高温小井眼长水平段钻井液技术.pdf

第 2 9卷 第 4期 2 0 1 2年 7月 钻井液与完井液 DRI LLI NG FLUI D COM PLETI oN FLUI D 、 ， 0 l _ 2 9 NO． 4 J u l y 2 01 2 【 经验交流 】 高温小井眼长水平段钻井液技术 张新发 ， 周保国 2 ， 刘金利 ， 王发利 ， 郭新辉 1 ． 吉林油田公司钻井工艺研究院，吉林松原 ； 2吉林油田公司松原采气厂，吉林松原 张新发等 ． 高温小井眼长水平段钻井液技术 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 2 ，2 9 4 8 4 8 6 ． 摘要吉林油田英台气田营城组裂缝性火 山岩富含天然气，埋藏深，储层温度最高达 1 4 0℃。该 区块部署的 评价井龙深 1 平 1 井属小井眼长水平段水平井，完钻井深为 4 0 4 8 m，1 1 2 2 m 的小井眼长水平段钻进摩擦阻力大， 环空压耗大、返速低，携屑难度大，钻井周期长，易引起井下复杂情况。因此，优选出了表面活性剂，可改善钻 井液的润滑防卡能力、储层保护能力和稳定井壁能力。最终形成的抗高温聚合物钻井液在高温条件下具有较好的 流变性能、润滑性能、抑制能力和储层保护效果，携屑能力强，滤失量小，满足龙深 1 平 1井优快施工需求，实 现 了吉林油 田深层水平 井水平段最长记录。 关键词 小井眼 ； 长水平段 ； 钻井液 ； 表面活性剂 中图分 类号 T E 2 5 4 ． 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 ． 5 6 2 0 2 0 1 2 0 4 0 0 8 4 0 3 吉林 油 田英 台气 田龙深 1区块位 于松辽盆 地 南部英台断陷五棵树 I号构造上 ，该 区块天然气发 育 ，含气储集层广泛分布于 2 7 0 0 ～3 6 0 0 m之间的 火 山岩 中，储集 空间组合类型为裂缝_ 孑 L 洞型，储 层孔 隙度为 3 ％～1 2 ％，渗透率 为 O ．0 0 1 1 0 一 ～ O ． 0 91 0 m ， 属于中低孔超低渗储层， 由于储层微 裂缝发育，一定程度上改善了储层渗透陛。为评价 该 区块营城组火 山岩体顶部含气情况 ，确定火山岩 含气范围，落实天然气储量规模，同时考虑节约成 本 以及满足完井多级压裂以获取最大单井产能的 目 的 ，2 0 1 0年在龙深 1 区块部署了小井眼长水平段水 平井龙深 1 平 1 井 ， 以期通过水平井钻井 、 试气等试 验 ，确定英台气 田龙深 1区块的开发方式 ，从而开 展单井产能评价研究 ，为下步研究提供了依据 [ 1 - 7 ] 。 1 钻井液技术难点 1 龙深 1 平 1 井水平段实施 西1 5 2 ． 4 mm小钻 头钻进，井眼尺寸小，环空压耗大、返速低，水平 段井 眼净化难度较大 ，易造成砂桥卡钻。 2井 眼尺寸小 ，水平段长 ，钻具摩 阻大 ，完 井管串下人难度大。 3储层微裂缝发育，且有泥岩间断发育 ，裸 眼段长期受钻井液浸泡，易引起缩径、坍塌掉块 ； 同时易造成严重的储层污染。 2 钻井液配方优选及性能评价 2 ． 1 配方优选 针对龙深 1 平 1 井钻井难点以及各类处理剂特 点 ，通过大量室内实验 ，对抗高温降滤失剂 、防塌 抑制剂 、润滑剂以及储层保护剂进行了优选。并通 过多种高分子处理剂的复配使用 ， 调节钻井液流型， 保证钻井液具有 良好的动塑 比、合理 的静切力 ，具 备低返速条件下 良好的携屑能力 。 室 内实验证 明，表面活性剂 L HR 一 1 能 降低油 水界面张力 ，预防水锁损 害，利于润滑剂在钻井液 中均匀分散，使其更好地发挥作用 ； 并能促使钻井 液处理剂更好地发挥作用，降低聚合物钻井液的滤 失量 。因此 ，引入 表面活性剂 L H R ． 1 有利 于提高 钻井液的稳定井壁 、润滑防卡和储层保护能力。 针对龙深 1 平 1 井钻井难点 ，室内对钻井液处 第一作者简介 张新发，助理工程师，1 9 8 3年生，毕业于东北石油大学，主要从事钻井液方面的研究工作。