成膜封堵钻井液在旅大10-1油田的应用.pdf

第 2 6卷 第 3期 2 0 0 9年 5月 钻 井 液 与 完 井 液 DRI LLI NG FLUI D ＆ COMP LETI ON F LUI D Vol _ 2 6 NO ． 3 M a y 2 0 09 文 章 编 号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 0 9 0 3 0 0 2 3 0 2 成膜封堵钻 井液在旅大 1 O 一 1油 田的应 用 刘宝生 席江 军 司念 亭 李 占国 1 ． 中海石油能源发展有限公司监督监理技术公司 ， 天津 ； 2 ． 中海石油 中国 有限公 司天津分公司 ， 天津 摘要 A3 1和 A3 2井是旅大 1 O 一 1油 田的 2 tJ 定 向井， 目的层均 为东营组 。该 油 田东营 组泥岩易垮塌 ， 储层 物 性 为高孔高渗 ， 地 层压力亏空情况不落实， 易发生漏 、 塌、 缩 、 卡等复杂情况。为 了最 大程度地保 护油气层 ， 在 A3 1 、 A3 2及 A 3 l侧钻井 的油层段应用 了成膜封堵钻井液 C B F 。C B F钻 井液 的主要添加剂 为复 配材料 Z J VI S ， 其为 由 成膜剂 、 抑制剂、 聚合物增黏剂和油溶性暂堵剂特殊粒子组成 的胶体 ， 对该 钻井液 性能进行 了室 内实验评价 。现场 应用结果表 明， C B F钻井液 的封堵、 抑制性好 ， 起下钻未遇 阻卡 ， 套管顺利下到 井底 ； 防塌 性好， A3 1 s 井 三开井眼最 大扩大率为 3 ， 无 井壁掉块返 出； 润滑性好， 在泥岩地层滑动调整轨迹 时平均机械钻速达 1 0 m ／ h ， 且摩 阻很 小； 油 层保护性能好， 2口井的产量均 比较理想 ； 满足 了旅 大 1 0 - 1油田调整 井的钻 井要求。 关键词 成膜封堵钻井液 ； 无 固相钻 井液； 防止地层损害 ； 井眼稳定 ； 环境保护 中 图分 类号 TE2 5 4 ． 3 文 献标 识码 A 0 引 言 旅 大 1 0 1油 田位 于 渤 海 辽 东 湾 海 域 。为 了 进 一 步完 善注 采井 网 ， 提 高储 量 的动用程 度 ， 调整部 署 了 2口常规定 向井 A3 1 、 A3 2 ， 目的层 为东 营组 ， 其 中 A 3 1 井 进行 了侧 钻作业 。 旅 大 1 0 1 油 田东 营组 泥岩 呈灰 、 褐 色 ， 质 不纯 ， 性 中硬 ， 易垮塌 ； 砂 岩岩 性 以粗 、 中 、 细粒 长石 岩屑 砂 岩 为 主 ， 储 层 物 性 为 高 孔 高 渗 ， 孑 L 隙 度 在 2 3 ～ 2 9 之间， 平均孔隙度为 2 6 ， 渗透率在 1 2 8 1 0 ～ 3 4 9 1 1 0 1T I 之 问 ， 平均 为 1 1 2 0 1 0 _ 。 m 。 该油 田从投 产 以来 ， 有 些井 区 即缺少 压力 测试 资料 ， 此次 部署 的井 区 内地 层压 力亏 空情 况也不 落实 。 针对上述地层情况 ， 3口调整井油层钻井选用 了抑 制 、 防塌 性 能和 油 气 层保 护 性 能 好 的成 膜 封 堵 钻井 液_ 】 ] ， 在 整个 钻 井 过 程 中 ， 无 井 塌 、 井 漏 等 复 杂 情 况及 井下 事故发 生 ， 造斜段 滑 动钻进 速度 快 ， 该 钻 井 液技 术满足 了 3口井 的施工 要求 。 l 成膜 封堵钻井液的作 用机理 成膜封堵钻井液 C B F 是通过将超低渗透钻井 液技术与广谱型屏蔽暂堵保护油气层技术进行有机 融合 ， 研发出的一种新型低固相钻井液。C B F钻井 液的主要添加剂为复配材料 Z J ～ VI S 。Z J VI S主要 由成膜 剂 C b j 、 油 溶性 暂堵 剂 和超 低 渗 透剂 组 成 ， 用 它配制的水 溶液或钻井液遇多孔介质 油藏砂体 时 ， 渗 透少量 水后 迅 速 在 介 质表 面 形 成 一层 致 密 坚 韧 的膜 ， 阻止 水 和亚微 粒 固相 的侵 入 ， 与其他 处理 剂 复配后使体系具有优 良的防塌能力 ， 提高对油藏的 保护 效果 。