无固相弱凝胶钻井完井液在南堡油田的应用.pdf

第 2 7 卷 第 2期 2 0 1 0年 3月 钻井液与完井液 DRI LLI N G FLUI D COM PLETI ON FLUI D 、 ， o 1 ． 27 NO ． 2 M a r ．2 0l 0 文章编号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 1 0 0 2 0 0 8 1 0 3 无固相弱凝胶钻井完井液在南堡油田的应用 张立 民 ， 赵亚宁 ， 卢淑芹 ， 秦博 1 ． 西南石油大学机电工程学院，成都 ； 2 ． 中国石油冀东油田钻采工艺研究院，河北唐山 摘要 南堡油田勘探开发以滩海开发为主 为 了更好地发现和保护油气层，并满足滩海安全环保要求，研究 应用 了无固相弱凝胶钻井完井液。该钻井完井液携岩效果好、抑制性强、能自降解、不需混油、无荧光，既能满 足地质录井要求，又具有 良好的油层保护效果，与其配套的破胶、酸洗等无固相完井液技术配合应用，较好地解 决了南堡油田储层保护和安全环保的问题。经南堡油田2 1口井的应用，岩心回收率大于 9 3 ％，渗透率恢复值大于 9 5 ％，初期平均 日产油大于 8 0t ，是相邻区块同层井的2 ． 7倍，实现了南堡滩海 良好勘探开发。 关键词 钻井完井液 ；防止地层损害 ； 无固相弱凝胶 ； 环境保护 中图分类号 T E 2 5 4 ． 3 文献标识码 A 为发现和保护南堡油 田滩海油气层 ，满足安全 环保的要求 ，决定在勘探开发初期应用不混油、能 降解 、性能优 良、油层保护效果好 的钻井完井 液。 研究 出的无 固相弱凝胶钻井完井液满足了该 区块不 同储层井壁稳定和安全钻井 的需要 ，有效地保护了 储层 ，提高了单井产量 ] 。 1储 层 概 况 南堡 油 田分 为 5个 构造 ，钻 遇 明化镇 组 、馆 陶组 、东 营 组 、沙 河 街 组 等 5套 含 油 层 系 ，尤 以 1 、2号构造 的馆 陶组 和东 营组 为 主，2个 区块 储层 纵横 向渗透率和孑 L 隙度分 布严重不 均质 ，孔 喉半径、泥质含量变化较大，岩心分析资料统计 显示 ，储 层孔 隙度 为 2 0 ％～3 0 ％，渗透 率一 般 为 5 01 0 ～3 0 01 0 岬 ， 黏 土 矿 物 含 量 为 5 ％ ～ 2 9 ％。水 敏感 性评 价表 明，多 数岩 心 的水 敏指 数大于 0 ． 7 0 ，具有强水 敏特征 ； 地层水为 Na HC O 水型，储层临界矿化度为 7 5 0 0 ～ 1 0 0 0 0 mg ／ L 。 2 钻井液配方及性能评价 根据该 区块的储层特征 ，选用无 固相弱凝胶钻 井完井液。通过室内对处理剂进行优选和配伍性评 价 。 ] ，最终确定钻井液 1 和完井液 2 配方如下。 1 水 1 ． 0 ％～1 ． 4 ％ 改性淀粉 G D一 1 0 1 1 ． 1 ％ ～ 2 ． 7 ％ 生 物 聚 合 物 MC - VI S 3 ． 5 ％ 生 物 聚 合 物 F I O- VI S 9 ％～l 1 ％甲酸钠 1 ％抑制剂 Ul t r a HI B 0 ． 7 ％～2 ％ 纯碱 0 ． 5 ％～1 ． 6 ％ 柠檬酸 0 ． 7 ％杀 菌剂 HKD一 1 1 0 ％润滑剂 L u b e ． 1 6 7 甲酸盐 加重剂 碳酸钙 暂堵剂 2 7 k 2 ％黏土稳定剂HC S 2 ％缓蚀C A1 0 1 ． 4 4 ％HB KL b破胶剂 按需加入 ， 用 K C1 调节密度 2 ． 1 流变性 无 固相弱凝胶钻井液在不 同温度下的流变性能 见表 1 。从表 1可知 ，随温度升高 ，该钻井液的动 塑比增大 ，剪切稀释能力增强 ，说 明该钻井液的性 能稳定且流变性好 ， 有利于水平井和定向井的携岩。 表 1 无固相弱凝胶钻井液的流变性 基金项目 国家科技重大专项滩海油气田高效开发技术 2 0 0 8 Z X一 0 5 0 1 5 0 0 2 资助。 