东濮凹陷高密度抗高温饱和盐水钻井液.pdf

石油 天然气学报2 0 1 2 年 5 月第 3 4 卷第 5 期 J o u r n a l o f Oi l a n d Ga s Te c h n o l o g y Ma y 2 0 1 2 V o 1 ． 3 4 No ． 5 东濮 凹陷高密度抗高温饱和盐水钻井液 李 午 辰 享 景 薯 ； ； 贫功敏 ， 高， J 、 芄 中 原石油勘探局钻井三公司， 河南濮阳4 5 7 0 0 1 [ 摘要] 中原油 田东濮 凹陷柳屯 洼陷 区块 文九井盐 层段厚 、埋 藏深 ，地层 压力 系数最高 2 ． 0 ，井底 温度 高 达 1 5 0 ℃。针对高温 、高盐 、高 固相条件 下钻井液流变性难以控制 、高温高压滤失量 与流 变性难 以兼顾 的 技术难 点，进行 了室内研 究，确定 了高 密度抗 高温饱和 盐水钻 井液 配方 以及 维护措 施，并在濮 深 1 8井、 文 4 0 8井成功应用 ，解决 了 “ 三高” 条件 下顺利钻 进难题 ，形成 了一套适合 东濮 凹陷柳 屯洼 陷盐 层施工 的高 密度抗 高温饱和 盐水钻井液配套技术 。 [ 关键词] 东濮凹 陷；文九盐 ；高温 ；高 密度饱和 盐水 [ 中图分类号 ]TE 2 5 4 [ 文献标 识码 ]A [ 文章 编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 2 0 5 0 0 9 5 0 4 近几 年 ，随着 勘探 开 发力度 的不断加 大 ，中原 油 田深井 、区域深 探井 的数 量在 逐年 增加 ，钻井 液所 面临 的安 全 、快速 、油 气层 保 护及 环境保 护 等 问题更 为 突 出一 。东濮 凹陷柳 屯洼 陷 地质 条 件复 杂 ，其 突 出难 点 就是 文 九井盐 层 段厚 、埋 藏深 ，主要 分 布 在沙 三 段 3 0 0 0 ～4 5 0 0 m ，盐污 染 和 盐层 蠕 变对 钻 井 施 工影 响大 。另 外 ，地层 压力 系 数高 最 高 2 ． 0 ，井 底 温 度 高 最 高 1 5 0 ℃ 。高 温 高 密度 下 的钻 井 液流变性能控制难度非常大，钻井液施工困难 。在调研与分析邻井资料 ，借鉴元坝 1 井 、红参 1 井等多 口重 点探 井成 功经 验 的基 础上 ，确 定 了研 究 思路 ，经 过室 内评 价试验 ，优 选 出 了适 应该 区块钻 井施 工 的 高密度抗高温饱和盐水钻井液体 系配方 ，同时制定 了配套的钻井液维护工艺 ，成功应用 于濮深 1 8井、 文 4 0 8井 ，应 用效 果 良好 。 钻 井液 施工技术难点 东濮 凹 陷柳 屯洼 陷区块 钻井 液施 工难 点 除 了上部 造浆严 重 、膨 润土 含量控 制难 度大 、地层 渗 漏严重 外 ，还具 有 以下技 术难 点 1 沙 一段 盐 底 、沙二 段 、沙 三段井 壁稳 定性 差 ，极易 产 生掉块 。 2 文 九井 盐层 段厚 、埋藏 深 ，盐污 染 与盐层 蠕 变严重 影 响钻井 施工 。 3 井 底温 度 高 ，预计 在 1 4 O ～1 5 0 ℃ 。 4 地 层压 力 系数 高 ，最高设 计 当量 密度 在 1 ． 9 0 g ／ c m。以上 。 5 钻 井液 固相 含量 高 ，流 变性 能控 制难 度大 。 6 目的层 油气 比高 ，且伴 生有 C O。 ，防油 气侵 、防 HC Os污染 的难 度大 。 2 钻井液 性能要求 1 良好 的钻井液稳定性 ，具有抗盐 、抗钙等污染的能力和抗高温能力 ，且具有 良好 的悬浮能力。 