白油基钻井液在冀东浅海区域的应用.pdf

第 3 4卷 增刊 2 0 1 2年 9月 石 油 钻 采 工 艺 OI L DRI L LI NG PR0DUCT1 0N TECHN0L0GY Vo 1 ． 3 4 S u p． Se p t ．2 01 2 文章编号1 0 0 0 7 3 9 32 0 1 2S O一0 0 3 4 0 3 白油 基钻 井液在冀 东浅海 区域 的应用 周定照 陈 平。 田 峥 1 ． 中海油研究总院， 北京 1 0 0 0 2 7 ；2 ． 中海油服湛江分公司， 广东湛江5 2 4 0 0 0 引用格式周定照， 陈平， 田峥 ． 白油基钻井液在冀东浅海区域的应用 [ J ]． 石油钻采工艺， 2 0 1 2 ， 3 4 s o 3 4 ． 3 6 ． 摘要根据 国内外使用白油基钻井液的成功经验， 在冀东人工岛浅海区域三开井段使用白油基钻井液体系， 以最大程度地 满足密闭取心的需要 ， 减少对油气层的伤害。该白油基钻井液的高温高压滤失量低 ， 形成的滤饼质量好， 拥有强抑制性， 有利于 井壁稳定， 防止井径扩大， 同时该体系具有较低的密度和良好的触变性， 塑性黏度低， 有利于提高钻井速度。 现场应用结果表明， 该钻井液具有高的低剪切速率黏度和良好的静、 动态悬砂能力， 能够很好地满足现场钻井要求。 关键词 白油基钻井液地温梯度；地层压力井壁稳定；保护油气层 中图分 类号 T E 2 5 4 文献标识码 A Ap pl i c a t i o n o f whi t e o i l ba s e d dr i l l i ng flu i d i n s ha l l o w wa t e r a r e a o f Ji do n g Oi l fie l d Z H O U D i n g z h a o ， C H E N P i n g ， T I A N Z h e n g 1 ． R e s e a r c h I n s t i t u t e o f C h i n a N a t i o n a l O f f s h o r e O i lfi e l d C o r p o r a t i o n ， B e ij i n g 1 0 0 0 2 7 ， C h a ； 2 ． C NOO CZ h a n j i a n gB r a n c h C o m p a n y ， Z h a n j i a n g 5 2 4 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t De p e n d o n t h e s u c c e s s f u l e x p e rie n c e o n t h e a p p l i c a t i o n o f wh i t e o i l - b a s e d d r i l l i n g f l u i d d o me s t i c a l l y a n d a b r o a d ， t h e wh i t e o i l b a s e d d r i l l i n g fl u i d a p p l i e d i n t h e t h i r d o p e n we l l s e c t i o n o f J i d o n g a r t i fi c i a l i s l a n d s h a l l o w wa t e r a r e a ， i t c a n d o g r e a t c o n t r i b u t i o n f o r the s e a l c o r e d r i l l i n g t e c h n o l o g y , d e c r e a s i n g t h e d a ma g e f o r the f o r ma t i o n ， p r o t e c t i n g the o i l a n d g a s f o r ma t i o n ． I n the s a n l e t i me ， t h e wh i t e o i l b a s e d d r i l l i n g fl u i d o wn g o o d p r o p e r t y o f l o w HT HP