C B F钻井 液基 本配方 如 下 。 海 水 5 KC l 0 ． 3 ～ 0 ． 5 Na OH 0 ． 3 Na CO。 4 ～ 6 Z J VI SGa G0。 2 成膜 封堵钻 井液的性 能评价 2 ． 1 成膜降滤失性能 实验结 果 表 明 ， 成膜 封堵钻 井液 的滤 失量很 低 ， 仅 为 2 ． 6 mL， 比行 业 标 准 8 mL 低 5 ． 4 mL； 高 温 高压静 态 滤 失 量 8 0 ℃、 3 ． 5 MP a 也 只 有 1 1 ． 2 mL， 该值 比行 业 标 准 2 5 mL 低 1 3 ． 8 mL， 因此 该 成 膜钻 井液 基本 上达 到 了隔离 水 的要求 。2 种 滤 失 条件下形成的滤饼均薄而致密， 用水冲洗不易冲破， 滤 饼质 量 良好 。 2 ． 2 钻屑回收率实验 将 5 0 g 粒径 为 2 ～5 mm 的岩屑 S Z 3 6 1 油 田 E d 泥 岩 加 入 到不 同 的钻 井液 3 5 0 mL 中， 在 8 0℃下 滚动 1 6 h ， 测定 0 ． 4 5 mm筛余量 ， 计算页岩回收率 ； 再将 2 0 3 0 g整块岩心加入到不同的钻井液中， 在 第一作者简 介 刘宝生 ， t 9 7 9 年 生， 2 0 0 4年毕业于石 油大 学 北京 石油工 程专业并获 工 学硕 士学位 ， 一直从 事现场 钻井 监督工作。地 址 天津市塘沽 区渤海石油路 6 8 8号石油大厦 B座 A 3 0 6 ； 邮政编码 3 0 0 4 5 2 ； 电话 0 2 2 2 5 8 0 3 6 3 7 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 4 钻 井 液与 完 井 液 2 0 0 9年 5月 常温下浸泡 1 6 h ， 取出， 洗去黏附的钻井液 ， 再置于 淡 水 中浸泡 2 4 h ， 取 出称 重 ， 烘 干 后再 称重 ， 测 得 吸 水 量 ， 结 果见 表 1 。由表 1 可 看 出 ， 泥页 岩在 成 膜 钻 井液中处理后 ， 吸水量减小 ， 水化趋势显著降低 ， 稳 定性高 。表明了 C B F钻井液具有 良好的抑制性。 表 1 成膜封堵钻井液与其它钻 井液的抑制性对 比 2 ． 3 岩心膨胀量实验 用 1 0 g干燥 膨润 土制 得人造 岩 心 ， 利用 N P 一 0 1 页岩膨胀仪测得岩心在清水和 C B F钻井液滤液中 浸 泡后 的膨 胀 高度 分别 为 5 ． 4 O和 0 ． 6 9 mm， C B F 钻井液滤液 的膨胀抑制率为 8 7 ． 2 ， 表明 C B F钻 井 液滤 液具有很 强 的抑制 黏土水 化膨胀 性能 。 2 ． 4 砂床滤失实验 用 可透视 无 渗 透 钻 井 液 滤失 仪 F A． B X 进 行 实 验 。将 2 0 0 c m。 粒 径 为 0 ． 4 5 ～ 0 ． 9 0 mm 砂 子倒 入 筒状 可透视 的钻 井 液杯 中 ， 再 倒 入 3 0 0 c m。钻井 液 ， 上 紧杯 盖 ， 接通 气源将 压力 调至 0 ． 6 9 MP a ， 打 开 放气阀， 气源进入钻井液杯 中。仪器过滤面积为 1 8 0 ． 6 0 e m ， 压力 由经过 调 节器 的气体 提 供 ， 透过 杯体观察钻井液渗透情况， 测定试液通过砂床的渗 透 深度 。测得低 固相 聚合 物 、 无 固相 聚合 物 和 成 膜 封 堵钻 井液侵 入砂 床 的深 度 分别 为 7 ． 5 、 8 ． 2和 0 ． 8 c m， 可 以看 出 ， 成膜 封堵 钻井液 的封 堵效果 良好 。 2 ． 5 暂堵层密封性能实验 做完滤失实验后倒出钻井液 ， 缓慢倒入清水并 用氮气加压至 6 ． 9 MP a ， 测定滤饼对清水 的封堵能 力 。实验结果表明 形成的暂堵层含有封闭膜结构 。 2 ． 6 保护油气层效果评价 由不 同渗透率 的露头岩心做 的驱替实验结果 见图 2 看出， 成 膜封堵钻井液 的渗透率恢复率大 于 9 O ， 表 明该 钻井 液具有 良好 的储层保 护效 果 。 3 现 场 应 用 A3 1 井 井深 为 2 1 5 9 m， 最 大井 斜 为 4 9 ． O 3 。 ， 井 底 位移 为 1 1 7 8 m； A3 2井 设 计 井 深 为 2 0 8 1 1 T I ， 最 大井斜 为 5 6 ． 0 4 。 ， 井 底 位 移 为 1 0 2 7 i n 。为 了最 大 程度地保护油气层 ， 降低地层亏空带来的钻井和完 井风险， 在 A3 1井的 1 5 9 0 ～2 1 6 0 m井段、 A3 1 s 井 的 1 0 5 O ～2 1 8 0 m 井段 、 A3 2井 的 1 5 2 0 ～2 0 9 0 I n 井 段应 用 了成 膜封堵 钻井 液 。 表 2 成膜封堵钻井液的渗透率恢 复值评价 3 ． 1 钻井液的研制 现 场使用 的钻 井液 配方如下 。 海 水 0 ． 3 ％ ～0 ． 5 Na OH0 ． 3 N a 2 C O 。 4 ～ 6 z J VI S 1 _ 0％～ 2 ． 0 润 滑 剂 C a C O 。 加重剂 在 三开 开钻 前 清理 配液 罐 ， 在 罐 中加 入 2 0 m。 的海水 ， 开动搅拌器， 依次加入 9 O ～1 0 0 k g N a OH、 6 0 k g Na C O。 ， 搅 拌 3 0 mi n ， 在 1 ～ 2 h内加 入 1 t Z J VI S药 品 ， 搅 拌 1 h后 加 入到 循 环罐 中。依 次 配 制 ， 直 到钻井 液量 可以建 立循环 为 止 。用 C a C O 。 加 重钻井 液密度 至 1 ． 1 5 g ／ c m。 。 3 ． 2 钻井液的维护 维 护胶液 配方 如下 。 0 ．2 ～ 0 ．5 Na OH 0．2 ～ 0 ．3 Na C O。 1 ～6 Z J - VI S 2 ～ 3 辅 助 润 滑剂 在 钻 进过 程 中使 用 好 除砂 器 和离 心机 ， 控 制 钻 井 液 的含砂 量 在 0 ． 3 以 内 ， 在 储 层 井 段 控 制 含 砂 量在 0 ． 2 以 内； 控 制有 害固相含 量小 于 2 ． 0 。保 证钻井液具有较高的胶体率 ， 即保持充足的 Z J - V I S 含量 大于 4 ． o ％ ， 以确保钻井液有较强 的封堵能 力以及在易塌、 易漏井段形成规则的井眼； 钻井液塑 性黏 度为 1 5 ～4 O mP a S ， 动切 力为 1 0 3 0 P a ， 起钻 前要充分循环钻井液 2周以上， 保证井眼清洁干净， 打人 封 闭液 加 入 1 0 0 0 k g玻 璃 小球 或 塑料 小球 ， 进行 起钻 电测及 下 套 管 ； 尽 量 减 少起 下 钻 及 开泵 压 力激动， 防止起钻抽吸， 同时尽量保持钻井液流变性 能 的相 对稳定 。 下转第2 8 页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 8 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 0 9年 5月 小 ， 难以控制钻井液密度 。所以， 必须根据具体的钻 井 作业进 程 ， 调 节发 泡剂 的加量 ， 最好 在加 发泡剂 之 前首 先测 定钻 井液 的切 力 或 漏 斗黏 度 ， 如果 这 2个 参数不合适 ， 要及时调整 。此外 ， 搅拌器的不停搅拌 对 泡沫 的形成 和稳定 也起 着至关 重要 的作用 。 5 ． 5 其 它 泡 沫钻 井液 在 3口水 平 井 中 的应 用 十分 成功 ， 水 平段 的 钻进 顺 利 。在 钻 进 过 程 中没 有 出 现任 何 阻 、 卡 以 及 井 眼 清 洁 问题 和 MWD 信 号 传 输 的 问 题 ， 电测顺 利 。试油结 果表 明 ， 3口水 平 井 的 日产 量 完全 达 到了 甲方 的要 求 。 6 结论 1 ．由于 M． I ． S油 田的 地 层 压 力 过 低 ， 地 层 裂 缝 十分发 育 ， 泡 沫钻井 液无 法 防止漏失 的发生 ， 但是 泡沫钻井液降低了钻井液 的漏失速率和漏失量 ， 满 足了该油田水平井钻井要求 ， 既节约了成本， 也在一 定程 度上保 护 了油 气层 。 2 ．