低密度钻井液在沈289井的应用.pdf

第 2 5卷 第 4期 2 0 0 8年 7月 钻 井 液 与 完 井 液 DRI I LI NG F I UI D ＆ C OM P LETI ON F LUI D Vo1 ． 2 5 NO ． 4 J u l y ．2 0 0 8 文章编号 1 0 0 1 - 5 6 2 O 2 0 0 8 0 4 0 0 6 1 0 3 低 密度钻 井液在沈 2 8 9井的应用 孙 洪斌 李先锋 姚 烈。 张继 国。 杨永胜。 1 ． 辽河石 油勘探局 ， 辽宁盘锦 ； 2 ． 辽 河石油勘探 局钻一泥浆公司 ， 辽 宁盘锦 ； 3 ． 辽河石油勘探局钻二 泥浆公 司 ， 辽 宁盘锦 摘要 沈 2 8 9井是 大民屯 凹陷前进一 东胜堡西侧潜 山带沈 3 4 一 沈 1 1 9东 块上 的一 口预探井 ， 三开 实施 欠平衡 钻 井技术 。由于潜 山油层压力 系数仅为 0 ． 9 3 ， 因此必须使用超 低 密度钻 井液。选用 了水包 油中空玻 璃微珠 钻井 液， 对其 配方进行 了优选 并评价 了其性 能。该 钻井 液密度 可以达 到 0 ． 8 3 g ／ c m ， 抗 温可达 1 5 O℃ 。通 过应 用该 钻井 液， 该井 三开施工 中一直处于 点火燃烧状 态 ， 发现 了良好 的 油气 显示， 为重 新认识 和评 价潜 山构造 提供 了重 要依 据 ， 而且钻井速度大大提高 。指 出， 该钻 井液适 用于在井壁 比较稳定 的地层 实施 的欠平衡钻 井， 同时 中空玻 璃微珠 随着水眼喷射剪切 和钻具的研磨会发生破碎 ， 使钻 井液密度逐步上升的 问题 尚待解决 。 关键 词 水包油钻井液 中空玻璃微珠 欠平衡钻 井 低 密度钻 井液 中图分类 号 T E 2 5 4 ． 4 文献标识码 A 沈 2 8 9井是大民屯 凹陷前进一 东胜堡西侧潜 山 带 沈3 4 一 沈1 1 9 东块 上的一 口预探 井 ， 完钻井 深为 3 7 9 3 ． 5 3 m， 三开实施低密度钻井液欠平衡技术l_ l j ， 主 要 目的是利 用该 技 术 发 现 和保 护 油 气 层 ， 并 对 潜 山太古界含油气情况及沈 2 5 7 井沙四段含油砂体 向 洼陷内部延伸情况进行预探 ， 为下一步的研究工作 提 供地 质依 据 。该 井 在 井 深 3 1 8 0 ～3 4 9 5 m 以 上 地 层用 密 度 为 0 ． 9 5 g ／ c m。的 水 包 油 无 固 相 钻 井 液l_ 2 ] ， 在井深 3 4 9 5 ～3 7 8 0 m使用水包 油中空玻璃 微珠低密度钻井液。在水包油钻井液中加入一定比 例的中空玻璃微珠后 ， 钻井液的密度可 以达到 0 ． 8 3 g ／ c m。 ， 远低 于潜 山油 层压 力 系数 0 ． 9 3 ， 为 欠 平衡 钻井 提供 了保 障 。通 过 对 钻 井液 密 度 的 调 整 ， 确 保 该井 在施 工 中一直 处 于 点 火燃 烧 状 态 ， 取 得 较 理 想 的效果 ， 发现了良好的油气显示 ， 为重新认识和评价 潜山构造提供 了重要依据。 1 沈 2 8 9井地质 简况 与井身结构 沈 2 8 9 井 钻遇 地 层 自上 而下 依 次 为 馆 陶 组 ， 东 营组 ， 沙河街组一段、 三段 、 四段地层 ， 房身泡组和太 古 界地 层 。 沈 2 8 9 井 一 开 用 4 4 4 mm 钻 头 钻 至 井 深 3 0 7 m， 下人 3 0 2 ． 3 7 mm 表 层 套 管 ； 二 开 使 用 2 4 1 ． 3 mm 钻 头 钻 至 井 深 3 1 8 0 ． 3 3 m， 下 人 ／ j 1 7 7 ． 8 mm 技 术套 管 至 井 深 3 1 7 5 ． 3 9 m； 三 开 用 ／j 1 5 2 mm 钻 头钻进至完钻， 完井后下人筛管。 