安塞油田高52井区储层保护钻井液研究.pdf

2 0 1 2年 9月 第 2 7卷第 5期 西安石油大学学报 自然科学版 J o u rna l o f X i a J 1 S h i y o u U n i v e r s i t y N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n S e p ． 2 0 1 2 Vo 1 ． 2 7 NO ． 5 文章编号 1 6 7 3 - 0 6 4 X 2 0 1 2 0 5 - 0 0 6 7 - 0 4 安塞油 田高 5 2井区储层保护钻井液研究 吴学升 ， 陈世 军 ， 李 波 ， 赵 巍 1 ． 长庆油田油气工艺研究院 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室， 陕西 西安 7 1 0 0 1 8 ； 2 ． 西安石油大学 化学化工学院， 陕西 西安 7 1 0 0 6 5 摘要 针对安塞油田高5 2井区长 l 0储层黏土含量高、 水敏和碱敏性强， 现用钻井液体 系 p H高、 滤 失量大、 对储层伤害较严重的问题 ， 从钻井液材料的选择及钻 井液配方优化等方面入 手， 研制 出了 针对安塞油田长 1 O储层的低 固相“ 双保型” 钻井液体 系． 室内评价和现场试验结果表明， 当膨润土 的质量分数为 3 ％， F T - 3 4 2的质量分数为 0 ． 3 ％ ， Z N J 一 1的质量分数为 0 ． 3 ％， G K -09 0 1的质量分数 为2 ． 0 ％，p H为 8 ． 5时， 所得钻井液体 系A P I 滤失量在 7 m L以下， 马氏漏斗黏度在 4 5 6 0 s ， 塑性 黏度在 1 0～ 2 0 m P a s ， 动切 力在 51 0 P a ， 岩心渗透率恢复率在 7 8 ％ ～9 4 ％ ， 平均恢复率为 8 5 ． 8 6 ％ ， 可有效降低钻井液对储层的损 害． 关键词 安塞油田； 油气层损害； 储层保护； 钻井液配方 中图分类号 T E 2 5 8 文献标识码 A 安塞油田位于鄂尔多斯盆地 中部 ， 是典型的特 低渗透油田⋯． 为 了做好安塞油 田高 5 2井 区长 l 0 类储层保护 ， 提高油井 产量 ， 加快油藏开发速度 ， 提 高采收率 ， 实现少投人多产出的 目标 ， 针对储层黏土 含量高 、 水敏和碱敏性强等特点和现用钻井液体系 p H高、 滤失量大、 对储层伤害较严重的问题 ， 对现用 钻井液体系的性能进行测试 ， 开展了以降低伤害 、 保 护油层 、 提高油井产量为 目标的保护储层、 保护环境 的“ 双保型” 钻井液体系配方研究和现场应用试验． 1 高 5 2井区长 1 0储层地质概况 安塞油田高 5 2井区位于鄂尔多斯盆地中西部 ， 油层岩性主要为中 一细 、 粗粒长石砂岩 引． 其中长 l 0类储层长石 的质量分数为 5 4 ． 7 ％ ， 石英的质量分 数为 2 1 ． 2 ％ ， 云母的质量分数为 3 ． 3 ％ ， 填隙物 中浊 沸石的质量 分数 为 5 ． 9 ％ ， 绿 泥石 的质量 分 数 为 3 ． 6 ％， 硅质的质量分数为 9 ． 8 ％． 储层颗粒较粗 ， 粒 径主要分布在 0 ． 1 5～1 ． 2 0 mm之间 ， 以中砂为 主， 占5 0 ． 2 ％ ， 粗 砂 和细砂 质量 分数 分别 占1 6 ． 1 ％ 和 2 8 ． 3 ％． 喉道平均中值半径为 1 ． 3 3 t x m， 排驱压力为 0 ． 1 7 MP a ， 最大汞饱和度8 1 ． 8 ％ ， 退汞效率 2 8 ． 3 ％． 孔隙类型以溶蚀孔隙和残余粒间孔隙为主_ 3 4 。 ， 孔 隙 度 最 大 为 1 5 ． 8 ％， 最 小 为 6 ． 1 ％ ， 平 均 值 为 1 1 ． 6 ％． 渗透率最大值 3 6 3 ． 3 51 0 ～ m ， 最小值 0 ． 1 2 1 0 ～ m ， 平均值为2 0 ． 6 51 0 ～ m ． 渗透 率分布范围大 ， 储层非均质性强 ， 属于较强水敏性和 中强至强碱敏性地层． 2 低伤害钻井液体系配方 安塞油田现用细分散钻井液体系是 由膨润土 、 改性石棉纤维、 羟烷基改性淀粉、 磺化沥青等组成． 现场钻井液取样测试 结果显示 ， 其滤失量在 1 5 mL 左右 ， p H值为 1 1左右 ， 对高 5 2井 区储层的岩心平 均伤害率在 7 0 ％左右． 