吉林油田甲酸盐无固相欠平衡钻井液技术.pdf

第 2 9卷 第 6期 2 0 1 2年1 1月 钻井液与完井液 DRI LLI NG FLUI D COM PLETI ON FLUI D Vlo 1 ． 2 9 NO． 6 NO V ．20l 2 【 理论研究与应用技术 】 吉林油田甲酸盐无固相欠平衡钻井液技术 李瑞丰 ， 李东进 1 ． 中国石油大学 华东 石油工程学院，山东青岛 ； 2 ． 大庆钻探工程公司钻井四公司，吉林松原 李东进等 ． 吉林油田甲酸盐无固相欠平衡钻井液技术 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 2 ，2 9 6 2 4 2 7 ． 摘要 吉林油田英台井区地温梯度高，约为 3 ．7 ～4 ． 0℃／ 1 0 0 m，欠平衡井的欠压井段为登娄库组和营城组， 完钻井深在 4 0 0 0 m左右。为进一步提高机械钻速、更好地保护储层，设计使用抗高温无固相钻井液。针对该地区 储层特点，优选 出了甲酸钠无固相钻井液配方，其主要处理剂为生物聚合物类增黏剂HH T N一 1 、磺化聚丙烯酰胺 类抗盐降滤失剂H HJ L 一 1 和改性聚合醇类储层保护剂 H H YB ． N。龙深 6等 4口井通过应用该钻井液技术进行欠平 衡钻井施工发现 了高产气田，与同区块同井别应用其它体系的单井相比，日产量提高了l 5 ％ ； 机械钻速与使用抗 高温成膜 聚合 物钻 井液或水包油钻井液的井相 比，分别提高 了 5 7 ％ 和 2 0 ％。 关键词 欠平衡钻井 ；甲酸盐无固相钻井液 ； 高温 ；防止地层损害 ； 钻井液配方 ；吉林英台区块 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 20 6 0 0 2 4 ． 0 4 吉林油 田英 台地区以登娄库组 、泉一段河流相 砂体 、营城组爆发相和溢流相孔洞发育的火 山岩体 为主要储集层 ，泉二段以上地层为盖层 ，形成下生 上储上盖式组合方式，完钻井深为 4 0 0 0 m左右， 地温梯度为 3 ． 7 ～4 ． 0℃ ／ 1 0 0 m，对钻井液的抗温性 要求高。为进一步提高机械钻速 、确保井下安全 、 满足保护储层的要求 ， 具有较强抑制能力、低黏度 、 低切力 的抗高温无 固相钻井液 的应用越来越受到重 视 。针对该地 区的储层特点 ，通过室 内实验 ，优选 出了甲酸盐无 固相钻井液 ，其应用满足了该井 区深 层气井欠平衡施工的要求 之 J 。 1 甲酸盐无 固相钻井液室内研究 为 了确保高温钻井施工的顺利进行 ，对 甲酸盐 无固相钻井液的配方进行 了优选 ，确定出了其 主要 的处理剂为加重剂 HC O O Na 、生物聚合物类增黏剂 H H T N ． 1 、磺化聚丙烯酰胺类抗盐降滤失剂 H H J L 一 1 和改性 聚合醇类储层保护剂 HHY B - N。在高温条件 下 ， HHT N． 1 分子结构中的多种官能团相互作用 ， 形 成具有一定黏度 的弱交联膜 ， 从而提高体系的抗温 稳定性 。 H HJ L 一 1 分子结构 中多为一o H一 、 一C o OH 一 、 一 Hs 0 一 等官能团，易溶解 ，具有明显降滤失作用。 新 开发 的 H HY B ． N 的主要成分 为非离子 型饱 和碳 链聚合物 ，对黏土颗粒具有较好的吸附成膜作用。 1 ． 1 不同钻井液处理剂加量的确定 为满足钻井施工 的要求 ，室内实验对各种处理 剂的最优加量进行 了优选。实验用基础配方如下 ， 在优选某一处理剂加量时 ，其他处理剂加量不变 。 4 0 0 mL基液 4 0 0 mL清水 1 6 0 g甲酸钠 ，密 度 为 1 ． 2 4 g ／ c m3 0 ． 5 ％增 黏剂 H HT N一 1 3 ％ 降 滤 失剂 HH J L ． 1 3 ％ 储层保护剂 HH YB ． N 1 增黏剂加量的确定 。实验结果见图 1 。由图 1 可知 ，H HT N 1 加量为 0 ． 5 ％ 时，钻井液即具有抗 温、抗盐增黏效果 ，满足施工要求。 2 降滤失剂加量的确定。实验结果见图2 。由 此可知 ，HH J L ． 1 加 量为 3 ％ 时能够 在高温 、高矿 化度条件下控制 甲酸盐体系的滤失量 。 3 储层保护剂加量 的确定。实验结果见图 3 。 由此可知 ，H HY B ． N 的加量为 3 ％时 ，具有明显的 降滤失作用 ，与降滤失剂 HH J L 1 复配使用 ，能进 第一作者简介 李瑞丰，1 9 8 9年生，在读硕士研究生。