7 ]Mo s t a f a v i V， H a r e l a n d G， B e l a y n e h M， e t a 1 ． E x p e r i me n t a l a n d me c h a n i s t i c mo d e l i n g o f f r a c t u r e s e a l i n g r e s i s t a n c e wi t h r e s p e c t t o fl u i d a n d f r a c t u r e p r o p e r t i e s [ C ] ． A R MA l 1 - 1 9 8 ． 2 01 1 收稿 日期2 0 1 5 - 0 7 ． 3 1 ；H GF 1 5 0 5 N1 ；编辑 王 小娜 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m