2 实验 仪 器 和 材 料 D 4 0 2 F中速 电动搅 拌 器， GJ S S - B 1 2 K 变频 高 速搅拌器 ， 加温炉 ， 天平 ， 高温高压老化仪 ， YM 液体 密度计 ， Z HN D 6 A六 速旋 转黏度仪 。水包油无 固 相钻井液 ， 中空玻璃 微珠 HGS 6 0 0 0 ， 密度 为 0 ． 4 5 g ／ c m。 ， 可抗 压 4 1 ． 3 MP a ， 最 大 粒 径 为 8 0 m ， 柴 油 ， S P 一 8 0 ， TW一 8 0 ， S H一 乳 化 剂 。 3 室 内实验[ ] 1 乳化 剂 加 量 的 确定 。在 油 水 比 为 6 0 4 0 、 密 度为 0 ． 9 1 g ／ c m。的基浆中分别加入不同比例的乳 化 剂 ， 检测 其乳 化效果 ， 结 果 见表 1 。 由表 1 确 定 乳 化 剂 的加量 为 0 ． 5 S P 8 0 2 TW8 0 。 表 1 不同乳化剂加量乳化效果 序 号 配 方 乳 化 效 果评 价 第一作者简介 孙洪斌 ， 高级工程师 ， 1 9 6 3午 生， 主 要负责辽河盆地 陆上计 划 内勘探 项 目的 组织实施 。地 址 辽 宁省盘锦 市兴隆 台区辽河石油勘探项 目部 ； 邮政编 码 1 2 4 0 0 0 ； 电话 0 4 2 7 7 2 9 8 5 1 5 ； E - ma i l s h b i n p e t r o ． c o m ． c n 。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 2 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 0 8年 7月 2 HGS 6 0 0 0中空玻璃微珠加量的确定。在 3 配 方 中分 别 加 入 不 同 量 的 HGS 6 0 0 0 ， 测 其 性 能 ， 结 果见表 2 。由 表 2可 以 看 出 ， HGS 6 0 0 0的 加 量 为 8 时 ， 钻井 液 的密度 可 以达到 0 ． 8 3 g ／ c m。 。 表 2 中空玻璃微 珠加量对 钻井液性能的影响 综 上所 述 ， 最 终确 定钻 井液 的配 方如下 。 4 3 十8 HGS 6 0 0 0 十定量 的增 黏处理 剂 十 油保材 料 3 4 配 方钻 井液 的抗 高 温性 能 见 表 3 。 由表 3 可以看出 热滚后 由于高 分子的降解 ， 使 钻井液稀 释。但根据 以往的经验， 没有加 入中空玻璃微珠的 无 固相 钻井 液热 滚 后 稀 释 的更 严 重 ， 因此 该 钻 井 液 的流变性能和携带钻屑能力都有较好地改善。 表 3 4 配方钻 井液抗 高温性能 注 热滚条件为 1 5 0 C、 1 6 h 。 4 现 场 应 用 沈 2 8 9井 主要 目的层为 沙河街 组 中 S 。 、 S 及 太 古界潜山段 ， 岩性主要为砂泥岩 、 泥页岩 、 混合花 岗 岩 、 浅灰色花岗岩 。该井在钻遇不 同地层 时采用 了 不同的钻井液体系， 一开使用普通钻井液 ； 二开使用 聚合物硅氟钻井液 ； 三开使用水包油低 固相钻井液。 在 井深 3 4 9 5 m 时 ， 见到 较好 的油气 显 示后 ， 将水 包 油钻井液转化成中空玻璃微珠低密度钻井液 ， 密度 为 0 ． 8 3 g ／ c m。 ， 钻井液 配方 如下 。 6 0 柴 油 十4 0 水 十2 TW8 0十8 中空玻璃 微珠 十定 量 的增黏 处理 剂 十油保 材料 钻井液黏度为 1 4 7 s ， 切力为 7 ／ 7 P a ／ P a ， 滤失量 为 1 2 mI ， p H值为 8 ， 含油量为 7 0 ， 钻进 6 h后 ， 钻 井液 密度 升至 0 ． 8 5 g ／ c m。 ， 开动离 心机 后钻 进 2 4 h ， 钻井 液 密度 一 直 维 持 为 0 ． 8 5 g ／ c m。 。现 场 钻 井 液性 能见 表 4 。 表 4 沈 2 8 9井三开钻 井液性 能 o FV Ge l PV yP K 井 深 g 3 s Pa ／ P a mP a ． s Pa ”mP a 由表 4可 以看 出 ， 随着 井深 的增 加 ， 在 井底 温度 高达 1 2 0℃的情况 下 ， 钻 井 液性 能稳 定 ， 表 明该 钻井 液具 有较 强 的抗 高 温性 能 。 中空 玻璃 微珠 在钻 井过 程经 过水 眼 喷射 和钻具 的研 磨会 发生 破 碎 ， 变 成 了钻 井 液 的加 重 固相 。由 于加 入 的 中空玻璃 微 珠 数 量 较 大 ， 所 以破 碎 后 数 量 较 大 ， 玻 璃微 珠 本 身 颗 粒 直 径 在 6 0“ m 附 近 ， 破 裂 后 的粒径 小 于 2 0 m， 而离 心 机 的分离 能力 不 够 ， 导 致 固相 积 累 。随 着 时 间 的延 长 和 井 深 的 增 加 ， 微 珠 的破碎 量上 升 ， 导 致 钻井 液 密度 逐 步 上升 ， 3 h后 密 度 上升 到 0 ． 8 5 g ／ c m。 ； 开启 离 心 机 2 4 h后 ， 钻 井 液 密度保持在 0 ． 8 7 g ／ c m。以内。钻井液密度变化 曲 线 见 图 1 。 吕 井深／ m 图 1 密度 变化曲线 在井深 3 5 4 4 m时， 使用欠平衡点火成功， 火焰 颜色 为桔 黄 色 ， 火 焰 高 度 为 1 ． 5 ～3 ． 5 m， 全 烃 值 为 4 0 ； 特别 是 在井 深 3 5 4 7 ． 0 m 时 ， 钻 井液 的密 度 为 0 ． 8 6 g ／ c m。 ， 全烃值为 3 0 ～1 0 0 ， 欠平衡正常钻 进 ， 火焰正常燃烧 ， 套管压力 为 0 ； 在井深 3 6 3 5 m 时 ， 全烃值从 1 8 上升到 1 0 0 。钻井液受侵 时密 度为 0 ． 8 4 ～0 ． 8 5 g ／ c m。 ， 钻井液从溢流管线经分离 器 出 口涌 向 振 动筛 ， 钻 井 液 量增 加 了 7 m。 ， 发 生 溢 流 ， 停 泵关 井 。 下转第 6 4页 一 n 7 7 O 7 1 2 8 7 9 7 1 7 O 5 6 5 6 6 O O O O v u r 5 4 O 1 2 2 2 2 7 4 4 6 5 4 4 5 O O 5 O 4 6 4 5 ／ ／ ／ ／ O O O O 4 6 4 4 5 2 ％ 3 4 5 8 8 8 8 8 O O O O 5 O O 2 9 O 3 O 4 5 5 6 3 3 3 3 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 6 4 钻 井 液 与 完 井 滚 2 0 0 8年 7月 用寿命， 并提高其对 带有耐磨性的坚硬底层 固相 的 研磨 性能 。离心 泵需 要 机 械 密 封 ， 以防 止 流体 飞溅 或 者泄漏 。 与浆体 处理 罐连 接 的吸入 管线 在任 何时候 需 要 进行正压吸入， 所有的吸入管线都具备 回扫功能以 清除管线堵塞。振动分类筛和合适的筛布 孑 L 径为 0 ． 0 7 6 ～O ． 3 5 5 ram 用 于控 制 浆 体 固相 颗 粒 的 粒 径 分布 。如果 需要 ， 浆 体 可 以被 重新 循 环 并 被 重 新 处 理 ， 以获得 满 意的均 质性 和合 适 的粒径 尺寸 分布 。 3 ． 3 回注浆罐单元 回注浆罐单元实际是带有泵及其它设备 的储存 罐。该设备在现场是可选 用的， 但是是必备的。处 理好的浆体可以输送到储存罐， 当浆体的量足够时 ， 就可以泵到回注泵回注； 当回注泵的速率合适时， 也 可以将处理好的浆体直接泵送到回注泵进行回注。 