正电钾盐钻井液的应用.pdf

第 2 6卷 第 1期 2 0 0 9年 1月 钻 井 液与 完 井液 DRI LL I NG FLUI D ＆ COM PL ETI ON F LUI D Vo 1 ． 2 6 NO ． 1 J a n ．2 0 0 9 文章 编 号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 0 9 0 1 0 0 2 6 0 3 正 电钾盐钻井液的应用 张献 丰 边继组 中原石油勘探局钻井 四公 司， 河南濮阳 摘要 为 了解决 中原油 田文南 区块及河岸地 区的沙二 、 沙三水敏 性地 层坍塌严 重 的问题， 对正 电性处 理剂及 K C 1 进行 了评价研 究， 发现正 电钻井液与钾盐钻 井液具有 良好的协 同作用 ， 可 以很好地 配伍 而成为正 电钾盐钻 井 液 。现场应用表 明， 该体系的抑制 防塌效果优于单纯 的钾盐钻 井液 ， 井径扩 大率 明显 降低 ， 井 眼规则 ； 同时具 有、 良 好 的抗 盐抗钙及抗 高温性能， 渗透率恢复值较高 ， 表皮系数较低 ， 具有 良好 的油气层保护效果 。 关键词 正 电钾 盐钻 井液 ； 乳化石蜡 ； 正电性处理 剂； 抑制性 ； 抗 盐； 抗钙 ； 井眼稳定 中图分类号 TE 2 5 4 ． 3 文献标识码 A 中原油 田勘 探 开 发 3 0多 年 来 ， 由 于 大 量 的采 油 、 注水和地层压裂施工等 ， 造成原本复杂的地质构 造 断块多、 盐膏层发育 、 压力系数高及 地温梯度高 等 出现 了地 层 压 力 系统 紊 乱 ， 预 测 压 力 系 数 不 准 确 ， 同一井段存在多套压力系数， 影响到井身结构、 钻井液密度等设计不合理 ， 增加了钻井施工的难度， 特别是 中原油田文南区块及河岸地区的沙河街组的 沙二和沙三段水敏性地层坍塌严重 ， 给钻井施工带 来 了较大的困难 ， 甚至影 响油井 的使用 寿命 。因此 研 制 出了新 型 的正 电钾 盐 钻井液 ， 应 用结果 表 明 ， 该 钻井液具有较强的抗温稳定性及抗盐 、 抗钙能力 ； 具 有较强的页岩抑制性 ， 能有效地防止井壁坍塌 、 掉块 等井壁失稳现象的发生； 满足了钻井施工要求 。 1 室 内研 究 1 ． 1 乳化石蜡 R H J - I的评价 1 页岩 回收率实验 。将 页岩粉碎以后， 取粒径 为 0 ． 9 0 ～2 ． 0 0 mm 的岩 屑 分别 加 入 0 ． 5 RHJ - 1 、 0 ． 5 KC1 、 1 RHJ 一 1 、 0 ．5 RHJ 一 1 0 ． 5 Na Cl 、 1 9 ／ 6 RHJ - 1 0 ． 5 Na C 1 、 0 ． 5 RHJ 一 1 0 ． 5 oAKC 1 、 1 RHJ - 1 0 ． 5 KC 1 的溶 液 中 ， 在 7 O℃下热滚 1 6 h后 ， 测 得 页 岩 回 收率 分 别 为 3 8 、 4 3 、 8 7 、 8 5 9 ／6 、 9 0 ％、 9 5 9 ／5 和 9 9 9 ／6 。由此可以看出， 乳化石蜡 对页岩具有抑制分散的能力 ， 与 K C 1 配合使用后抑 制分散能力更强 。 2 与钻井液的配伍性及润滑性实验。试验井浆 的密度 为 1 ． 5 0 g ／ c m。 ， p H 值 为 8 ． 5 ， 固相含量 为 2 1 ， 膨润 土含 量为 3 9 g ／ L。乳 化石 蜡 R HJ 一 1 对 井 浆 性 能 及 润 滑 性 能 的影 响 见 表 1 。 由表 1可 以看 出， 井浆中加入 0 ． 5 ～2 ． 0 RHJ 一 1后 ， 其流变性 能几乎没有变化 ， 滤失量有较小的降低 ， 而且泥饼摩 阻系数有所降低 ， 润滑性能有所提高。 表 1 乳化石蜡对钻井液性能及润滑性能 的影 响 R _ 1 P FL 甲 ／ 。 Kf mPa S Pa mL S ‘ 0 3 0 ． 5 1 1 ． 0 3 ． 4 4 0 5 ／ 4 0 ． 0 8 0 ． 5 3 0 ． 0 1 0 ． 5 3 ． 2 4 5 5 ／ 4 1 ． 0 3 0 ． 0 l O ． 0 3 ． 2 4 5 5 1 4 2 ． 0 2 9 ． 5 1 2 ． 0 2 ． 8 5 0 5 ／ 4 0 ． 0 6 注 高速 6 0 0 0 r ／ mi n 搅 拌 2 O mi n后 测量 性能 ； t 为中 压 失水试 验中失水流出的时间。 