收稿 日期 2 0 1 2 - 0 6 2 5 作者简介 吴学升 1 9 6 4 ， 男， 工程师， 从事油田钻井工程技术研究． E - m a i l w x s l _ c q p e t r o c h i n a ． t o m． c n 一 6 8 一 西安石油大学学报 自然科学版 针对长 1 0储层渗透率低 、 非均质性强 、 存在 中 等水敏和较强碱敏 的特征 ， 以及现用钻井液对储层 伤害较严重的问题 ， 从降低钻井液体系的 p H值 、 滤 失量作为切入点 引， 选择天然可降解高分子材料 作为钻井液材料 ， 开发了针对安塞油田高 5 2井区的 “ 双保型” 钻井液体系． 2 ． 1 增黏剂选择 实验分别以改性天然高分子材料高黏度聚阴离 子纤维素 P A C ． H V、 植 物胶钻井液增黏剂 Z WJ - 1 、 钻 井液用生物增黏剂 S WJ ． 1 、 复合天然高分子材料增 黏剂 Z N J 一 1 、 复合增黏剂 H F Z 一 1等作 为增黏剂 ， 考察 了其质量分数为 0 ． 3 ％和 0 ． 5 ％ ， p H为 8 ． 5时 ， 所配 制钻井液的黏度、 切力和滤失量 ， 实验结果见表 1 ． 表 1 增黏剂与钻井液性能实验结果 Ta b． 1 Pr o p e r t i e s o f dr i l l i ng l i qu i d u s i ng d i ffe r e n t t ac l d fie r s 从表 1可以看 出 P A C H V对钻井液体系黏度 提高较 大， 降滤失 较差 ； Z WJ - 1 、 H F Z 1 、 S WJ 一 1对钻 井液体系增黏效果适 中， 降滤失效果一般 ； Z N J 一 1对 钻井液体 系增黏效果适 中， 降滤失效果较好． 因此 ， 选则复合天然高分子材料 Z N J 一 1作为 钻井液增黏 剂 ， 其加量与钻井液性能的关系见表 2 ． 表 2 增黏剂 Z N J - l与钻 井液性能的关系 Ta b ． 2 Re l a t i o n s hi p b e t we e n c o nt e n t o f Ta c kifie r ZNJ- 1 a nd p r o pe r t i e s o f d r i l l i n g fluid 由表 2可知 ， 随着 Z N J 一 1的增加 ， 钻井液的马氏 漏斗黏度、 表观黏度、 塑性黏度、 动切力增大很快， 滤 失量降低 明显． 但单独使用 Z N J 一 1的钻井液 的相关 性能不能完全满足“ 双保型 ” 钻井液预期 的性能要 求． 因此 ， 要想在满足钻井液黏度要求的同时达到对 滤失量的控制 ， 还必须加入性能优 良的降滤失剂 ， 以 降低钻井液体系的滤失量． 2 ． 2 降滤失剂选择 为获得较理想 的降滤失剂 ， 选择低黏聚阴离子 纤维素 P A C L V、 中黏羧 甲基纤维素 C MC ． MV、 改性 天然高分子材料 G K - 0 9 0 1作为降滤失剂 ， 考察 了其 加量对钻井液性能的影响， 实验结果见表 3 ． 表 3降滤失剂性能对 比 Ta b ． 3 Co m p a r i s o n o f d r i n g fl ui d p r o pe r t i e s u s i ng d i f r e r e n t fil t r a t e I O s s r e du c e r s 由表 3可 以看 出， 降滤失剂 P A C - L V、 C MC MV 和 G K - 0 9 0 1 相 比较 ， G K - 0 9 0 1对钻井液黏度 、 动切力 影响较小 ， 在相同加量下 ， G K - 0 9 0 1降滤失效果更为 显著． 因此， 选择 G K -0 9 0 1 作为降滤失剂， 其加量与 钻井液性能的关系见表 4 ． 表 4 降滤失剂 GK4 9 0 1加量与钻井液性能的关系 Ta b ． 4 Re l a t i o n s h i p b e t we e n c o nt e n t o f fil t r a t e l o s s r e d u c e r GK- 0 9 01 a n d pr o p e r t i es o f d r i l l i n g fluid G K - 0 9 0 1覆量 F ／ A ／P ／ Y p ／ A P I ／ 分数／ ％ S mP a． s m P a- s P a mL 由表 4可 以看 出 ， 随着 G K - 0 9 0 1的增加 ， 钻井 液的马氏漏斗黏度 、 表观黏度、 塑性黏度 、 动切力增 大 ； 钻井液的滤失量降低明显． 