第一作者简介 张立民，高级工程师，1 9 6 7年生，在读博士，冀东油田钻采工艺研究院副院长，现在主要从事完井工 艺采油技术研究工作。邮政编码 0 6 3 2 0 0；电话 0 3 1 5 8 7 6 8 0 0 3； E ma i l z h a n g l m1 8 8 p e t r o c h i n a ． c o rn． c n 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 2 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 0年 3月 2 ． 2抑制性能 使用南堡油 田浅层岩心进行 8 0℃、1 6 h热滚 回收率和 2 4 h页岩线性膨胀实验 ，测得海水钻井液 的滚动回收率为 3 0 ． 0 ％，无 固相弱凝胶钻井液和无 固相完井液的滚动回收率分别为 9 1 ． 2 ％、9 4 ． 0 ％，2 者的页岩膨胀降低率分别为 7 4 ．6 ％、6 5 ． 0 ％。可以 看出 ，该无 固相弱凝胶钻井完井液具有很好的抑制 性 ，抑制了钻屑的水化分散 。 2 ． 3 储层保护性能 根据地层不均质性的特点 ，分别选用南堡油田 高、中、低渗透率岩心进行渗透率恢复值实验 [4 -5 ] 结果见表 2 。从表 2可以看 出，中、低渗岩心可直 接反排解堵 ，高渗岩心采用破胶技术后 ，岩心返排 渗透率恢复值大于 9 5 ％，说明破胶液能解除聚合物 大分子等桥堵材料造成的堵塞，疏通油流通道，最 大限度地保护储层。 表 2 岩心渗透率恢复值评价 注 S N 1 7 5号岩心破胶后的渗透率恢复值为 9 9 ． 7 4 ％。 2 ． 4 完井液破胶性 在完井 液 中加入破胶剂 配成不 同浓度 的破胶 液，并将破胶液与无固相弱凝胶钻井液按 l 1 体 积比混合 ，测定混合液的黏度 ，结果见 图 1 。由图 1 可知 ，优选的破胶剂对无 固相弱凝胶钻井液的破 胶 效果 明显 ，4 ％ 破胶剂在 8 0℃条件 下破胶 1 6 h 后即可使混合物的表观黏度降至 2 m P a S ，破胶率 达 到 8 6 ． 7 ％。 破胶剂加量／ ％ 图 1 完井液的破胶效果评价 3 现 场应 用 无 固相 弱凝胶钻井完井液经过评价完善以后 ， 首先在 N P 1 一 P 2井进行了试验应用 ，取得了良好 的 应用效果，又在 N P 1 l - H 8 ． P 1 6等 2 l 口井进行了推 广应用 ，均取得了良好 的效果。 3 ． 1 施工 工艺 开钻前彻底清洗循环系统的泥浆池、管线等， 钻井过程采取细水长流的方式 向钻井液中加水 ，并 以补充新浆为主进行维护，同时根据性能变化，用 少量单剂对循环系统内的钻井液进行调控处理，保 持钻井液性能 的相对稳定。如遇复杂情况 ，及时补 充润滑剂，提高钻井液润滑能力。后期适当补充杀 菌剂，防止钻井液因被氧化及被细菌污染而发生霉 变，进一步提高其稳定性。筛管井完钻后在油层段 替人新的无固相弱凝胶完井液，减少完井过程钻井 液中固相造成的储层伤害。投产作业前将储液罐冲 洗干净 ，根据实际需要用量，按照完井液配方配制 破胶解堵液。替浆、洗井后，将管柱下到井底，反 循环替人破胶液 ，然后泵人过滤盐水 ，将破胶液顶 替到筛管段 ，浸泡破胶 4 ～8 h ，观察漏失情况 ，一 旦漏失明显加大就说明破胶解堵成功。 3 ． 2 应用实例 NP 1 1 H8 一 P 1 6 井是南堡 1 ． 1 区 Ng 1 V 油藏的一 口三开水平井 ，井深为 3 3 1 2 m，水平段长 2 2 4 m。 为了防止玄武质和玄武质泥岩地层出现井壁不稳定 情况，三开井段 3 0 8 8 ～3 3 1 2 m 使用无固相弱凝 胶钻井液。 该钻井液在钻遇玄武岩和玄武质泥岩时 ， 钻井液 密度维持在 1 ． 0 7 ～1 ． 0 8 g ／ c m 。全井水平段 玄武岩井段总长 1 1 5 m， 未出现掉块 ， 井眼轨迹较好 ， 保证了井下安全 ，施工顺利进行。 3 ． 