1 ． 2 正电性处理剂与现场应用处理剂配伍性实验 R HJ 一 1 、 高分子乳液强力 抑制剂 D S - 3 0 1 、 高效 硅醇抑制剂 DS - 3 0 2与文 1 3 8 2 9井井浆及其配套处 理剂性能的配伍 性实验见表 2 、 表 3 。由此可 以看 出， 井浆 中加入 0 ． 2 9 ／ 6 DS - 3 0 1后 ， 其塑性黏度和动 切力 略 有 上 升 的趋 势 ， D S - 3 0 2 、 RHJ 一 1的加 入 对 钻 井液的性能基本没有影响， 滤失量均略有降低 ， 其他 第一作者简介 张献 丰， 高级工程师 ， 现任 中原石油勘探 局钻 井四公司首席专 家。地址 河南省濮 阳市清丰县 中原石油勘 探局钻井 四公 司； 邮政 编码 4 5 7 3 2 1 ； 电话 0 3 9 3 4 8 3 4 3 7 2 ； E ～ ma i l z s h z x f 1 6 3 ． c o rn。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 6卷 第 1期 张献丰等 正电钾盐钻井液的应用 2 7 性能变化较小 ； 钾盐 钻井 液 中加入 D S - 3 0 2 、 RHJ 一 1 后， 其流变性能没有变化 。表 3中钻井液配方如下 。 1 5 0 0 mL 井 浆 0 ． 5 9 ／ 6 P AC 一 1 4 2 0 ． 3 HPAS 一 1 6 O 0 ．5 ％ CMC LV 7 ％ KCl 0 ．4 Na OH 2 1 1 ． 0 9 ／ 6 DS 一 3 0 2 2 ． 0 R HJ 一 1 3 2 2 ． 0 ％聚丙烯树脂 S P G 一 1 2 ． 0 正 电络合物降滤失剂 S P G一 2 表 2 正 电性处理剂对 井浆性能 的影 响实验 注 取 文 1 3 8 2 9 井一开井浆 。 表 3 正 电性处理剂 与现 场钻 井液 处理 剂的配伍 性试 验 注 取文 1 3 8 2 9井 2 9 6 0 m 处井浆 ， 该井 浆的膨 润土含 量为 6 5 g ／ L； 2 配方钻井液 的膨润土含量为 4 0 g ／ L。 2 正 电钾盐钻井 液的性 能评价 根据室 内多套配方的对 比试验 ， 确定 了正 电钾 盐钻井液的基本配方如下 ， 并对其性能进行了评价。 4 钠膨润土0 ． 2 DS -- 3 0 1 1 ． 0 D S - 3 0 2 1 ． 0 PAC 一 1 4 2 0 ． 5 C M C LV 1 ． 0 S P G一 1 1 ． o N S PG- 2 1 ．5 RHJ 一 1 6 KC1 0 ．4 Na OH ‘ 2 ． 1 抑制性 用 NP 一 0 2型页岩膨胀仪 对配制好 的正 电钾盐 钻井液 、 钾盐钻井 液、 清水进行黏土膨胀试验对 比， 结果见表 4 。由此可知 ， 正电钾盐钻井液 具有很好 的抑制黏土膨胀能力。钾盐钻井液配方如下 。 4 钠 膨 润 土 0 ． 2 KP A M 1 ． O P AC 一 1 4 2 1 ． 0 ％J s - 1 1 ． 0 S MC 1 ． O P S P7 ％KC l 0 ． 5 CMC L V 0 ． 4 Na OH 表 4 黏土在不同样品中的膨胀高度随时间的变化 2 ． 2 抗盐抗钙污染能力 按照正电钾盐钻井液的基本配方配制好钻井液 并养护 2 4 h ， 然后进行抗盐抗钙污染实 验， 结果见 表 5 。由此可以看 出， 随着 Na C 1 的不断加入 ， 钻井 液 的滤 失量 先增 大后 又减 小 ， 塑性 黏 度基本 不变 ， 动 切力先增大后降低， 动塑比基本不变 ， 表明该钻井液 具 有很 强 的抗 盐 污染 能力 ， 可抗 Na C 1 至饱 和 ； 随着 C a C 1 。 的不断加入 ， 钻井液 的滤失量 、 切力和动塑 比 有所上升 ， 在加入 0 ． 7 C a C 1 。 后 ， 钻井液的切力和 动塑比仍很高， 既没有絮凝也没有分层现象 。 表 5正 电钾盐钻井液的抗盐抗钙污染试验 2 ． 3 抗温 性 正电钾盐钻井液的抗温性见表 6 。由此可 以看 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 1月 出， 该体系抗温达到 1 4 0℃。 表 6 正电钾盐钻井液的抗温性 实验条件P V Y P G e 1 T／ C t ／ h mP a 。 