只要泡 沫钻 井液 的流 变性 控 制得 当 ， 就能 得 到细 腻而均 匀 的泡沫 ， 从 而实 现 钻井 液 密度 的有 效 控制和 MWD信号的成功传输 。 3 ． 对 于含 量很 高的硫 化氢 ， 仅 靠 除硫 化氢 剂是 无法实现安全作业 的， 必须综合使用钻井液液柱压 力 、 钻 井液 的高 p H 值 和除硫化 氢剂 技术 ， 才 能有 效 地 避 免和控 制硫化 氢对人 员 和设备造 成伤 害 。 致谢 在 M． I ． S钻 井液服 务项 目的起 动过 程 中， 董大 康 、 李永林和杨章 国 3位 同志与作者 一起做 了大量 的工作 ， 正是 由于他们的工作 ， 才使得该项 目成 功运行 在 此， 作者 谨 对 3位 同 志表 示诚 挚 的感 谢 。 收稿 日期 2 0 0 9 0 1 1 2 ； HG F 0 9 0 3 W1 1 ； 编辑 汪桂娟 上 接 第 2 4页 3 ． 3 复杂情况及事故 A3 2井钻 至 井 深 2 1 2 5 m 完钻 ， 起 钻 至套 管 鞋 循环 时发 生钻 井 液 气侵 。下 钻 至井 底 循 环 ， 最 大 后 效气 为 9 8 ， 经过 5 h循 环 排 气 同时 加 重 钻井 液 密 度至 1 ． 2 5 g ／ c m。 ， 将 井控制 住 。 3 ． 4 效果评价 1 封堵 、 抑 制性 。在旅 大 1 0 1油 田 3口井 的钻 井过 程 中 ， 成膜 封堵钻 井液性 能 非 常稳定 ， 包 被抑 制 性能 好 ， 泥岩岩 屑 形状 规 则 ， 振 动筛 、 除砂 器 出砂 很 多 ； 起 下钻 未遇 阻 卡 ， 套 管 顺 利下 到 井 底 ， 说 明成 膜 封堵 钻井 液携 砂性 能 和 封 堵 性 能好 ， 有 效 地 抑 制 了 泥岩 膨胀 。 2 防塌性 。根据测 井 曲线 ， A3 1 S 井 三 开井 眼 最 大扩大率为 3 ， 说 明成膜封堵钻井液的造壁性强 ， 泥饼 质量 好 ， 能 阻止 钻 井 液 滤 液进 入 地 层 。在 整 个 钻井过程 中均无井壁掉块返出 ； A3 l s井 电测顺 利， 仪器未遇阻卡 ， A3 2和 A3 1井 L WD测井起下钻顺 利 ， 说 明该钻井液有较好的防塌性能。 3 润滑 性 。3口调 整井 均 为定 向井 ， 在 东 营 组 泥 岩地层 滑 动 调 整 轨 迹 时 ， 平 均 机 械 钻 速 达 到 1 O m／ h ， 且 滑动 摩阻很 小 ， 说 明该 钻井 液不 但 具有 良好 的润滑 性 ， 而且 岩 屑 携带 干 净 ， 在井 斜 达 到 5 6 。 时 井 壁没有形成岩屑床。 4 油层 保护 。成膜 封堵 钻井 液 主要复 配 添加剂 是由成膜剂、 抑制剂 、 聚合物增黏剂和对储层孔喉具 有 暂堵作 用 的油保 剂 特 殊 粒子 组 成 的胶 体 体 系 ， 克 服 了普通 钻井 液 中黏 土 粒 子对 储 层 的损 害 ， 能 够最 大 限度降低 固相 对储层 损 害 。根据 已进行 的 2口井 的完井 情况 看 ， 产 量均 比较理 想 ， 说 明该钻井 液 比较 好地 保护 了油层 。 5 环境 保护 性能 。成膜 封堵 钻井 液所 用处 理剂 均无 生物 毒性 ， 符 合 国家环保 要求 ， 达 到 了 国家 海洋 排放要求 ； 该体系处理剂均无荧光 ， 满足了地质录井 要求 。 4认 识 与 建 议 1 ．成膜 封堵钻井 液 C B F 维 护简单 ， 悬浮 携砂 、 润滑 防塌 能力强 ， 对泥 页岩有很 好 的抑 制效 果 ； 造壁 性强 ， 滤失 量小 ， 保护 油气层 性能 好 ； 是一 种低 毒 、 高 效钻 井液 。 2 ．成膜封堵钻井液 C B F 稳定性好 ， 在批钻作 业时若循环利用 ， 可以有效地降低成本。 参 考 文 献 [ 1 ] 徐 同台， 赵忠举． 2 1世纪初 国外钻井液 和完井液技术． 石油工业 出版社 ， 2 0 0 4 收稿 日期 2 0 0 8 0 9 2 3 ； HGF0 9 0 3 W9； 编 辑 汪 桂 娟 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m