胺基硅醇防塌钻井液在董701井的应用.pdf

2 0 精 细 石 油 化 T 进 展 A D V A N C E S I N F I N E P E T R O C H E M I C A L S 第 1 7卷第 2期 胺基硅醇 防塌钻 井液在 董 7 0 1井的应用 邱春 阳， 赵立新 ， 温 守云 中国石化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 摘要针对董7 0 1 井钻井液技术难题， 优选了胺基硅醇防塌钻井液体系， 该体系具有良好的抗温 性 、 沉降稳定性 、 抑制性及封堵性 。辅助相应 的钻井液现场维护处理工艺 ， 保证 了董 7 0 1 井三开顺利 施工， 解决了侏罗系煤层垮塌、 应力性垮塌及硬脆性垮塌的难题， 提高了机械钻速， 达到优质高效钻 井的 目的。试油结果显示 ， 5 m m油嘴放喷 ， 轻质原油产量 4 3 ． 7 0 m ／ d ， 天然气产量3 0 0 0 0 m 。 关键词胺基硅醇董 7 0 1 井防塌钻井液应力性硬脆性 董 7 0 1 井位于准噶尔盆地中央坳陷阜康凹陷 东部北斜坡， 钻探 目的为评价董 7井区侏罗系含油 情况 ， 是一 口评价直井， 设计井深 5 3 0 0 1T I ， 邻井 井底温度实测 1 5 0 o C以上 ， 对钻井液的抗温性要求 高 ； 钻遇的西山窑组煤层发育 ， 夹碳质泥岩 ， 孔隙及 微裂缝发育 ， 井壁垮塌严重 ； 三工河组及八道湾组 为泥岩与砂岩不等厚互层 ， 易导致硬脆性及应力性 失稳 ； 井底发育高压盐水层 ， 且含 C O 气体 ， 易破坏 钻井液性能 ， 钻井液施工难度大。结合该区块地质 特征 ， 我们研制了胺基硅醇防塌钻井液体系。室内 评价和现场应用表 明， 该体系性能稳定 ， 抑制性及 封堵性强， 满足了董 7 0 1 井优质高效钻井的要求。 1 胺基硅醇防塌钻井液体系 1 ． 1 钻井液体 系配方 通过室内研究 ， 确定了胺基硅醇防塌钻井液 配方 2 ． 0 ％ ～ 4 ． 0 ％ 膨润土 0 ． 3 ％ ～ 0 ． 5 ％ 聚丙烯酸钾 K P A M 1 ． 0 ％ ～2 ． 0 ％抗 温抗盐 钙降滤 失剂 J Z C一1 1 ． 0 ％ ～1 ． 5 ％ 胺 基 硅 醇 5 ． 0 ％ ～6 ． 0 ％ 磺化 酚醛树 脂 S MP一1 2 ． 0 ％ ～ 3 ． 0 ％ 无水聚合醇 WJ H一1 0 ． 5 ％ ～ 1 ． 5 ％ 双膜承压剂 4 ． 0 ％ ～5 ． 0 ％ 井壁稳定 剂 HQ 一1 2 ． 0 ％ ～3 ． 0 ％超 细 碳 酸 钙 1 ． 0 ％ ～2 ． 5 ％ 硅氟稳定剂。 1 ． 2 钻井液作用机理 胺基硅 醇分子 中 S i O H 与黏土上 S i O H 缩聚成 s i 一0 一s i ， 胺基通过电荷吸附在黏土颗粒 表面 ， 同时形成牢固的化学吸附 ； 硅羟基在黏土表 面形成疏水 层 ， 阻止 了胺基 对黏土颗粒 的影 响。 因此 ， 胺基硅醇 的加入对体 系的流变性和滤失量 影响较小 ； 胺基硅醇在黏土表面形成 的吸附层能 阻止和减缓黏土表 面的水化作用 ， 进一步增 强了 体系的抑制能力⋯。 双膜承压剂中含 2种关键物质 ， 一种是起物理 作用的多种形状组成的惰性材料 ， 主要在地层孔隙 中形成具有一定强度的屏蔽膜 ； 另一种是起化学作 用的活性矿物材料， 能与地层孔隙中的砂子和黏土 胶结 ， 进而在近井壁地带形成胶结， 阻止滤液进一 步侵入地层 ， 达到持久承压稳定井壁的 目的 。 聚合醇具有“ 浊点效应” ， 当地层温度低于浊 点温度时 ， 聚合醇吸附在钻具和固体颗粒表面， 形 成憎水膜 ， 阻止泥页岩水化分散 ， 稳定井壁， 改善 润滑性 ， 防止钻头泥包。当地层温度高于其浊点 温度时， 聚合醇从钻井液中析 出， 黏附在钻具和井 壁上 ， 封堵岩石孔隙， 阻止滤液渗入地层 ， 实现稳 定井壁的作用 。 2 钻井液性能评价 2 ． 1 抗 温性 按照胺基硅醇防塌钻井液配方配制不 同密度 的钻井液体系 ， 评价体系的抗温性能， 结果见表 1 。 表 1 不同密度钻井液体 系的抗温性能 1 ． 8 0一 室温 3 2 8】 ／ l 7 O 2 6 1 0 ．8 1 8 O C ／ 1 6 h 2 9 1 0 ．5 6 5 ／ 1 5 0 2 ． 0 2 ． 1 0 室温 4 5 l 7 O 1 2 0 ，， 2 5 O 2 4 9 ．