可见， G K - 0 9 0 1对钻 井完井液的滤失量具有较强的控制能力． 2 ． 3 页岩抑制剂加量选择 F T ． 3 4 2为沥青类页岩抑制剂， 广泛应用于钻井 液体系中抑制泥页岩水化膨胀和分散 ， 防止剥落性 坍塌 ， 并有降低摩阻系数 、 滤失量和稀释作用． 为 了 O O O O 5 0 5 O O 加 9 7 6 6 5 5 5 5 O O 5 5 5 5 O 0 3 4 4 4 4 4 4 5 5 O 5 0 5 O 0 O 5 5 7 u O O O O 5 O O O O “ 堪 加 O O O O O 0 0 O 5 如 弘 6 2 5 8 1 4 O 5 O 0 1 1 1 2 2 3 3 4 吴学升等 安塞油田高 5 2井区储层保护钻井液研究 一6 9 一 考察 F T ． 3 4 2加量对钻井液性能的影响 ， 实验测试 了 F T ． 3 4 2加量对钻井液 马氏漏斗黏度 、 表观黏度 、 塑 性黏度 、 动切力和 A P I 滤失量的影响 ， 所得实验结果 如表 5所示． 表5 F T- 3 4 2加量对钻井液性能的影响 Ta b ． 5 Re l a t i o n s hi p b e t we e n c o n t e n t o f s ha l e i n h i b i t or F T- 3 4 2 a n d p r o p e r t i e s o f d r i l l i n g flu i d F T - 3 4 2质量 分数／ ％ F ／ 5 0 4 7 4 5 4 0 3 7 A ／P ／ m P a S mP a S Y P a 1 1 9 9 7 7 A pI ， mL O． 0 O． 3 O． 5 0． 8 1 ． 0 2 4 2 2 21 2 0 1 8 1 3 1 3 1 2 1 2 1 l 1 7． 0 1 6． 0 1 5． O 1 3 ． O 1 2． 5 由表 5可 以看 出， 随着 F T 一 3 4 2的增加 ， 钻井液 马氏漏斗黏度 、 表观黏度减小 ， 滤失量降低． 对钻井 液具有较好的稀释作用和一定的降滤失作用． 2 ． 4 低伤害钻井液体系配方 在对钻井液增黏剂和降滤失剂筛选的基础上， 为达到“ 双保型” 钻井液预期 的性能要求 ， 实验在膨 润土的质量分数为 3 ％、 p H值为 8 ． 5的条件下 ， 以 F T - 3 4 2 、 Z N J ． 1 、 G K - 0 9 0 1加量为考察 因素 ， 以钻井液 相关性能作为考察指标 ， 对 F T ． 3 4 2 、 Z N J 一 1 、 G K - 0 9 0 1 的加量进行优化 ， 得到 的优化钻井液配方 为 3 ％膨 润土 0 ． 1 ％ N a O H 0 ． 3 ％ F T ． 3 4 2 0 ． 3 ％ Z N J ． 1 2 ％G K - 0 9 0 1 ． 用该钻井液配方配制 的钻井液 p H为 8 ． 5 ， A P I 为 6 m L ， F 为 5 0 s ， P 为 1 4 m P a S ， y n 为 8 ． 5 P a ， 满足了“ 双保型” 低伤害钻井液体 系预期的 性能指标要求． 3 现 场试验及效果评价 用研制 的低伤害钻井液体系进行 了7口井的现 场应用试验 ， 取得 了预期效果． 取 “ 双保型” 现场钻 井液样 品在室内进行岩心伤害和岩心渗透率恢复试 验 ⋯， 实验结果见表 6 ． 从表 6数据可以看 出， 岩心渗透率在钻井液伤 害后恢复率在 7 8 ％ 一 9 4 ％， 平均恢复率8 5 ． 8 6 ％． 可 见采用研究得到的“ 双保型” 钻井液体系， 可有效降 低钻井液对储层的损害． 4 结 论 1 针对安塞油 田长 l O储层特点 ， 开发 的“ 双 保型” 钻井液体系 A P I 滤失量在 7 mL以下 ， p H值 表 6 现场试验用完井液样对储层的伤害实验结果 Ta b． 6 Ex pe r i me n t r e s u l t s o f c o r e d a m a g e o f d ril l i n g f l u i d u s e d i n fi e l d 注 1 x x ／ x x x 为高 1 8 2 3井岩心， 3 x x ／ x x x 为高 3 4井岩心． 在 8 ． 