大牛地气田弱凝胶钻井液体系-.pdf

2 0 1 2 年 第6 卷 第3 期 天 然 气 技 术 与 经 济 Na t u r a l Ga s Te c h n o l o g y a nd E c o n o my Vo 1 ． 6． N O． 3 J u n ． 2 0 1 2 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／j ． i s s n ． 2 0 9 5 1 1 3 2 ． 2 0 1 2 ． 0 3 ． 0 1 7 大 牛 地 气 田弱 凝 胶钻 井 液体 系 解超冯英 中国石化华北石油局，河南新乡4 5 3 7 0 0 摘要 针对大牛地气田水平井钻井中钻井液存在的技术难题 ，根据大牛地区块储层特征，通过室内实验研 究得 出弱凝胶体系配方。经室内实验验证，该体 系具有较强的抗温、抗盐性能，渗透率恢复值在9 0 ％左右。现场 应用表明，该体系的各项性能均达到了预期 目标，能够有效地提高钻井速度。 关键词 弱凝胶钻井液渗透率恢复值井壁稳定 中图分类号T E 2 5 4 文献标识码B 文章编号2 0 9 5 1 1 3 2 2 0 1 2 0 3 0 0 5 8 0 4 O 引言 大牛地气 田位于鄂尔多斯盆地北部 ，是发育在 上古生界地层 中的大型致密低渗气 田。开发实践证 明 ，水平井优 良的钻井液体系是优质高效 开发鄂尔 多斯 大牛地气 田的关键技术之一 ，弱凝胶钻井液体 系能有效解决 目前该气 田水平井钻井 中存 在的主要 技术 难题 ，如 井塌 、掉块 和储层 保护 等一 系列难 题 。该体系在 D P 1 6 井 、D P 1 8 井和 D P 2 0 井 3口水平 井水平段得到应用 ，全部顺利钻达设计井深 。无黏 土相弱凝胶钻井液体 系在大牛地气 田水平井水平段 成功应用 ，为水平井工业化应用提供了重要支撑。 1 大牛地气田储层特征 1 ． 1 孔喉结构与孔渗特征 上古生 界各气层组 的喉道分布具有 以下特点 各气层组平均喉道半径在 0 - 3 1 ～0 ． 4 4 m之间，相对 变化幅度较小 ；最大连通喉道半径 山 1 、盒 1 最高 ， 盒 2 、盒 3 、山 2 次之 ，太 2 最低 ；中值半径盒 3 、盒 2 、太 2 在 0～ 1 ． 0 m以上 ，盒 1 、山 2 、山l 仅为0 ． 0 5 m左右 ，见表 1 。 1 ． 2 储层敏感性特征 大牛地 气 田上古 生界 6 套 气 藏 的 5 3个样 品 的 “ 五敏 ”实验结果见表 2 。从表中可以看 出 ，太 2 层 对 H C 1 和 H F 酸敏感性都为弱。 1 ． 3 储层伤害分析 大牛地气藏主要存在 3 种形式 的伤害。一种是 “ 水 ”的侵入造成的伤害 ，主要有水相圈闭和水敏损 害 ；另一种 则是 固相颗粒侵入造成 的堵塞 ；此外 ， 上古生界砂岩储层微裂缝发育 ，在钻井完井 、开发 和增产措施等作业过程 中，致密砂岩气层的孑 L 隙结 表 1 储 层孑 L 喉孔渗特征表 收稿 日期 2 0 1 1 一l 2 一l 8 修订 日期 2 0 l 20 52 3 作者简介 1 9 6 5一 ，高级 I 程师 ，卡要从事钻 58 ／ N a t u r a l G a s T e c h n o l o g y a n d E c o n o my 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 总第 3 3 期 天然气技术与经济 钻井工程 表2 大牛地气田上古生界储层敏感性分析统计表 构特征 和裂缝宽度会 随有效应力 的变化而变化 ，气 层 渗透率将受到影响 ，即气层会产生应力敏感性损 害。 2 弱凝胶钻井液体系 弱凝胶钻井液体 系是无黏土相体 系 ，其基本配 方为 淡 水 0 ． 1％N a O H 0 ． 1 5％N a C O 3 0 ． 5％ ～ 0 ． 7％HV I S1 ． ． 5％降滤失剂 HF L O1 ． 5％聚胺 H P A 2％ 无荧光润滑剂 0 ． 0 5％除氧剂 H G D0 ． 