0 l 8 O℃／ 1 6 h 4 0 l 5 ． 0 1 0 ． 5 ／ 2 2 ． 0 2 ． 0 P V为塑性黏度， Y P为动切力， F I _ 为滤失量， G 10 为初切力， G l0 m i n 为终切 力； 下同。 从表 1 看 出， 高密度钻井液体系在高温老化 收稿 日期 2 0 1 51 11 2 。 作者简介 邱春阳 ， 高级丁程 师， 硕士 ， 现从 事钻 井液体 系研 究和废弃钻井液处理工作 。 2 0 1 6年 3月 邱春阳等． 胺基硅醇防塌钻井液在董 7 0 1井的应用 2 1 后 ， 体系的流变性仍 良好 ， 且高温高压滤失量低 ， 说明体系的抗温性能好。 2 ． 2 沉 降稳定 性 按照胺基硅醇防塌钻井液配方配制不同密度 的钻井液体系， 高温老化后 ， 测定上下层密度 ， 评 价其沉降稳定性能， 结果见表 2 。 表 2 钻井液体系的沉降稳定性能 从表 2看出， 钻井液体系加重至 2 ． 4 0 g ／ c m 时， 高 温 老 化 4 8 h下 ， 体 系 的密 度 差 值 小 于 0 ． 0 5 0 g ／ c m ， 说明体系的沉降稳定性好。 2 ． 3 抗盐性 按照胺基硅 醇防塌钻井液配 方配制 密度为 2 ． 1 0 g ／ c m 的 钻 井 液 ， 加 入 不 同 质 量 分 数 的 N a C 1 ， 考察体系的抗盐能力 ， 结果见表 3 。 表 3 钻井液体 系的 抗 N a C 1 污染性能 从表 3看 出， 胺基硅 醇防塌钻井液体系加入 8 ％ N a C 1 后 ， 体 系的流变性 良好 ， 说 明体系抗盐 能力强。 2 ． 4 抑制性 采用岩心膨胀试验 和岩屑 董 7井侏罗系灰 色泥岩 回收率试验 ， 评价钻井液体系 的抑制性 ， 结果见表 4 。 表 4 钻井液体 系的抑制性能 钻井液 8 h页岩膨胀高度／ m m岩屑回收率／ ％ 从表 4看出， 胺基硅醇防塌钻井液体系 8 h 页岩膨胀高度低 ， 且岩 屑 回收率高达 9 3 ． 6 ％， 这 说明体系的抑制性强 。 2 ． 5 封 堵性 采用直径为 4 0～6 0目的石英砂作为过滤介 质 ， 加入钻井液 ， 分别加入可视高温高压砂床滤失 仪和高温高压砂床滤失仪中， 评价钻井液体系的 封堵性能， 结果见表 5 。 表 5 胺基硅醇防塌钻井液的封堵性能 ⋯ 3 0 m i n ／ mL 钻井液 滤失实验 滤失量 侵入深度／ c m～ ’ 一 从表 5看出． 与常规聚磺防塌钻井液相比， 胺 基硅醇 防塌钻井液侵 入可视高温高压 砂床深度 低 ， 且高温高压滤失量小 ， 这说明胺基硅醇防塌钻 井液体系封堵性好。 3现 场应 用 3 ． 1 钻井液维护处理工艺 在董 7 0 1 井三开井段应用胺基硅醇防塌钻井 液， 三开井段 采用 2 1 5 ． 9 m m钻 头钻进 至井深 5 3 3 2 m完 钻 ， 悬 挂 1 3 9 ． 7 m m尾 管 至 井 深 4 3 7 2 ． 2 4～ 5 3 3 1 ． 9 5 m。钻遇地层 为西 山窑组 、 三工河组和八道湾组 ， 该井钻井液技术难点主要 集 中在此井段 ， 施工中钻井液维护处理工艺如下 1 三开配浆开钻 ， 按照胺基硅醇防塌钻井液 配方加入 各 种 处 理 剂， 充 分循 环 ， 密度 提 高 至 1 ． 5 5 g ／ c m ， 性能稳定并达到设计要求后开钻。 2 采用高浓度胶液维护钻井液性能 ， 胶液配 方 水 0 ． 4 ％ K P A M 6 ． 0 ％ S MP一15 ． 0 ％ J Z C一14 ． 0 ％ WJ H 一11 ． 0 ％ 胺 基 硅 醇 1 ． 0 ％双膜承压剂 。 3 严格控制中压滤失量和高温高压滤失量 ， 中压滤失量控制在 3 mL以内， 高温高压滤失量控 制在 1 0 m L以内， 防止泥页岩水化膨胀。 4 钻井液密度控制在设 计下 限， 施工 中根据 地质录井随钻压力监测情况和振动筛返砂情况及 时调整钻井液密度； 进入三工河组 和八道湾组 ， 钻 井液密度控制在设计上限 ， 防止应力性垮塌 。 5 进入西 山窑组 ， 加入 3 t 井壁稳定剂 和 2 t 超细碳酸钙， 封堵地层孔隙和裂缝 ， 防止井壁失稳。 2 2 精 细 石 油 化 丁 进 展 A D V A N C E S I N F I N E P E T R O C H E M I C A L S 第 l 7卷第 2期 6 进入三工河组后 ， 加大抗温处理剂及抗盐 处理剂的加量 ， 保 证钻井液体系 的抗温性 和抗盐 性 ， 防止复杂情况发生。 