地址 吉 林省松原市宁江区团结街 1 1 5 0号 ； 邮政编码 1 3 8 0 0 0； 电话 0 4 3 8 6 3 3 7 7 2 5； E - ma i l z x N0 7 1 6 3 ． c o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 9卷 第 4期 张新发等高温小井眼长水平段钻井液技术 8 5 理剂进行了评价优选，确定了处理剂的合理加量， 并引入了表面活性剂 L H R - 1 ，优选形成的抗高温聚 合物钻井液配方如下 。 4 ％～5 ％ 怀安土 4 ％～5 ％ 土量 Na 2 C O 1 ％ 土 量 Na OH 0 ． 1 ％～ 0 ． 1 5 ％ K P A O ． 2 ％～ O ．4 ％ 高 温 增 黏 剂G T N 2 ％S MP l I l 8 0 高效封 堵 降滤失剂 1 8 0 D YF T - 1 2 ％ 抗高温防塌剂 G F D一 1 1 ％～2 ％ 抗 高 温 多 脂 化 褐 煤 树 I C LG． 2 2 0 2 ％～3 ％理 想 填 充 剂 2 ％隔 离 膜I ％L HR ． 1 5 ％白 油 3 ％润滑剂 O R H一 0 3 0 3 ％润滑剂 YD R H． 1 。 2 ． 2 流变性 能 如表 1 所示 ，优选的抗高温聚合物钻井液热滚 前后均具有良好的流变性 ； 体系中加人 1 ％ L H R l 后，钻井液的性能基本无变化，但滤失量降低，有 利于稳定井壁。 表 1 抗高温聚合物钻井液的流变性能及抗温性能 2 ． 3润滑能 力 如表 2所示 ，加入表 面活性剂 L HR ． 1和润滑 剂后 ，钻井液 的泥饼摩阻系数 和极压润滑值降低 ， 润滑性显著提高。通过观察实验结果可知，形成 的 泥饼致密 、光滑 、韧度好 ，厚度为 0 - 3 mi l l 。 表 2 抗高温聚合物钻井液的润滑性 2 ． 4 抑制性 龙深 l平 1 井 目的层 为 营城 组气 藏 ，三 开井 段设计长为 1 1 5 2 m，历时 5 5 d 。保持井壁稳定是 龙深 1 平 1 井钻井液设计的重要环节。通过实验评 价得出，营城组 1 、2 、3 岩样在该抗高温聚合物 钻井液中的回收率分别为 9 3 ． 9 ％、9 3 ． 1 ％和 9 4 ． 5 ％， 均在 9 3 ％ 以上 ，表 明该钻井 液的抑制性强 、防塌 效果好。 2 ． 5 储层保护能力 通过储层岩性、物性分析，该区块孔隙度小于 1 2 ％，渗透率小于 0 ． 1 1 0 ～g m 2 ，属于中低孔超低 渗储层。孔喉尺寸较小 ，主流喉道半径为 0 ． 0 6 3 ～ 0 ． 2 5 g m，是实施气层保护 的重点对象 。电镜 扫描 分析结果表 明，火成岩储层 的岩石矿物主要由钠长 石和钾长石组成 ，粒 问孔隙在 2 ～ 1 0 g m左右。根 据以上分析结果 ，确定该区块气藏 的潜在损害因素 包括 微晶石英 、微晶长石 、高岭石黏土矿物引起 的微粒运移损害 ； 钻井液滤液侵入储层导致的水锁 损害。因此决定采用理想填充技术和高温隔离膜保 护技术形成致密保护层 ，通过降低钻井液高温滤失 量 的手段 ，实现对 储层 的保 护 ； 使用 表面活性剂 L HR ． 1 ，防止水锁损害的发生。钻井液的污染岩心 实验结果见表 3 。 表 3 抗高温聚合物钻井液的污染岩心实验 从储层损害评价实验可 以看出，采取储层保护 措施 后 ，渗 透率恢复值可达 到 9 3 ． 0 5 ％，而且返排 时测得 的启动压差较低 ，小于 2 MP a ，说明抗高温 聚合物钻井液具有良好的储层保护能力。 3 现 场应 用效 果 龙深 1 平 1 井完钻井深为 4 0 4 8 1T I ，钻井周期 为 8 2 d ，比设 计 提前 了 1 8 d 。该井 三 开 2 7 5 1 ～ 4 0 4 8 1T I 开始使用抗 高温 聚合物钻井 液 ，共 钻进 1 2 9 7 m，水平段长 1 1 2 2 m，比设计增加了 1 2 2 r f l ， 实现了吉林油 田深层水平井水平段最长记录。该井 三开钻井液性能见表 4 。 