铁矿粉加重低伤害钻井液体系的研究与应用.pdf

2013年9月 李莹莹等．铁矿粉加重低伤害钻井液体系的研究与应用 17 铁 矿 粉 加 重 低 伤 害 钻 井 液 体 系 的 研 究 与 应 用 李莹莹1，李蔚萍2，魏安超3 1．中国石油大学 北京石油工程学院，北京102249；2．湖北汉科新技术股份有限公司 荆州市汉科新技术研究所，湖北荆州434000；3．中海石油 中国有限公司湛江分公司，广东湛江524057 [ 摘要]采用C aBr2将钻井液加重到密度为1．76g／em 3，盐水接近饱和，不仅基液黏度高， 而且高分子处理剂效果变差，体系的流变性和滤失性难以协调，无法构建C aBr2加重低伤害钻井 液。采用可酸溶铁矿粉加重，可成功构建低伤害钻井液，该体系的流变性和滤失量易调控，而且泥 饼解除率均在95％以上，渗透率恢复值大于93％，具有较好的储层保护效果。铁矿粉加重低伤害 钻井液体系在新疆油田六中区5口水平井中得到成功应用。 [ 关键词] 低伤害钻井液铁矿粉加重流变性滤失性 欲开发能满足储层温度132℃，且钻井液密 度为1．76g／cm 3的低伤害钻井液，各种饱和盐水 体系的质量浓度及密度可调范围见表l。N aC l， K CI，CaCl等无机盐和H CO ON a，H CO OK 等甲酸 盐无法满足加重要求；H CO O Cs极易溶于水，饱和 溶液的密度可达2．367g, ／cm 1| ，但成本较高，国 内难以购买。拟采取以下两种思路开展研究1 采用溴盐加重的无固相聚合物钻井液，没有固相 侵入，本身具有较好的储层保护效果；2 采用可 酸溶铁矿粉进行加重，钻井后可通过酸溶解除堵 塞，达到保护储层的目的。 表1 各种饱和盐水体系的浓度和密度可调范围 堕塑垫查签墨 堕量鎏鏖』丝宣廑亘塑整垦』g竺2 NaC I261．0l ～1．20 45 26 39 38 62 60 ZnBr2 71 1．62～2．30 C aC l2／CaBr2／ZnB r2 77 I．74～2．30 H C O O N a451．0l ～1．34 H C O O K761．01～1．60 H CO O C s83 1．0l ～2．367 1 用溴化钙加重低伤害钻井液 在大量室内研究的基础上，选取1444钻井 液进行性能评价。各钻井液均以海水为基液，并 用溴化钙加重至密度为1．76g／cm 3，钻井液配方 见表2，溴化钙基液p1．76g／cm 3黏度见表3， 溴化钙加重低伤害钻井液性能见表4。 表2钻井液配方 表3溴化钙基液黏度 用溴化钙加重低伤害钻井液，由于大量钙离 子的存在，使得高分子处理剂分子链无法展开，钻 井液的流变性和滤失量难以调控，存在以下两方 面矛盾1考虑流变性，则滤失量没法控制；2若 控制滤失量，加人大量的降滤失剂，会使得基液黏 度本身就很高的体系的塑性黏度更高，流变性无 收稿日期20130607。 作者简介李莹莹，在读硕士，主要从事油气田开发研究 工作。 9 7 9 3 9 O O O 4 l 3 5 3 8 8 3 }i l 2 一 ～ _ ～ ～ ～ ～ ～ 叭叭叭加叭 叭铊∞ m 如幅 № 篇 曲a 础峨峨峨毗 N K K N C C C C 18AD精VAN细NCES石IN羔NEP化ETR工OCH羔E IC展ALS 第14黼 期 AnM 一 ⋯⋯ 法调控。由此可见，用溴化钙加重到1．76g／cm 3 的低伤害钻井液体系，基本不可能达到流变性和 滤失性的协调统一。此外，溴化钙基液还具有一 定的腐蚀性，在132℃、120h下腐蚀速率为0．122 m m ／a，大于行业标准150 21／16 滚后 150 10／7 A PI滤失i ／m L高温高压滤失i ／m L泥饼厚度／m m l O 190 28 8 控不住 150 5．6 4 1热滚条件132℃，16h；2 高温高压滤失条件132℃。3．5M h。 2用铁矿粉加重低伤害钻井液 铁矿粉自身密度为5．18g／cm 3，用作加重剂 时相对加量不大，有利于钻井液体系流变性的调 控，而且作为泥饼骨架结构的一部分，有科于滤失 量的控制，经过大量的实验筛选得到以下配方海 水0．1％N aO H0．15％Na2C 030．4％包被剂 LV PAC 4．5％降滤失剂Hl 95％，具有较好的解除效果，有利于保护储层。 表6铁矿粉加重低伤害钻井液 A PI泥饼解除实验结果 4铁矿粉加重低伤害钻井液储层保护评价 实验步骤如下选取不同渗透率的人造岩心 3块，抽真空并饱和2％标准盐水后备用；在泵流 量0．3m L／m in下，正向测定90℃下岩心煤油渗 透率‰；在高温高压动失水仪上，用配好的铁矿 粉加重低伤害钻井液反向污染岩心实验条件 2013年9月李莹莹等．铁矿粉加重低伤害钻井液体系的研究与应用 19 压差3．5M Pa，地层温度，速度梯度300S～，污染 时间125m i n；将污染后的岩心取出，放在300 m L配好的解除液中，在90℃下浸泡外泥饼，浸泡 外泥饼后，用中间容器挤入2倍孔隙体积的解除 液，将岩心装入岩心夹持器，关井反应7h；正向用 煤油测污染后90℃岩心的渗透率K 。，计算渗透 率恢复值K。。 实验结果如表7所示。经铁矿粉加重低伤害 钻井液和解除液污染后的岩心，渗透率恢复值均 93％，具有较好的储层保护效果。 