fi l t r a t i o n l o s s ， s tr o n g i n h i b i t i o n wh i c h c a n k e e p t h e b o r e h o l e s t a b i l i t y a n d p r e v e n t the h o l e e n l a r g e m e n t ． T h e fi e l d a p p l i c a t i o n d e mo n s tra t e s t h a t the wh i t e o i l b a s e d d r i l l i n g fl u i d o wn s h i g h LS R V a t l o w s h e a r r a t e ， o wn g o o d c a p a c i t y o f s u s p e n d i n g d r i l l c u t t i n g s b o t h a t s t mi c a n d d y n a mi c s t a t e ， t h e r e f o r e i t c a n b e s t fu l fi l l t h e h o r i z o n t a l we l l d r i l l i n g r e q u i r e m e n t s ． Ke y wo r d s wh i t e o i l - b a s e d d r i l l i n g fl u i d ； g e o t h e r ma l gra d i e n t ； s tr a t a p r e s s u r e ； b o r e h o l e s t a b i l i t y ； p r o t e c t o i l an d g a s f o rm a t i o n 近年来 ， 以合成基 白油为基液的油包水乳化钻 井液 水相含量 l 0 ％ 在菲律宾 、 里海等 油 田得到 广泛的应用 ⋯， 同时 国内石油公司也在复杂地层 的 钻探中进行了成功的应用 4 。该体系具有良好的 润滑性、 抑制性、 井壁稳定性和抗温性， 适用于易坍 塌地层 ；携岩效率高 ， 能够很好 的清洗井眼；低毒 ， 容易生物降解 ， 环境保护性好 。 冀东浅海区域某井构造位置位于南堡 1 号构造 断块构造较高部位， 主要 目的层段 E d l 为层状构造 岩性油藏， 未饱和油藏。储层岩性以灰、 浅灰色细砂 岩为主。该井为重大开发实验井 注水井 ， 设计要 求三开钻进时 ， 钻井液密度控制在 1 ． 1 5 ～ 1 ． 1 8 g ／ c m3 ， 最大程度地满足密闭取心的需要， 减少对地层的伤 害。由于 目的层段容易垮塌 ， 为 了更好地满 足设计 要求 ， 保护油气层， 现场选用了白油基钻井液体系。 1 白油基钻井液体系配方的确定 根据大量 的室 内研究以及 现场反馈数据 ， 确定 油水 5 ≠ } 白油与2 0 ％C a C 1 水溶液体积比 为8 2 ， 进而确定 白油基钻井液配方为 5 ≠ } 白油 2 0 ％C a C 1 水溶液 2 ． 5 ％主乳化剂 MGE MU L 1 ． 5 ％ 辅乳化 剂 MG C OA T 1 ． 5 ％润湿剂 HMWE T 2 ． O ％碱度 调节剂 C a O 2 ． 5 ％ 有机土 3 ％ 降滤失剂 F L B ． 6 0 ． 2 ％ 提 切 剂 HMHS V - 4重 晶 石 加 重 到 1 ． 2 作者简介周定照， 1 9 8 4 年生。 2 0 1 1 毕业于长江大学油气井工程专业， 获得工学硕士学位， 现从事深水钻完井工程配套技术的研究工作。 电话 0 1 0 - 8 4 5 2 6 7 6 8 。E ma i l z h o u d i n g z h a o 1 2 3 1 6 3 ． t o m。 周定照等白油基钻井液在冀 东浅海区域的应用 3 5 g ／ c m ， 其性能见表 1 。 表 1 白油基钻井液综合性能性能评价 注热滚条件为 1 2 0℃、 1 6 h ；测试温度为 5 0℃。 2 提切剂对白油基钻井液性能的影响 由于水平井存在 “ 垂沉”现象 ， 如果油基钻井液 的动态携砂和静态悬砂性能不好 ， 在钻井过程 中很 容易形成岩屑床。