3 钻井液性能评价 无固相弱凝胶钻井液的常规性能及渗透率恢复 值见 表 3和表 4 。 由表 3和表 4可知，该钻井完井 液的动塑比达到 0 ． 8 ～1 ． 2 ，确保了井眼清洁 ； 钻井液 回收率大于 9 4 ％，较强的抑制性和致 密的滤饼为井 壁稳定提供了保障 ； 较低的密度及无固相的完井液 共同保护了油气层。 3 ． 4投产效果 分析 南堡油 田与南堡 凹陷孔渗物性相似的其它区块 ∞ d Ⅲ ／ 榛鼷懈 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 7卷 第 2期 张立民等无 固相弱凝胶钻井完井液在南堡油田的应用 8 3 对 比结果见表 5 。 表 3 无固相弱凝胶钻井液常规性能 表 4 现场 无固相 弱凝胶钻井液的渗透率恢复值 注 S X． 2 3 3 露岩心污染端切割后恢复值为 9 5 ． 8 3 ％。 表 5 试验 井与对 比井初期投产数据 由表 5 可以看 出， 实验井经过替浆 、 酸洗破胶后 ， 单井产量提高 ，初期产液量增加 了 2 ． 3倍 ，产油量 增加 了 1 ． 7倍 ，同时使用无 固相弱凝胶钻井完井液 的 NP 1 1 一 L 8 ． X2 0 4井的试油表皮系数为 一 2 ． 4 6 ，表 明 了该钻井完井液体系对地层污染较小 ，油层保护效 果好 。 4 结论 1 ． 无 固相弱凝 胶钻井液低剪 切速率黏度较高 ， 并能在近井壁地带形成滞 留层 ，可以避免固相 、液 相侵入对储层孔喉的堵塞和对井壁的冲蚀作用 ； 抑 制性强，可以增强保护储层、稳定井壁的作用。 2 ． 层钻进 所用 的无 固相 弱凝 胶钻井 液密度为 1 ． 02～ 1 ． 0 8 g ／ c m。 ，平均 比邻井低 了 0 ． 0 7 g ／ c m ，钻 井完井液的岩心滚动 回收率均达到了 9 0 ％，渗透率 恢复值大于 9 5 ％。试验井经过酸洗破胶后单井产量 提高 ， 日产油量增加 了 1 ． 7倍 ，满足了井壁稳定和 油层保护的需要，为优质 、高效、安全钻井提供了 保障。 3 ． 无固相弱凝胶钻井完井液油层保护技术 ，实 现 了钻井 一 完井 一 投产全过程 的油层保护 ，并具 有 自降解 、不混油 、无荧光 的特点 ，在保护油层 的 同时 ，既能满足地质录井 的要求 ，又能满足海洋环 境保护的要求 ，实现 了钻井工程与油层保护的协调 统 一 。 参 考 文 献 [ 1 ] 张斌 ， 杜小勇， 杨进，等 ． 无固相弱凝胶钻井液技术 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 0 5 ，2 2 5 3 5 ． 3 9 ． [ 2 ] 范山鹰，向兴金 ，岳前声，等 ． 无固相弱凝胶钻井液体 系的室内实验研究 【 J ] ． 钻井液与完井液，2 0 0 7 ，2 4 4 3 0 3 2． 【 3 ] 叶艳，鄢捷年，王书琪，等 ． 无固相弱凝胶钻井液配 方优化及在塔里木油 田的应用 f J 1 ． 钻井 液与完井液 ， 2 0 0 7 ，2 4 4 1 1 - 1 6 ． [ 4 ] Br a d s h a w R，Ho d g e R． Re s e r v o i r Dr i l l i n g F l u i d s D e s i g n i n g f o r C h a l l e n g i n g We l l s i n a R e mo t e L o c a t i o n [ R] ． s PE 9 6 8 2 8 ． [ 5 ] 叶艳，鄢捷 年，王书琪，等 ． 弱凝胶钻井 液对储层 的损 害机 理 及评 价方 法 [ J ] ． 油 田化 学 ，2 0 0 6 ， 2 3 2 】 5 8一 】 6 】 ． 收稿 日期2 0 0 9 1 0 - 3 0 ；HGF 1 0 0 2 M4 ；编辑 马倩芸 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m