笞 茸 葛 乏 上接第 6 2页 3 ． 4 回注泵单元 回注泵单元包含一个正替 回注泵和牵引车。浆 体 以预定 的 速率 和压 力泵 入到选 定 的地 层 中 。回注 泵在压力为 1 3 ， 8 MP a时具有 2 2 0 ． 5 k W 的功率 ， 最 大 的泵 入压 力可 达 3 4 ． 4 8 MP a 。从 安 全 考 虑 ， 在 回 注泵和井口之间都安装 了 3 4 ． 5 MP a的压力表以及 泄 压 阀 。回注泵 可 以用 电驱动 ， 也 可 以用柴 油驱 动 ， 并 且需 要有 备用 的 。 4 结 束 语 目前 中国的环境保护政策正越来越严格 ， 中国 海 域零 排放 政 策 即将 出 台 ， 该 政 策 将 对 海 上钻 井 活 动提 出新 的挑 战 ， 因此 进 行 C RI 作 业 也 势 在 必 行 。 C RI 技术对服务商也提出了很大的挑战。 收 稿 日期 2 0 0 7 1 2 - 2 0； HGF 0 8 0 4 W4； 编 辑 汪 桂 娟 套 管压力 很快升 到 5 MP a并逐 渐 升到 6 ． 7 3 MP a ， 立 管压 力 为 5 MP a 并 逐渐 升 到 6 ． 0 MP a ， 后 用 压井 液压井 。同时 因使用 水包 油 中空 玻璃 微 珠钻 井 液提 高 了机械 钻速 ， 在 3 5 4 7 ～3 6 7 0 1T I 井段 ， 纯钻 进 4 O ． 7 h ，机械钻 速 达到 3 ． 0 2 m／ h 。该 井成 功地 实施 了欠 平衡钻 井 ， 取得 了预 期 的效 果 。 5 结论 与 建议 1 ． 中空玻璃微珠的加入能有效地降低水包油无 固相 钻井 液 的密 度 ， 水 包 油 中空玻 璃 微 珠钻 井 液 欠 平衡 钻井 在沈 2 8 9井 中应 用 获 得 了成 功 ， 该 井 三 开 始终 处 于欠平 衡 状 态 ， 实 际施 工 中一 直处 于点 火 燃 烧状态 ， 取得较理想 的效 果， 发 现了 良好 的油气显 示 。 2 ． 水 包油 中空 玻璃 微珠低 密 度钻 井 液体 系实施 欠平 衡钻 井 只适 用 于 井壁 较 稳 定 的地 层 ， 如古 潜 山 地层 、 块状砂岩油气藏和比较坚硬的中生代 、 古生代 地层 。 3 ．中空玻 璃 微 珠 随 着 水 眼喷 射 剪 切 和钻 具 的 a ； 髫 等 苫 ； ； { 苔 研磨会发生破碎 ， 使钻井液密度逐步上升是今后解 决 的重要技 术 问题 。 4 ． 合理使用离心机是保持钻井液低 密度的有效 手段 。 5 ． 水 包油 中空 玻璃 微珠 低 密度 钻 井 液欠 平衡 钻 井技术有效地提高 了古潜山地层的钻井速度， 平均 机械 钻速 有 了很大 的提 高 。 参 考 文 献 [ 1 ] 窦红梅 ， 雷建平 ， 黄名 召． 保护低 压 油气藏 的钻 井液技 术研究． 钻井液与完井液 ， 2 0 0 4 ， 2 1 2 1 8 ～ 2 2 E 2 3 鄢捷 年． 钻井液工艺学． 石油大学 出版社 ， 2 0 0 1 ， 5 E 3 ] 孙富全 ， 侯薇 ， 靳 建洲． 超 低密 度水 泥浆体 系设 计 和研 究． 钻井液与完井液 ， 2 0 0 7 ， 2 4 3 3 1 3 4 E 4 ] 张雪娜 ， 康 万利 ， 何福 义． 中空 玻璃 微珠低 密 度钻井 液 性 能探讨 ．钻井液与完 井液 ， 2 0 0 7 ， 2 4 6 7 5 7 7 E 5 ] 叶艳 ， 鄢捷年． 高强度空心玻璃微 珠低密 度水基钻 井液 室内研究 应用． 石油钻采技术 ， 2 0 0 6 3 4 1 4 4 收稿 日期 2 0 0 8 0 3 0 7 ； HGF --0 8 0 4 N3 ； 编 辑 王小娜 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m