0 7％杀菌 剂 HC A5％K C I 2％防水锁剂 HA R十5％酸溶性暂 堵剂 Q WY。 2 ． 1 流变性能 钻井液体系的流变性能如表 3 所示。由老化前后 弱凝胶钻井液体系的流变参数可以看出，该钻井液 体系具有高 的动塑 比，优 良的剪切稀释能力 ，动态 携砂能力强 ；初切 G 。 。 ” 、 终切 G ． 。 参数较高 ，有 利于钻屑的悬浮 。该性能用于水平井段钻进时 ，可 以有效防止岩屑床的形成 ，降低井下事故 的发生率 。 2 ． 2 抗盐污染评价 使 用 氯化 钠评 价该 弱凝 胶钻 井 液体 系 的抗 盐 性 ，实验数据见表 3 。由实验数据 可以看 出，随着 N a C 1 加量的增加，体系的滤失量逐渐降低，流变参 数几乎没有变化 ，说明该体系具有强的抗盐性。 2 - 3 抗复合盐水污染评价 为评价 弱凝胶钻井液体系抗地层水 污染后性能 表3 弱凝胶钻井液体系评价实验表 的变化 ，采用标准盐水 N a C 1 Mg C 1 z C a C 1 7 0 ． 6 0 ． 4 评价该体系的抗污染性 ，实验数据见表3 。 由实验 数据可 以看 出 ，加 入 2 0％复合盐 水后 ， 黏度切力 略有下降 ，但是 总体来说体系性 能稳 定 ， 动塑比较高，可见体系抗地层水污染能力较强。 2 ． 4 体系对储层损害评价实验 实验方 法按照 S Y 6 5 4 02 0 0 2 钻井液完井 液损 害油层室 内评价方法 标准测定 ，采用气测渗透率恢 复值来评价储层保护效果 。实验结果如表4 所示 。 从盒 1 1 岩心渗透率恢复实验可 以看出 ，该体 系的渗透率恢复值高于8 5 ％，若动态污染之后的岩 心用酸性破胶剂浸泡处理 9 0 ℃，6 h ，用同一井段 的岩心盒 1 2 渗透率恢复值高达9 5 ． 3 6％，比污染后 未作处理渗透率恢复值提高了1 0 个百分点，可见酸 性破胶剂能有效清除泥饼，增强储层保护效果。 3 现场应 用 3 ． 1 钻井液性能要求 钻井液性能的相关要求如表 5 所示。 天然气技术与经济 ／ 59 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6 卷 解超，等大牛地气田弱凝胶钻井液体系 第3 期 表4 气测渗透率恢复值表 淡水 0 ． 1 ％N a O H0 ． 1 5 ％N a 2 C O 3 -4 - 0 ． 5％ 0 ． 7％ HV I S 增黏齐 0 0 ． 1 ％～ 0 ． 2％8 0 A 5 1 0 ． 2％～ 基本配方0 ． 4％H VP A C1 ． 5％H F L O1 ． 5％HP A2％无荧光润滑剂 0 ． 0 7％HC A0 ． 0 5％H G D 5 ％～1 0％ K C 1 1 ％一 2％防水锁齐 0 2 ％R H J 一1 3％～ 5％ Q S一2 3 ． 2 钻井液维护处理措施 1 使用 弱凝 胶钻 井液 扫塞 ，前用 N a C O 预 处 理 ，尽量将水泥塞对钻井液 的污染减少 到最低 ；在 正 常钻进过程 中，根据性能变化 以补充新配制 的钻 井液为主，直接处理为辅。 2 通过补充 H V I S 、8 0 A 5 1 增加钻井液的悬浮携 带能力 ，调整钻井液 的黏度 和切力 ，以井下情况为 依据，保持较高的动切力和动塑比，保证钻井液具 有 良好的携岩性和悬浮性 ，防止岩屑床的形成 。 3 补充降失 水剂 H F L O，降低钻 井液滤失量 ， 防止井壁坍塌 ，保证井眼规则和井壁稳定 ，适当补 充 H vP A C和 L VC MC 增加体系护胶能力。 4 加强固控设备的使用 ，钻井过程中不间断使 用 4 级 固控设备 ，使用 1 2 0目以上的振动筛 ，同时勤 捞砂 、清沉砂罐 ，及 时清除钻井液 中的有害 固相 ， 降低钻井液 的密度并防止形成厚泥饼 ；合理使用离 心机 ，清除钻井液 中的无用 固相含量 ，并保证含砂 ≤ 0- 3％。 5 钻井过程 中不断补充 K C 1 和抑制剂 H P A，加 强钻 井液滤液 的抑制性 ，抑制高伽马层以及 泥岩 的 6O／ N a t u r a l G a s T e c h n o l o g y a n d E c o n o my 造浆和水化膨胀掉块 ，减少水敏的损害并保证井壁 的稳定 ，定期补充缓蚀剂 C A1 0 1 4 ，防止高压氧对 钻具腐蚀 ，更好地保护钻具。 