7 合理使用 固控设 备 ， 振动筛 、 除砂器 和除 泥器使用率为 1 0 0 ％ ， 振动筛筛布使用 1 5 0目， 合 理使用离心机 ， 净化钻井液。 8 完钻后 ， 充分循环 净化井 眼， 短起下保证 井眼畅通 ， 同时测后效 ， 确保起钻前钻井液密度能 够平衡井底高压层 。起钻前 ， 用 4 ． 0 ％ 固体 润滑 剂 、 3 ． 0 ％ 白油润滑剂 、 2 ． 0 ％S MP一1和 1 ． 0 ％抗 温抗盐钙降滤失剂 配制封井浆封闭裸眼段 ， 确保 电测及下套管施工顺利。 3 ． 2 应 用 效果及 建 议 1 董 7 0 1 井现场应用效果表 明， 胺基硅醇防 塌钻井液体系适应 了董 7 0 1井地层特点 ， 施 工过 程中起下钻畅通无 阻 ， 无复杂事故发生。邻井钻 井时效比较见表 6 。与该构造邻 井相 比， 该井钻 井时效和完井时效最好。 表 6 邻井钻井时效比较 2 钻井液性能稳定 ， 胺基硅醇 防塌钻井液体 系抗温性能好 ， 抗污染能力强 ， 三开虽然遭遇盐水 污染 ， 但钻井液性能稳定 ， _一开井段各地层钻井液 性能见表 7 。 表 7 董 7 0 1井三开各地层钻井液性能 3 钻井液抑制性强 ， 胺基硅醇防塌钻井液体 系抑制性好 ， 有效抑制了泥页岩的水化膨胀 ， 钻进 过程 中井 壁稳定 ， 井下安全 ， 达到 了优快钻 井的 目的。 4 钻井液封堵性强， 胺基硅醇 防塌钻井液封 堵性好 ， 能够对地层孔隙及微裂缝进行严封堵 ， 解 决 了该 区块侏罗系煤层垮塌 、 硬脆性垮塌及应力 性垮塌 的难题。 5 取得 了 良好 的勘探 效果 ， 试 油结果显示 ， 用 3 mm油嘴放喷， 轻质原油产量 2 5 ． 2 8 m ／ d ， 天 然气产量 2 0 6 5 1 m ／ d ； 5 mm油嘴放喷， 轻质原油 产量 4 3 ． 7 0 m ／ d ， 天然气产量 3 0 0 0 0 m 。 6 胺基硅醇抑制性强 ， 在现场 中应控制其加 量 ， 保证钻井液体系中般土适 当分散 ， 使之形成优 质泥饼 ， 保证钻井液体系的封堵性能。 参考文献 [ 1 ] 邱 正松 ， 王伟吉 ， 董兵强 ， 等 ．微 纳米封堵技 术研究及 应用 [ J ] ．钻井液与完井 液， 2 0 1 5， 3 2 2 61 1 ． [ 2 ] 左兴凯 ．非渗透钻井完 井液体系 的研 究 与应用 [ J ] ．石油 钻探技术 ， 2 0 0 8， 3 6 4 4 1 4 4 ． [ 3 ] 白小东 ， 蒲晓林 ．水基钻井液成膜技术研究进展 [ J ] ．天然 气 T业 ， 2 0 0 6， 2 6 8 7 57 7 ． [ 4 ] 司贤群 ， 吕振 华 ．聚 合醇 防塌钻 井 液 的室 内评价 与应 用 [ J ] ．石油钻探技术 ， 2 0 0 1 ， 2 9 3 4 54 6 ． Ap p l i c a t i o n o f Ami n e Po l y me r i c S i l a n o l An t i - Co l l a p s e Dr i l l i ng Fl ui d i n W e l l Do ng 7 0 1 Q I U C h u n y a n g ， Z H A 0 L i x i n ， WE N S h o u y u n D r i l l i n g E n g i n e e r i n g a n d T e c h n o l o g y C o m p a n y o f S i n o p e c S h e n g l i P e t r o l e u m E n g i n e e r i n g C o ．L t d ． ， D o n g y i n g ， S h a n d o n g 2 5 7 0 6 4 下转第 2 6页 精 细 石 油 化 工 进 展 A D V A N C E S I N F I N E P E T R O C H E M I C A L S 第 1 7卷第2期 2 通过在注空气和生产 过程 中对本 井及对 应井套管氧气含量 、 N 含量监’ 贝 0 ， 氧气含量低 于 3 ％ ， N 含量低于 1 0 ％ ， 表明该技术应用在生产上 是安全可控的。 3 在注空气试验 过程 中， 对应井气窜 较重 ， 影响了邻井的正常生产问题 ， 试验过程中需优化 选井 ， 不断完 善注采 工艺 ， 提高工艺技术 的综合 效益 。 