5以下 ， 马氏漏斗黏度在 4 5～ 6 0 S ， 塑性黏度在 l 0～ 2 0 m P a S ， 动切力在 5～1 0 P a ． 2 用研制的低伤害“ 双保型” 钻井液体系进行 了7口井的现场应用 ， 取得 了预期的效果． 岩心伤害 和岩心渗透率恢复实验结 果显示 ， 岩心渗透率恢复 率在 7 8 ％ 一 9 4 ％ ， 平均恢复率为 8 5 ． 8 6 ％， 可有效降 低钻井液对储层的损害． 参 考 文 献 [ 1 ] 张茹， 李文厚 ， 张慧元， 等． 安塞油田延长组长1 0 1油层 沉积微相特征分析[ J ] ． 甘肃地质， 2 0 1 0 ， 2 0 1 6 8 - 7 4 ． Z HANG Ru ， L I W e n - h o u ， Z HANG Hu i y u a n， e t a 1 ． S e d i - me n t a r y mi c r o f a c i e s o f Ch a n g l 0 r e s e r v o i r o f Ya n c h a n g f o r - m a ri o n i n t h e G a o 5 2 a r e a o f A n s a i O i l fi e l d[ J ] ． G a n s u G e o l o g y ， 2 0 1 0 ， 2 0 1 6 8 _ 7 4 ． [ 2 ] 刘正伟， 李文厚 ， 张龙， 等． 安塞油田长 1 O油层组砂岩 粒度与沉积环境的关 系 [ J ] ． 陕西科 技大学学报 ， 2 0 1 1 ， 2 9 1 1 1 2 一 l 1 6 ． L I U Z h e n g we i ， L I We n - h o u， Z HA NG L o n g ， e t a 1 ． T h e r e - l a t i o n s h i p o f f o r ma t i o n i n p a r t i c l e s i z e a n d d e p o s i t i o n a l e n v i r o nme n t of Ch a ng l 0 r e s e rvoi r o f Ya n e h a n g f o r ma t i o n i n t h e G a o 5 2 a r e a o f A n s a i O i l fi e l d f J ] ． J o u r n a l o f S h a a n x i Un i v e r s i t y o f S c i e n c e T e c h n o l o g y ， 2 0 1 1 ， 2 9 1 1 1 2 1 1 6． [ 3 ] 蒋蕾． 安塞油田高5 2区长 1 0砂体展布与储层特征研 究[ D ] ． 西安 西安科技大学， 2 0 1 0 1 3 5 2 ． J I ANG L e i ． T h e Re s e a r c h o f S a n d B o d y Di s t r i b u t i o n a n d R e s e r v o i r C h a r a c t e r i s t i c s o f C h a n g l 0 Re s e r v o i r o f Ya n - c h a n g F o rm a t i o n i n t h e Ga o 5 2 Ar e a of An s a i O i l fi e l d [ D] ． X i h n X i h n U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o gy， 2 01 0 1 3- 52． [ 4 ] 张永强， 李涛， 王进， 等． 安塞油田高 5 2井区长 1 0油层 ～ 7 0 一 西安石油大学学报 自然科学版 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] 沉积微相研究[ J ] ． 中国西部科技， 2 0 1 0 ， 2 9 9 5 - 8 ． Z HA NG Y o n g - q i a n g ， L I Ta o， WAN G J i n， e t a 1 ． S e d i me n t a r y mi c r o f a c i e s o f C h a n g l 0 r e s e r v o i r o f Ya n c h a n g f o r ma t i o n i n t h e G a o 5 2 a l e a o f A n s a i O i l fi e l d『 J 1 ． S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f We s t C h i n a ， 2 0 1 0 ， 2 9 9 5 8 ． 