表7铁矿粉加重低伤害钻井液体系 储层保护评价结果 5结论 1 采用C aB r将钻井液加重到密度为1．76 g／cm 3，盐水基液黏度12m Pas较高，配制的 钻井液塑性黏度较大；盐水接近饱和，使得高分子 处理剂分子链无法展开，同时由于大量钙离子的 存在，使得含羧基高分子处理剂效果变差。因此， 采用CaBr 加重的钻井液的流变性和滤失量难以 调控，不能满足构建低伤害钻井液的要求。 2与溴化钙加重相比，铁矿粉加重不会影响 高分子处理剂的作用效果，钻井液的流变性和滤 失量易调控，能够满足钻井要求；使用可酸溶的铁 矿粉加重，在井壁上形成的泥饼可通过酸进行解 除，泥饼解除率均95％，渗透率恢复值93％， 可有效保护储层；另外，铁矿粉加重的钻井液体系 的综合成本低于溴化钙加重的钻井液体系。 3铁矿粉加重的低伤害钻井液体系在新疆 油田六中区513水平井中得到成功应用，水平井 的平均井深818．06m ，水平段平均长度为 215．84m 。 参考文献 [1] D owns JD ，H ow ar dSK，Cam egi eA ．I m provinghydrocar bon product i on r ates t hr ought he U Seoffor m at efl ui d[C]．SPE 97694，2005． R esearchonA nd A ppl i cat i on ofLowD am age D ri l l i ng Flui d W ei ghtedby H em at i t e Li Y i ngyi n91 Li W eipi n92 W eiA ncha03 1．Pet rol eumEngi neer i ngIns tituteof C hinaUniversi t yofPet rol eum Bei j i ng，Beqi ng102249，C hi na； 2．Ji ngzhouH anke N ew Technol ogy Ins tituteofH ubeiH ankeN ewTechnol ogyCo．，Ltd．，Ji ngzhou 434000，H ubei ，Chi na； 3．Zhanj i angCom panyofCN OO CChina C o．Ltd．，Zhanj iang524057，G uangdong，Chi na [A bstract] W hena dri l li ng f lui di s w ei ght edbyCaBr 2 t ot he densi t y of1．76 g／cm 3，t }l e sali new at erwill becom e nearl ysat urat ed，t hevi scosi t y ofi t sbasesol ut i onw i l l i ncrease，t he ef f ectof hi gh m olecule t r eat ing agent w i l l det eri or at e，and itw i l lbecom edi f ficulttohar m onizet he rheol ogi eal propert y w i t ht hefi lt rat ion propert y of sys t em ，t her efore i ti s i m possi bl e toal owdam age dri ll i ng f lui d w ei ght edbyCaBr2．Al ow dam agedri ll i ng f lui d syst emW aspr eparedbyw ei ght i ng t he dri ll i ng f lui dw i t haci dsol ublehem at i te．T he rheol ogi calpropert y andt hefi lt rat ionr ateofthi s syst emcan be adjus ted andcont rol l ed easi l y．The r em oval r ateofm udcakesw as hi gher t han95％，andt he per m eabi l i t yrecovery w as hi gher t han 93％，show i ng t hat t hisl owdam age dri ll i ng f lui d syst em i s good for prot ect i ng reservoi r．Thisl owdam age dri ll i ng f lui d w ei ght ed by hem at i t ehasbeen appl i edsuccessful l y in5hori zont alw el l sof Li uzhongZone of X i njiang O il field． [Keyw ords]l owdam agedri l li ngfl ui d；hem at i t e；wei ght i ng；r heol ogi cal pr oper t yf i lt r at ion loss propert y