6 在起钻前和钻 井液需要长 时间静止 时加入 HG D除氧剂和HC A杀菌剂 ，提高钻井液的抗氧化能 力 ；钻进过程中保证防水锁剂 的加量 ，做好 油气层 保护工作 ；油层井段应按照防硫化氢标准 ，做好 防 硫化氢保护工作 。 3 ． 3 现场钻井液性能分析 以D P 2 0井为例 从图 1 可以看 出，D P 2 0 钻井液密度一直控制在 1 ． 0 5 g ／c m 以内 ，在施工过程 中，钻井液密度控制 良好 ，满足了近平衡钻进的需要。 从 图2 可 以看 出 ，在全 井使 用的低 密度钻井液 时 ，漏斗黏度一直控制在 5 0 s 左右 ，随着钻井液密 度和井深的调整 ，漏斗黏度缓慢增长 ，黏度波动性 小 ，性能稳定 ，最大程度地发挥钻头水马力 ，有利 于提高机械钻速。 从 图3 可以看出，无弱凝胶钻井液滤失量前期波 动较大，但随井深增加，性能稳定后失水一直可控 制在 5 m L 左右 ，有效地减少了储层污染。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 总第3 3 期 天然气技术与经济 钻井工程 2 0 1 2 正 ∞ ＼ 黼 一 目 、、 * ∞ ＼ 榛 O 7 0 6 0 5 0 4 O 3 0 2 0 1 0 o 3 0 0 0 31 0 0 3 2 0 0 3 3 0 0 3 4 0 0 3 5 0 0 3 6 0 0 3 7 0 0 3 8 0 0 3 9 0 0 4 0 0 0 41 0 0 4 2 0 0 4 3 0 0 44 0 0 4 5 0 0 46 0 0 井 深／ m 图1 钻井液密度控制曲线图 井 深／ m 图 2 钻井液漏斗黏度控制 曲线 图 井深／ m 图3 钻井液A P I 滤失量控制曲线图 4 结论与建议 取悬空侧钻技术，尽 泥塞侧钻。 I 弱凝胶钻井液体系具有很好的抗盐能力 。采 用 KC L和超 细钙加重至 1 ． 1 8 g ／e m ，提高 了钻井液 体系的抑制能力 ，降低 了泥岩造浆 ，保证钻井液体 系的性能稳定 ；体 系能有效控制 A P I 滤失量 ，A P I 失 水小于 5 m L 、H T HP小于 1 3 m L ，滤液表面张力低 ， 可以达到 2 6 mN／M，泥饼薄而坚韧 ，能有效地控制 污染带的深度 ，更好地保护气层 。 2 无黏土相弱凝胶钻井液体系表现有强抑制和 井壁稳定 能力 ，具有很好的润滑能力 ；在侧钻扫水 泥塞 、水平钻进钻遇大段泥岩和少量煤层时 ，钻井 液性能稳定 ；该体系成本低 ，施工简单 ，易维护， 能够满足大牛地气 田水平井低成本开发要求 。 3 建议在 以后的水平井施工中钻遇泥岩时 ，采 [ 1 ]杨玉良，李爱军 ，蒋西平． C 2 1 3 3 侧钻小井眼水平井钻井 液技术[ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 0 3 ，2 0 1 5 4 5 5 ． [ 2 ]安继承 ，杨海，刘明华，等． 无机 一 有机单晶聚合物钻 井 液 在文新 9 91井 的应 用 [ J ] _ 钻 井液 与完 井液 ， 2 0 0 5 ，2 2 1 9 1 1 ． [ 3 ]王立泉 ，庞继华 ，田秋月，等． 聚磺润滑防塌钻井液在县 斜坡西柳区块 的应用 [ J J _ 钻井液与完井液 ，2 0 0 9 ，2 6 4 7 2 7 4 ． [ 4 ]宁印平 ，崔迎春 ，薛波，等． 鄂尔多斯盆地延长区块天然 气勘探钻井液技术改进与应用[ J J ． 钻井 液与完井液 ， 2 0 0 9 ，2 6 2 1 2 6 1 2 8 ． [ 5 ]胥思平 ，石学强． 强抑制性有机正电胶钻井液完井液体系 研究[ J ] _ 钻井液与完井液，2 0 0 3 ，2 0 6 2 4 2 5 ． 编辑 周娟 天然气技术与经济 ／ 61 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m