徐同台， 赵敏， 熊友明． 保护油气层技术[ M] ． 北京 石 油工业 出版社 ， 2 0 0 3 ． XU To n g - t a i ，ZHAO Mi n，XI ONG Yo u mi n g ．Re s e r v o i r P r o t e c t i o n T e c h n o l o g i e s[ M] ． B e r i n g P e o l e u m I n d u s t r y Pr e s s， 2 0 03． 樊世忠， 鄢捷年， 周大晨． 钻井液完井液及保护油气层 技术[ M] ． 东营 石油大学出版社 ， 1 9 9 6 ． F AN S h i z h o n g ， Y AN J i e n i a n， Z HOU Da c h e n ． R e s e r v o i r P r o t e c t i o n Dri l l i n g F l u i d a n d Co mp l e t i o n F l u i d T e c h n o l o g y [ M] ． D o n g y i n g U n i v e r s i t y o f P e t r o l e u m P r e s s ， 1 9 9 6 ． 蔡进功 ， 吴锦莲 ， 苏海芳， 等． 油气层保护技术研究进 展[ J ] ． 油气地质与采收率， 2 0 0 1 ， 8 3 6 7 - 7 0 ． C AI J i n g o n g ， WU J i n l i a n ， S U Ha i f a n g ， e t a 1 ． R e s e a r c h p r o g r e s s O i l f o r m a t i o n p r o t e c t i o n t e c h n i q u e [ J ] ． O i l ＆G a s R e c o v e r y T e c h i n o l o g y ， 2 0 0 1 ， 8 3 6 7 - 7 0 ． [ 8 ] 袁建强． 保护油层钻井液技术在宝浪油田的应用[ J ] ． 钻井液与完井液 ， 2 0 0 4， 2 1 1 2 3 - 2 6 ． Y UAN J i a n q i ang ．D ril l i n g fl u i d t e c h n o l o gy f o r f o r ma t i o n p r o t e c t i o n i n B a o l ang O i l f i e l d[ J ] ．D ri l l i n g F l u i d a n d C o m p l e t i o n F l u i d ， 2 0 0 4 ， 2 1 1 2 3 2 6 ． [ 9 ] 徐同台， 陈永浩， 冯京海， 等． 广谱型屏蔽暂堵保护油 气层技术的探讨[ J ] ． 钻井液与完井液， 2 0 0 3 ， 2 0 2 3 94 1 ． XU T o n g t a i ， C HE N Yo n g h a o， F E NG J i n g h a i ， e t a1． T h e g e n e r a l p u r p o s e t e mp o r a r y s h i e l d p l u g g i n g t e c h n o l o g y i n p r o t e c t i n g h y d r o c a r b o n r e s e r v o i r [ J ] ． D ri l l i n g F l u i d a n d C o mp l e t i o n F l u i d ， 2 0 0 3 ， 2 0 2 3 9 _ 4 1 ． [ 1 0 ]国家经济贸易委员会． S Y ／ T 6 5 4 0 - 2 0 0 2钻井液完井液 损害油层室内评价方法 [ S ] ． 北京 中国标准出版社 ， 2 0 o 2 ． T h e S t a t e E c o n o mi c a n d T r a d e C o mmi s s i o n ． S Y ／ T 6 5 4 0 ． 