参考文献 『 1 ] 陈月明 ．注蒸 汽热 力采油 『 M] ．山东 东营 石 油大学 出版 社 ， 1 9 9 6 1 01 2 ． 杜殿发 ， 郭青 ， 王青 ， 等 ．特 稠油 油藏 注氮气 可 行性 分析 [ J ] ．石 油钻采 lT艺 ， 2 0 0 8， 3 0 6 7 57 9 ． 唐晓东 ， 陈广明 ， 王治红 ， 等 ．注空 气开采海上 稠油井简传 热模型研 究[ J ] ．特种油气藏 ， 2 0 0 9 ， 1 6 1 8 7 9 1 ． 常子恒 主编 ．石油勘探 开发技术 [ M] ．北 京 石油 工业 出 版社 ， 2 0 0 1 2 9 2 2 9 5 ． 王杰祥 ， 徐国瑞 ， 付志军 ， 等 ．注空气低 温氧化 驱油室 内实 验与油藏筛选标准[ J ] ．油气地质 与采收率 ， 2 0 0 8 ， 1 5 1 6 9 71 Pi l o t Te s t o f Ai r As s i s t e d S t e a m S t i m u l a t i o n i n Bl o c k W a 3 8 B A I We n h a i ， G U Ho n g ， L E Y o n g j u n ， Z H A N G X u e q i n ， L I U G u o z h o n g P e t r o C h i n a L i a o h e O i lfie l d J i n ma O i lfie l d D e v e l o p me n t C o r p o r a t i o n ， P a n j i n ， L i a o n i n g 1 2 4 0 1 0 Ab s t r a c t I n v i e w o f t h e p r o b l e ms c o n c e r n i n g t h e e x t r a v i s c o u s c r u d e o i l r e s e r v o i r i n Xi a o wa Oi l fie l d t h a t i s i n i t s mi d d l e a n d l a t e d e v e l o p me n t p e r i o d，a p i l o t t e s t o f a i r a s s i s t e d s t e a m s t i mu l a t i o n wa s c a r r i e d o ut f o r 2 we l l t i me s b y s umma r i z i n g t h e s uc c e s s f u l a p pl i c a t i o n o f n i t r o g e n - a s s i s t e d s t e a m s t i mu l a t i o n t e c h n o l o g y，b y ma k i n g r e f e r e n c e t o t h e a i r a s s i s t e d s t e a m s t i mu l a t i o n t e s t s c a r r i e d o u t a t o t h e r o i l fie l d s a n d b y o p t i mi z i n g t e c h n o l o g i e s ．A c c o r d i n g t o t h e r e s u l t s o f t e s t ， t h e a i r i n j e c t i o n p r e s s u r e w a s i n c r e a s e d b y 4 ． 5 MP a a n d t h e a i r i n j e c t i o n p r o d u c t i o n c y c l e w a s e x t e n d e d b y 1 ． 