2 具有多功能的抑制性 ，抑制结晶盐类的溶解、抑制无机高价阳离子 的污染 、抑制活性粘土的水 [ 收稿 日期]2 0 1 2 0 22 0 [ 作者 简介]李午辰 1 9 6 6一 ，男，1 9 8 8西南石油大学毕业 ，高级工程师 ，现主要从事钻井液技术研究与现场管理 工作 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 * 油气田开发工程 2 0 1 2 年 5 月 化膨胀和低活性粘土矿物的破碎和裂解等作用。 3 适 当的流 变性 ，开泵 泵压低 ，洗 井效 果好 ，携 砂 和悬浮 能力 强 。 4 具有 良好 的润 滑性 ，防止 在 高压差 下卡 钻 。 5 具有 合理 的滤 失量 和优 良的造 壁性 ，减 少滤 失量 ，稳 定井 壁 。 3 室 内研究 针对 技 术难点 和要 求 ，开展 了攻 关 ，对 该 区块使 用 的钻井 液处 理剂 、体 系配 方等进 行 了大量 的 室 内 评 价试 验 ，优选 出 了适 合 该 区块 钻井施 工 的钻 井液体 系 配方 以及相 适应 的维 护措 施 。 钻 井液 配方 1 清 水 1 ～2 钠膨 润 土 0 ． 0 5 ％Na C O。 0 ． 3 ～0 ． 8 降 粘剂 0 ． 8 Na OH 0 ． 3 ％～0 ． 6 9 ／ 6 抗 盐 聚合物 0 ． 2 ％～ 0 ． 6 L V C MC 0 ． 5 ～ 1 ． 5 F T l 3 ～ 8 S MP 一 2 3 ～ 8 S MC5 ～8 原油 Ba S O 。 钻井液经过井下循环以后 ，能否依然保持稳定的性能，对深井钻井作业的顺利试验至关重要[ 。 ] 。因 此 ，按照 上述 配方 配制钻 井 液 ，对 钻 井 液 的热 稳 定 性 、沉 降 稳 定性 、润 滑性 、抗 污染 等 性 能 进 行 了评 价 。 3 ． 1抗温 性能 钻 井液 配方 l 在 不 同温度 下 的抗 温试 验结 果 见表 1 。从 表 1可见 ，钻井 液 在 常温 和 高温 下 老化 后性 能均 较稳 定 ，AP I 滤失量 、HTHP滤失 量 等参数 变化 幅度 不 大 ，抗 温可 达 1 8 0 ℃ ，可 以满足 高温 深井 地 层钻 探 的要求 。 表 1 不 同温度下 的钻 井液性 能测试 结果 试验条件 钻井液分 别在常温 、1 5 0 ℃和 1 8 0 ℃ F恒温滚动 2 4 h后测其性能 。 3 ． 2沉降 稳定 性 钻井液配方 l的沉降稳定性试验结果见表 2 。从表 2可见 ，钻井液在 1 2 0 C和 1 8 0 C高温静置 4 8 h 后 ，钻 井液 密度 差均 小于 0 ． 0 6 g ／ c m。 ，沉 降稳 定性 好 ，钻井 液 的流变性 在 可控 范围 之 内 ，能 够满 足 现 场 需 要 。 表 2钻 井 液 高 温 密 度 差 试验条件钻 井液在 1 2 0 C和 1 8 0 C恒温静置 4 8 h ，分别测量高温老化罐 中上下 2部分钻井液的密度 ，然后将 2部分钻井液混合搅拌 后测量钻 井液 的流变性 ，以此来评价研制的钻井液 的沉 降稳定性 。 3 ． 3润滑性 能评 价 钻井 液 的润滑 性试 验结 果见 表 3 。从 表 3可见 ，钻 井液 配方 l 和 配 方 2均具 有 良好 的润 滑性 ，在 配 方 1中加入固体防塌润滑剂得到的配方 2的润滑效果更佳 。 3 ． 4抗 污染 性 能 钻 井液 配方 2的抗 钙 、镁 污染 试验 结果 见表 4 。从 表 4可 见 ，0 ． 1 C a C 1 和 Mg C 1 将 引起 钻井 液粘 度 、切 力降 低 ，而钻 井液 滤失 量略有 增 大 ，在 可控 范 围之 内 ，表 明钻井 液体 系能 够抗 一定 量 的钙盐 和镁 盐 的污 染 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 4卷第 5期 李午辰 东濮 凹陷高密度抗高温饱和盐水 钻井液 9 7 表 3钻井液的润滑性 能 注 ①配方 2为配方 1 1 ～2 S D - 2 0 固体防塌润滑剂 。 ②试验条件 钻井 液在 1 8 0 C模 拟井温下热滚 1 6 h后 ，测量泥饼粘附系数 ，使用极压润滑仪测 定钻井液 的润滑 系数降低率 。 表 4钙 、镁盐对钻 井液性能的影响 编 号 钙、镁 盐加 量 ／ 表观粘度 ／ mPas 塑性粘度 ／ mPas 动切力 A PI 滤失最 试验条件 ／ P a ／ ml 1 0 2 0． 1 Ca C1 常温 常温 1 2 0 ℃ 热 滚 】 6 h 1 8 O ℃热滚 1 6 h 常温 1 2 0 ℃热滚 1 6 h 1 8 0 ℃热滚 1 6 h 常 温 1 2 0 ℃热滚 1 6 h 1 8 O ℃ 热 滚 1 6 h 4 现场应用 4 ． 1施 工井概 况 濮深 1 8井、文 4 0 8井是中原油田分别布置在东濮凹陷柳屯洼 陷北翼、东北翼断鼻构造的 2口重点 预 探 井 ，勘探 目的是 了解 柳屯 洼 陷北翼 、东北 翼文 九井 盐下 沙 三 中亚 段储 层发 育情 况及 物性 情况 ；预探 柳 屯 洼 陷北翼 、东 北 翼 文 九 井 盐 下 沙 三 中亚 段 含 油 气 情 况 、油 气 藏 类 型 及 规模 。濮 深 l 8井 设 计 垂 深 4 8 0 0 m，最高设 计 密 度 1 ． 9 5 g ／ c m。 ，于 2 0 0 9年 6月 3 0 日开 钻 ，2 0 0 9年 1 O月 1 0 日完 钻 ，完 钻 井 深 4 4 7 0 m，最高 使 用 密 度 2 ． 0 2 g ／ c m。 ，最 大 井 斜 1 4 ． 7 7 。 ，最 大 水 平 位 移 1 5 1 ． 8 9 m。文 4 0 8井 设 计 垂 深 4 8 0 0 m，最 高设 计 密 度 1 ． 9 0 g ／ c m。 ，于 2 0 1 0年 1月 1 4 日开 钻 ，2 0 1 0年 6月 4 日完 钻 ，完 钻 井 深 4 6 7 1 m，最 高使 用 密 度 1 ． 9 0 g ／ c m。 ，最 大水平 位 移 5 4 ． 8 1 I T I 。 4 ． 2 钻 井液 配 方及维 护 处理 措施 根据东濮 凹陷柳屯洼陷的地层特点、室 内评价试验 ，制定 了相适应 的钻井液配方及钻井液维护措 施 ，同时 对井 壁稳 定技 术 、穿 盐 膏层 等技 术进 行 了研究 ，形 成 了一套 高 密度抗 高 温 的钻 井 液配套 技术 。 配方 清 水 1 ％～2 钠 膨 润土 0 ． 2 ％～ 0 ． 4 N a 2 C O。 0 ． 5 L V- C MC0 ． 5 I F 一 1 0 ． 5 S D - 1 7 w 5 ％S MC 5 S MP 一 2l 9 ／ 6 ～2 9 ／ 6 F T 一 1 0 ． 8 9 ／ 6 ～1 ． 2 Na OH3 6 Na C l 5 9 ／ 6 ～8 原油 ，充分 溶 解后 加重 至 1 ． 8 5 g ／ c m 。 维护措 施 1 钻 井 过程 中及 时 补加 饱和 盐水 胶液 ，配 方 为 8 ～ 1 0 m。清 水 0 ． 2 4 ～0 ． 3 t S MP - 2 0 ． 2 4 ～ 0 ． 3 t S MC 3 t Na C 1 O ～3 5 k g抗盐聚合物 ，三磺类处理剂和聚合物的加量可根据钻井液具体情况增加或减 少 ，以保持 钻 井液 抗温 性 能和 抑制 性 能 。 2 进入易塌井段前加入防塌材料 ，加量控制在 2 ，钻进过程 中及时补充 ，同时控制钻井液 中压 滤失量 、高温高压滤失量 、钻井液密度 ，保持井壁稳定 。 3 深井段施工中加入 1 O 原油或者 2 ％～3 润滑剂 ，钻井过程中根据具体情况及时补充 ，同时充 分利 用 固控设 备 ，降低钻 井 液 中有 害 固相 含 量 ，维持 钻井 液 良好 的润 滑性 能 。 4 合理控制钻井液密度 ，严密监测盐层情况 ，防止文九井盐层蠕变。