1 抗高温聚合物钻井液在高温条件下性能稳 定 、携屑能力强 ，L WD测试在 l 1 2 2 m水平段钻进 过程 中未形成过砂桥 ，起下钻未发生遇阻现象。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 6 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 2年 7月 表 4 龙深 1平 1井三开钻井液性能 FV ／ PV ／ ． Y P／ E L／ g ／ c m S mPa S Pa Pa ／ Pa mL pH m ⋯⋯ ⋯ ％％ 2防塌技术保证 了龙深 1 平 1 井 三开小井 眼 水平井段的井壁稳定和井径规则 ； 使钻井液的物理 封堵 和化学抑制能力好 、滤失量小 、抑制性强 ，为 该井三开小井眼水平段的井壁稳定提供了保证。 3钻井液润滑性好。因润滑剂长时间消耗 ， 钻 至井深 3 6 4 8 1 T I 后 ，扭矩达到 1 2 0 0 0 N 1T I ，1 0 mi n 摩阻 系数增 为 0 ． 1 4 0 5 ，这 时加入 1 t L H R - 1 和 3 t 润滑剂 ， 钻井液的润滑性能明显变好 ， 如表 5所示。 表 5 钻井液润滑性能现场试验情况 注 岩性 为灰 白色凝灰岩 。 小井眼水平段钻进过程中扭矩合理，水平段上 提 、下放悬重变化量不大 ，完井过程 中，小井眼水 平段套管及封隔器下人顺利，如表 6 所示。 4钻 井 液 良好 的流 变性保 证 了泥 浆泵 正 常 运转 。小井 眼水平段钻进过程 中，泵压维持在 1 7 MP a 左右，排量为 1 2 L ／ s ，井 口返砂正常。 5四级固控设备有效清除钻井液中有害固相 ， 整个三开施工过程 中，钻井液 固相含量小于 1 3 ％， 含砂量小于 0 ． 4 ％ ； 完井测储 层表皮系数为 9 ． 8 ，储 层保护效果较好。 表 6 大钩载荷随水平段加深变化情况 4认 识 与 结论 1 ． 表 面活性剂 L HR 一 1可显著提高抗 高温聚合 物钻井液的稳定井壁 、润滑防卡和储层保护能力。 2 ． 龙深 1 平 1 井所应用的抗高温聚合物钻井液 体系在高温条件下具有较好的流变性能、 润滑性能 、 抑制能力和储层保护效果 ，携屑能力强 ，滤失量小。 3 ． 龙深 1 平 1 井小井 眼施工过程 中泵压合理 ， 钻井液 良好的流变性和携 屑能力 ，满足低排量小井 眼施工要求。 参 考 文 献 [ 1 ] 艾贵成，王宝成，李佳军 ． 深井小井眼钻井液技术 [ J ] ． 石油钻采工艺 ，2 0 0 7 ，2 9 3 8 6 培8 ． [ 2 ] 刘峰，张红杰，韩丰欣，等 ． 超长小井眼水平井钻井 技术在渤中 1 9 4油田的应用 [ J ] ． 石油钻采工艺，2 0 1 0 ， 3 2 1 9 9 ． 1 0 1 ． [ 3 ] 王兴武 ． 小井眼长裸眼侧钻水平井钻井实践 [ J 】 ． 钻采工 艺 ，2 0 1 0 ，3 3 3 2 9 ． 3 1 ． [ 4 ] 邱春阳，马法群，郭祥娟，等 ． 永 1 ． 平 1 井四开小井 眼高密度钻井液技术 [ J ] ． 钻井液与完井液， 2 0 1 1 ， 2 8 3 85 87 ． [ 5 】 欧 阳伟 ，杨刚，贺海，等 ． ME G钻井液技术在剑门 1 井超长小井眼段的应用 [ J ] ． 钻井液与完井液 ，2 0 0 9 ，2 6 6 2 1 ． 2 3 ． [ 6 ]6 孙建华，蓝强 ，史禹，等 ． 丰深 1 斜 1 井高密度小井 眼钻井液技术 f J ] ． 钻井液与完井液，2 0 0 8 ，2 5 4 3 9 4 2． [ 7 ] 陈涛，乔东宇，郑义平 ． 塔河油田小井眼侧钻水平井钻 井液技术 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 1 ，2 8 4 4 4 ． 4 6 ． 收稿 日期2 0 1 2 0 2 ． 2 3 ；HG F 1 2 0 4 N5 ；编辑王小娜 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m