s Pa Pa ／ Pa FL pH m L 3 现 场应 用 3 ． 1 云 2 一 平 4井 云 2 一 平 4水平井设计垂深 为 2 2 3 6 ． 4 m， 斜深 为 3 0 2 6 ． 9 2 m， 水平 段 长 5 7 8 ． 8 1 m， 是 目前 中 原油 田开发水平井 中水平段最长的一 口井 ， 靶前位移为 4 4 5 m， 造斜点为 2 1 5 4 m。该井一开用 4 4 4 ． 5 mm 钻头钻至井深 2 0 0 m； 二开用 2 4 4 ． 5 mm钻头钻至 井 深 2 1 0 1 m； 三 开用 咖1 5 2 ． 4 mm 钻 头 打导 眼 及水 平段 ， 导眼钻至井深 2 3 7 6 m 回填 ， 从井深 2 1 5 6 m 开始侧钻进行水平井施工。该井钻井液的重点技术 就是水平段的携砂 、 润滑防卡及防止坍塌 ， 因此决定 打完导眼回填后将井浆改为正 电钾盐钻井液 ， 具体 方 案为 加 入 胶 液 8 0 m。清 水 5 0 0 k g烧 碱 5 0 0 k g DS - 3 0 1 2 0 0 0 k g DS - 3 0 2 1 0 0 0 k g PAC 一 1 4 2 5 0 0 k g HPAS - 1 6 0 1 0 0 0 k g J S 一 1 8 0 0 k g HP AS 一 1 6 0 8 0 0 k g C MC - L V7 0 0 0 k g KC 1 ， 循 环均匀后与 4 0 m。 原钻井液混合 ， 然后边循 环边加 入 3 0 0 0 k g RHJ - 1 ， 充分混合均匀后进行 回填 ， 然后 进行 侧 钻 。钻 至 井 深 2 4 2 0 m 时 加 入 1 5 0 0 k g S P G - 1 、 1 5 0 0 k g S P G 一 2 ， 严格控制滤失量为 2 ． 5 ～ 4 ． 0 mL 。在水平段施工过程 中， 钻井液性能稳定 ， 未出现井下坍塌及起下钻 困难等井下复杂情况 ， 完 井施 工顺 利 。 3 ． 2 文 1 3 8区块 在文南文 1 3 8区块的 4口井中进行了正电钾盐 钻井液的应用试验， 钻沙一段盐层前将钻井液转化 为正电钾盐钻井液， 钻盐层过程 中钻井液性能变化 不大 ， 表现 了该钻井液具 有 良好 的抗盐 污染能力 。 原来在文 1 3 8区块 钻井 即便使用 了钾盐钻井液 ， 钻 至沙二段下和沙三段时总是有垮塌出现； 而此次试 验井全井没有见到任何垮塌物。钻屑成型度好 、 棱 角分 明、 包被 抑制 性强 、 起下 钻顺 利 。试验井 与 对 比 井的对 比情况见表 7 。由此可见， 试验井与对 比井 在井深基本相当的情况下 ， 试 验井 的速度明显高于 对 比井的速度 ； 3口使用钾盐钻井液 的对 比井的平 均井径扩大率为 1 7 ． 4 9 ， 4口使用正电钾盐钻井液 的试验井的井径扩大率平均为 9 ． 2 8 ， 井径规则。 由对比试验井井径可见 使用 正电钾盐钻井液所施 工井的井径比单纯钾盐钻井液施工井 的井径规则 。 正电钾盐钻井液具有较高的渗透率恢复值 ， 试验井 的渗透率恢复值均较高 ， 同时表皮系数很低 ， 表明该 体系保 护 油气层 效果 良好 。 表 7 文 1 3 8区块 4口实验井与对 比井的对 比情况 4 结 论 与 认 识 1 ． 正 电钾盐钻井液具有 良好的抗盐抗钙及抗高 温性能。该钻井液在 中原油 田的成功应用， 表 明正 电钻 井液 与钾 盐钻 井 液 具 有协 同作 用 ， 可 以很 好 地 配伍而成为正 电钾盐钻井液 ； 该体系的抑制 防塌效 果优于单纯的钾盐钻井液。 2 ． 各种正电处理剂与现有各种处理剂有很好的 配伍 性 ， 但 是应 用 过程 中应 尽 可 能选 择 与 正 电处 理 剂有协同作用的处理剂作为正电钻井液的添加剂 。 3 ．通过正电钾盐钻井液的试验应用 ， 试验井的 渗透率恢复值较高、 表皮系数较低 ， 表明该体系具有 良好的油气层保护效果 。 4 ． 正 电钾盐钻井液在云 2 一 平 4水平井的成功应 用 ， 说 明该体系具有 良好的综合防塌效果， 同时还具 有 良好 的润滑 效果 。 收稿 日期 2 0 0 8 7 8 ； HGF0 9 0 1 N3 ； 编 辑 王 小 娜 5 5 O O 1 1 O 5 O 5 O 口 ； 啪 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m