因此在上述基本配方基础上 ， 室 内研究重点考查了提切剂对体系性能影响， 对提切 剂加量进行优选， 以提高油基钻井液体系的静、 动态 携砂能力 ， 实验结果见表 2 。 表 2 提切剂加量对白油基钻井液综合性能的影响 注热滚条件为 1 2 0℃ 、 1 6 h ；测试温度为 5 0℃。 从表 2可 以看 出， 如果在体系 中不加入提切剂 HS V - 4 ， 、 读数 低 ， 低剪 切 速率 黏 度低 ， 这 对 水 平井钻井液携砂性能是不利的 ；添加 0 ． 5 ％ 提切剂 HS V - 4有效改善 了这种不利状况 ， 低剪切速率黏度 L S RV ， 0 ． 3 r ／ mi n 可达 2 9 6 3 7 mP a S ， 能够很好满足 水平井钻井的要求。 3 白油基钻井液抗污染实验 室 内评价了 白油基钻井液抗无机盐 、 海 水和钻 屑污染性能， 老化条件为 1 2 0℃、 1 6 h ；测试温度为 5 0℃。钻井液 配方 8 0 2 0 5 群白油 2 0 ％C a C 1 ， 水 溶液 2 ． 0 ％主乳化剂 1 ． 5 ％辅乳化剂 0 ． 5 ％ 润湿 剂 2 ． 0 ％有 机土 2 ． 5 ％ 降滤失剂 1 ． 5 ％碱度 调节 剂 0 ． 8 ％P F - HS V - 4加重剂 石灰石粉 。 3 ． 1 抗无机盐污染实验 表 3 、 表 4为体 系抗 Na C 1 和 C a C 1 ， 污染实验结 果 ， 可以看 出， 受污染 的钻井液体系无论是流变性 、 破乳 电压还是滤失量的变化均较小 ， 实验结果表明 油基钻井液体系抗无机盐污染的能力良好。 表 3 Na C 1 加量对钻井液性能的影响 嚣 m PP a P a 咖 m L ／ 删V 加 量 ／％条 件 s 0 滚 前 2 l 1 4 1 2 l 1 8 4 8 滚 后 2 4 l 6 l 3 I 2 3 ．4 1 1 2 7 1 滚前 2 0 1 5 1 6 1 5 8 4 5 滚 后 2 3 1 8 ． 5 1 4 1 2 3 ． 6 1 0 2 8 2 滚前 2 1 1 4 1 5 1 4 8 1 2 滚 后 2 7 1 3 1 4 1 2 3 ． 8 1 0 3 7 5 滚 前 2 2 1 3 1 5 1 4 7 4 8 滚 后 2 8 1 2 ． 5 1 1 1 O 3 ．6 l 01 2 3 ． 2 抗海水污染实验 表 5为钻井液体系抗海水污染实验结果 ， 可以看 出， 随海水加量的增加 ， 体系塑性黏度 略有上升 ， 破乳 电压略有下降， 滤失量变化不大， 各项性能均在可接 受范围之内， 说明体系具有良好的抗海水污染能力。 表 5 海水污染对钻井液性能的影响 3 ． 3 抗钻屑污染实验 室内研究 中给 出的 0 ． 5 ％ 润湿剂的加量是在没 有钻屑污染 的条件 下确定 的， 且润湿剂的加入对钻 井液性能基本没有影 响， 但在钻屑污染的条件下 ， 润 湿剂加量不足将会严重影响钻井液性能。表 6和表 7 为钻井液体系抗钻屑污染实验结果， 可以看出， 随 着钻 屑加量 的增大 ， 油基钻井液体 系的塑性黏度 和 切力有所上升 ， 不 同的润湿剂加量体系的破乳 电压 变化不同 ， 随着润湿剂加量的增加 ， 体 系的抗钻屑污 染能力增大 ， 这说 明该油基钻井液具有优 良的抗劣 3 6 石油钻采工艺 2 0 1 2年 9月 第 3 4卷 增刊 质土污染能力， 但在现场应用中必须经常补充润湿 剂以保证其有足够的加量 。 表 6 钻屑对 0 ． 5 ％加量润湿剂的油基钻井液性能的影响 m P P a S 删 P a 也 mL V 量 ， ％ 条件 0 滚前 2 2 1 2 ．5 1 3 1 2 8 5 1 滚 后 2 6 1 3 1 0 9 3 ． 4 1 1 0 3 5 滚前 2 2 l 4 1 4 1 3 6 9 6 滚 后 2 6 1 4 ． 5 1 0 9 4 ． 4 7 3 9 1 0 滚前 2 4 1 4 1 3 1 2 4 6 5 滚 后 2 7 1 4 9 8 6 ． 0 4 8 8 1 5 滚 前 2 6 1 3 ．5 1 3 1 2 3 6 5 滚 后 2 9 1 3 ． 5 9 8 7 ． 8 3 4 0 表 7 钻屑对 1 ％加量润湿剂的油基钻井液性能的影响 m P P a S P a 也 mL 删 V 量 ／ ％ 条件 ” 0 滚前 2 2 1 2 ． 5 l 3 1 2 8 5 1 滚后 2 6 l 3 1 0 9 3 ． 