2 0 0 2 d ril l i n g fl u i d a n d c o mp l e t i o n fl u i d i n d o o r e v a l u a t i o n m e t h o d o f o i l l a y e r d a ma g e[ S ] ． B e i j i n g S t a n d a r d s P r e s s o f C h i n a ， 2 0 0 2． 责任 编辑 贺元旦 上接 第 4 9页 [ 5 ] 李玉星， 王艳， 关雪涌 ， 等． 多相流量计研究进展[ J ] ． 管道技术 与设备 ， 2 0 0 0 5 3 1 3 4 ． L I Yu x i n g， WANG Ya n ， GU AN Xu e - y o n g， e t a 1 ． T h e s c i e n c e a n d t e c h n o l o g y fo r m u l t i p h a s e fl o w m e t e r [ J ] ． P i p e l i n e T e c h n i q u e a n d E q u i p me n t ， 2 0 0 0 5 3 1 3 4 ． [ 6 ] 方代煊 ， 朱云祖． 国外多相流量计开发与应用现状 [ J ] ． 石油机械， 1 9 9 9 ， 2 7 7 4 4 - 4 7 ． F ANG Da i X U an ， Z HU Yu n Z U ． C u r r e n t s t a t u s o f d e v e l o p m e n t a n d a p p l i c a t i o n o f mu l t i p h a s e fl o w m e t e r s [ J ] ． C h i n a P e t r o l e u m Ma c h i n e ry， 1 9 9 9， 2 7 7 4 4 4 7 ． [ 7 ] F a l c o n e G， He w i t t G F ． Mu h i p h a s e fl o w m e t e ri n g C u r r e n t t r e n d s a n d f u t u r e d e v e l o p m e n t s 『 J ] ． J o u r n a l o f P e t r o l e u m T e c h n o l o gy， 2 0 0 2 ， 5 4 4 7 7 - 8 4 ． 1 ． ⋯ ⋯⋯- ⋯ p 。 ’ ⋯ ‘ ‘ 。 l -- ” ⋯ [ 8 ] 林宗虎． 气液固多相流测量[ M] ． 北京 中国计量出版 社 ， 1 9 8 8 ． [ 9 ] Mi l l i n g t o n B ． Mu l t i p h a s e fl o w m e t e ri n g A r e v i e w[ J ] ． J o u rna l o f O ff s h o r e T e c h n o l o gy， 1 9 9 7 ， 5 4 1 8 2 1 ． [ 1 O ]王栋， 林宗虎． 气液两相流体流量的分流分相测量法 [ J ] ． 西安交通大学学报， 2 0 0 1 ， 3 5 5 4 4 1 44 4 ． W AN G D an g ，L I N Z o n g - h u ．E x t r a c t i n g a n d s e p a r a t i n g m e t h o d fo r g a s l i q u i d t w o - p h a s e fl o w m e a s u r e me n t [ J ] ． J o u rna l o f X i ，a n J i a o t o n g U n i v e r s i t y ， 2 0 0 1 ， 3 5 5 44 1 44 4． [ 1 1 ]A z z o p ard i B J ． P h a s e s e p a r a t i o n a t T - j u n c t i o n s [ J ] ． Mu l t i - p h a s e S c i e n c e a n d T e c h n o l o gy ， 1 9 9 9， 1 1 4 2 2 3 3 2 9 ． 责任编辑 贺元旦