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 9 8 石油天然气学报 * 油气 田开发 工程 2 0 1 2年 5月 5 盐层 钻井 过程 中严格 控制 钻井 液 中压 滤 失量小 于 5 ml 、高 温高压 滤失 量小 于 1 2 ml 。 6 调整好钻井液流型 ，控制合适的动切力 、塑性粘度 、环空返速和流性指数 、稠度系数值 ，确保 环 空为平 板 型流动 ，达 到最 佳 的携 屑效 果 。 7 及 时补加 烧碱 ，维 持钻井 液 p H 值 在 9 ～ 1 0之间 。 8 为 了控制 钻井 液 中低 密度 固相 含量 ，使 用 2台离心 机 1台高 速 ，l台低 速 对 固相 进 行 控制 。 保证所有的循环钻井液都必须流经振动筛。使用振动筛时，要注意观察其实际使用效果 ，如果钻井液覆 盖筛 网面 积小 于 5 O ，就应换 用更 细 的筛布 。除 砂器应 连续 使用 ，除泥器 可 间歇使用 。 9 使 用沥青 加 量 2 ％ 、石蜡 制 品 ，特 别是存 在 裂 隙微 裂 隙的 泥岩 、泥页 岩地 层 ，以利 于 有 效 封堵 ，改 善泥饼 质量 ，使 之形成 致密 的滤饼 。 1 0 盐水钻井液要保持足量的 c l 一 浓度 饱和盐 c l 一 1 7 1 0 rag ／ L ，防止 “ 盐溶”现象发生而 影 响盐层 上下井 壁 的稳定 。 4 ． 3应 用效 果 在濮 深 1 8井 、文 4 0 8井整 个钻 井施 工 中钻井液 性 能指 标符 合 钻 井液 设 计 要求 ，三开 使 用 高密 度 抗 高 温饱 和盐水 钻井 液体 系 ，在 保证井 下 安 全 的前 提 下 钻 井 液 密度 和 高 温 高 压滤 失 量 均 控 制在 要 求 范 围 内 ，并且 井壁 稳定 ，润 滑效果 好 ，成功 应对 了大段 文九 井盐 层 ，满足 了各 阶段钻 井工 艺 的要求 ；高 密度 抗 高温饱 和盐 水钻 井液体 系 ，抗温性 好 ，携砂 能力 强 ，润滑性 好 ，钻井 液整 体性 能稳 定 ，成功 克服 了密 度高 濮深 1 8井最高 2 ． 0 2 g ／ c m。 、井温高、严重气侵等技术难题 ，做到了接单根正常、携砂正常 、井 下 正常 ；不仅 保证 了钻 井 施 工 的安 全 、快 速 、高效 、环 保 ，还 满 足 了地 质 录 井 的 需要 。2口井 中 完 电 测 、完井 电测 一次 成功 率均 为 1 0 0 ，三 开井段 平 均井径 扩大 率分别 为 1 0 、1 0 ． 6 9 ／ 6 。钻 井液 在该 井 的 初 步使 用基 本达 到预期 设想 。 5 结 论 1 通过 优选 处理 剂和适 当控制膨 润土 含量 的基 础上 ，形 成 了适 合 中原 地 区抗 高温 高 密度 饱 和 盐 水 钻 井液 配方 。 2 濮深 l 8井 、文 4 0 8井 的现场 应用 表 明 ，饱 和盐水 钻井 液抗 高温 、抗 污染能 力强 ，流 变性 和润 滑 性 好 ，性 能稳 定 ，维 护简单 ，能够满 足 中原地 区深层 文九 井盐层 钻井 施工 的需 求 。 [ 参 考文献 ] [ I ]王 中华 ．钻井液技术现状及发展方 向 [ J ]．断块油气 田 ，2 0 0 4 ，1 1 5 5 9 ～6 2 ． [ 2 ]王 中华 ．国内外钻井液技术进 展及对钻井液 的有关认识 [ J ]．中外能源，2 0 1 1 ，1 6 1 4 8 ～6 0 ． [ 3 ] 汪海 阁，刘岩生 ，杨立平 ，等 ．高温 高压井 中温度和压力对钻井液密度 的影响 [ J ]．油 田化学 ，2 0 0 0 ，2 3 1 4 2 ～4 6 ． [ 编辑] 苏开科 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m