4 l 1 O 3 5 滚前 2 2 1 4 1 4 1 2 9 7 5 滚后 2 5 1 4 ． 5 l 1 9 4 ． 0 1 0 5 3 1 0 滚前 2 4 1 4 1 3 1 2 8 4 8 滚后 2 7 1 3 ． 5 l 1 1 0 4 ． 6 8 4 5 1 5 滚 前 2 7 1 7 ． 5 1 2 l 1 5 2 5 滚后 2 8 1 2 1 0 9 5 ． 8 5 1 5 注 热滚条件 为 1 2 0℃、 1 6 h ；测试温度为 5 0℃。 4 钻井液体系的储层保护对比研究 采用高温高压动失水仪模拟钻井条件， 对小阳 离子钻井液 、 强抑制成膜钻井液和油基钻井液 的储 层保护效果进行 比较 ， 实验岩心选用 NB 3 5 ． 2 ． 5 井岩 心。动态损 害条件 围压 3 ． 5 MP a ， 压差 3 MP a ， 剪 切速率 2 0 0 S ～ ， 损害时间 1 2 5 min ， 实验结果见图 1 。 l O O 蔷9 o 。 瓣7 0 6 0 5 0 ‘ l lI 圈 1 2 岩心6 岩心9 岩心8 3 岩心 3 5 岩心 7 3 岩心 小阳离子钻井液 强抑制成膜钻井液油基钻井液 图 1 不 同钻井液体 系储层保 护效果对 比 由图 1 可以看出， 油基钻井液的渗透率恢复值都 在 9 0 ％以上， 而水基钻井液虽然具有较好的储层保 护性能， 但其渗透率恢复值也仅在 8 0 ％以上， 表明所 优选的油基钻井液具有非常优 良的油气层保护效果。 4 现场应用及效果 现场钻井液配方8 02 0 白油与 2 0 ％ C a C 1 水 溶液 体 积 比 2 ． 5 ％ 主乳 化剂 2 ． 0 ％辅 乳 化 剂 1 ． 5 ％润湿 剂 2 ． 5 ％ 有机土 5 ％ 降滤失剂 2 ％ 碱 度调节剂 0 ． 2 ％提切剂 石灰石。 为 了满足密闭取心 的要求 ， 针对 目的层岩性疏 松且水敏性强 的特点 ， 现场施工时对 白油基钻井液 采取如下维护措施 。 1 三开井段为储层段， 储层压力系数不高， 钻井 液密度控制在 1 ． 2 g ／ c m。 左右 ， 用近平衡钻进 ， 使用超 细碳酸钙加重。 2 通过使用 1 4 0目以上高目 数的筛布结合离心 机来控制固相 ， 降低钻井液中的低密度固相含量。 3 通过配合加入 主乳 化剂 P F ． MO E Mu L 和 辅乳化剂 P F ． MO C O A T 来维护钻井液 的稳定性 ， 维护破乳电压不低 于 3 0 0 V。钻进过程 中通过振动 筛返出岩屑的状况来调整钻井液的润湿性。 4 由于储层具有强水敏性 ， 通过油基成膜剂控 制高温高压失水在 6 mL以下。 该井三开井眼井径相对规则， 平均井径 2 3 7 ． 7 to n i ， 平均井径扩大率 9 ． 9 4 ％。完井电测后， 下人常规钻具 通井， 下钻到底无阻卡和沉砂 ， 彻底循环清洁井眼， 起 钻J 顷利。通井后顺利下套管到 2 8 6 2 ． 6 5 m， 固井顺利。 5 结论 1 研制的 白油基钻井液具有 良好 的流变性 、 电 稳定性和高温热稳定性， 具有较低的密度及良好的 触变性， 同时塑性黏度低， 有利于提高钻井速度。 2 该体 系具有高的低剪切速率黏度 ， 良好的静 、 动态悬砂能力， 能够很好地满足水平井钻井要求。 3 该体系的高温高压滤失量低， 形成的滤饼质 量好 ， 拥有强的抑 制性 ， 有利于井壁 的稳定 ， 防止井 径扩大。 4 该 白油基钻井液具有优 良的储层保护特性 ， 其渗透率恢复值高达 9 0 ％ 以上 。 参考文献 [ 1 ] 赵正尧 ． 低毒性油基钻井液的使用 [ J ]． 中国海上油 气 工程 ， 1 9 9 8 ， l O 4 4 3 ． 5 4 ． [ 2 ] 胡三清， 余娇梅， 胡志鹏 ． 低毒深水油基钻井液室内研 究 [ J ]． 化学与生物工程， 2 0 0 8 ， 2 5 1 1 4 8 - 5 0 ． [ 3] 彭放 ． 低毒油基钻井液在南海西部的应用 [ J ]． 钻 井 液与 完井液 ， 1 9 9 6 ， l 3 6 2 8 ． 3 2 ． [ 4] 刘绪全 ， 陈敦辉， 陈勉， 等 ． 环保型全白油基钻井液的研 究与应用 [ J ]． 钻井液与完井液， 2 0 1 l ， 2 8 2 1 0 - 1 2 ． 修 改稿收到 日期2 0 1 2 ． 0 7 ． 1 8 [ 编辑朱伟 ]