5 t i m e s a f t e r a i r w a s i n j e c t e d t o We l l Wa 1 0～， w h i c h h a s p r o v i d e d t h e t e c h n i c a l s u p p o r t f o r e n h a n c i n g t h e o i l r e c o v e r y e ffic i e n c y i n t h e mi dd l e a n d l a t e r p e r i o d o f t h i s e x t r a ． v i s c o us c rud e o i l r e s e r v o i r ． Ke y wo r d s e x t r a v i s c o us c rud e o i l r e s e rvo i r；a i r a s s i s t e d s t e a m s t i mu l a t i o n；p i l o t t e s t ；W e l l W a 38； X i a o w a Q i l fi e l d 坏 珠 矫 尜 希 不 矫 ’ { ； 不 { ； ． { 1 上接 第 2 2页 Abs t r a c t I n c o n s i de r a t i o n o f t he d r i l l i n g flu i d r e l a t e d t e c h n i c a l p r o b l e ms e n c o u n t e r e d a t W e l l Do ng 7 01，a n a mi n e p o l y me r i c s i l a n o l a n t i c o l l a p s e d r i l l i n g fl u i d s y s t e m o f g o o d h e a t r e s i s t a n t p r o p e rt y ，s e d i me n t a t i o n s t a b i l i t y ，d e p r e s s i o n a n d p l u g g i n g p r o p e rt i e s wa s c h o s e n t h r o u g h o p t i mi z a t i o n ．T h e s u c c e s s f u l c o n s t ruc t i o n o f W e l l Do n g 7 0 1 wa s s e c u r e d b y r e l e v a nt a u x i l i a ry o n s i t e d r i l l i n g flu i d ma i n t e n a n c e a n d t r e a t me n t pr o c e s s，t h e d i f f i c u l t i e s o f s l o u g h i n g i n J u r a s s i c c o a l b e d，s t r e s s s l o u g h i n g a n d s l o u g h i n g i n h a r d a n d b r i t t l e s h a l e we r e s o l v e d，t he r a t e o f pe n e t r a t i o n wa s i nc r e a s e d，a n d h i g h q ua l i t y a n d e ffic i e n t d r i l l i n g wa s r e a l i z e d．Th e r e s u l t s o f w e l l t e s t i n g h a v e s h o wn t h a t t h e l i g h t c rud e o i l p r o d u c t i o n i s 4 3 ． 7 0 m ／ d a n d t h e n a t u r a l g a s p r o d u c t i o n i s 3 0 0 0 0 m ／d wh e n a 5 mm o i l no z z l e i s o p e n e d f o r g u s h i n g ． Ke y wo r d s a mi n e p o l y me r i c s i l a n o l ；We l l Do n g 7 0 1；a n t i - c o l l a p s e d r i l l i n g fl u i d；s t r e s s ；h a r d n e s s a n d b rit t l e n e s s