地址 吉林省松原市锦江大街 2 4 2 3号 ；邮政编码 1 3 8 0 0 0；电 话 1 5 9 4 3 8 2 7 1 0 8； E - ma i l f a n l i 1 9 8 4 1 0 1 1 1 6 3 ． c o rn。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 9卷 第 6期 李 东进等 吉林油田甲酸盐无固相欠平衡钻 井液技术 2 5 一 步提高钻井液的稳定性。 满足高矿化度地层钻井液工艺要求。 3 抑制性。泥页岩在聚合物、有机硅和甲酸 盐钻井液中的膨胀量分别为 2 ． 6 2 、2 ． 4 9和 1 ． 6 2 mm， 膨胀降低率分别为 6 0 ． 1 ％、6 2 ％和 7 5 ． 3 ％ 泥页岩 在蒸馏水中的膨胀量为 6 ．5 6 m m 。实验数据表明， 甲酸盐无固相钻井液具有理想 的防止泥页岩水化膨 胀能力 ，有利于稳定井壁 。 增黏剂加I t J ％ 图 1 不同加量的增黏剂 HH T N ． 1 对钻井液黏度的影响 表 1 甲酸盐无固相钻井液的热稳定性 l 2 1 0 8 6 4 2 0 l 2 l O 8 6 4 2 0 图 2 降滤失剂加量优选实验 注 泥饼厚 度为 0 ． 2m l T l ； 钻井液密度为 1 ． 1 0 g ／ c m 。 表 2 甲酸盐无固相钻 井液的抗污染能力 H HY B ． N／ *A , 注 泥饼厚度为 0 ． 2 r n n l 。 图 3 储层保护剂 H HY B - N对钻井液滤失量的影响 通过对增黏剂、降滤失剂、储层保护剂的性质 及实验数据的综合分析 ，形成 了甲酸盐无 固相钻井 液配方如下 。 I 水 甲 酸 钠 0 ． 5 ％HH T N一 1 2 ． 0 ％HHJ L 一 1 1 ． 5 ％H HYB - N 抗温达 1 2 0℃ 。 2 水 甲 酸 钠 0 ． 5 ％HH T N 1 2 ． 5 ％H HJ L ． 1 2 ． 5 ％HH YB． N 抗 温 达 1 5 0℃ 。 3 水 甲酸 钠 O ． 5 ％H HT N一 1 3 ． 0 ％H HJ L 1 3 ％HHY B． N 抗 温 达 1 6 0℃ 。 1 ． 2 甲酸盐无固相钻井液的性能评价 对 3 配方钻井液性能进行了室 内评价 。 1 热稳定性。实验结果见表 l 。实验数据表明， 甲酸盐无 固相钻井液在 1 6 0 o C高温条件下 ，具有较 低的滤失量和良好 的流变性。 2抗污染能力。评价结果见表 2 。实验数据表 明，该体系具有较强的抗高价离子污染能力，能够 4岩心渗透率恢复值。评价结果见表 3 。实验 结果表明，油层岩心的渗透率恢复值达 8 5 ％以上， 在 污染端截去 1 ． 2 c m后渗透率恢 复值达 到 9 0 ％ 以 上，岩心原始渗透率基本完全恢复，说明甲酸盐钻 井液能保护油气层 。 表 3 甲酸盐无固相钻井液对储层的保护效果 井深 ／ ／ 孔隙度 ／ ， d ／ 恢复值 ／ 石 L 、 m 1 0 一 m。 ％ 1 0 ～ m ％ 注 所用岩心为吉林油田龙深 2 0 1 井 2 、9 岩心。 2 现 场 应 用 吉林 油田英 台井区施工的深层欠平衡井 ，欠压 ∞ ．舅耋 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 6 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 2年1 1月 段为登娄库组和营城组 。登娄库组为大段灰色细砂 岩与紫红色、灰色泥岩组成不等厚互层，为深层碎 屑岩储层 ，孔隙度高于 4 ％，渗透率高于 0 ． 0 51 0 g m ，储集空 问为正常粒 间孔 、缩小粒间孔 、粒间 扩大溶孔、胶结物内溶孔、粒间溶孔、裂缝孑 L 隙和 黏土矿物晶间孔 隙等类型 ； 营城组 由酸性流纹岩、 凝灰岩、中性安山岩 、砂砾岩和泥岩组成不等厚互 层 ，为 自生 自储或下生上储组合方式 ，储集空间主 要由孔隙和裂缝构成 ，具有物性好 、分布广的特点 。 下面 以龙深 6井为例 ，介绍甲酸盐无固相钻井 液 的现场应用情况 。龙深 6井是位于吉林松辽盆地 南部英台断陷五棵树南构造上的一口预探井，该井 三开 西2 1 5 ． 9 m l T l 井眼，2 7 4 7 ～4 2 0 0 m 利用甲 酸盐无 固相钻井液进行欠平衡钻井施工 ，负压钻井 液密度确定在 1 ． 0 5 ～ 1 ． 1 5 g ／ c T n j 。 2 ． 1 现场应用情况 龙深 6 井钻进过程中钻井液性能见表 4 。施工 中采取 的主要技术措施如下。 表 4 龙深 6井不同井深处钻井液性能 1 提高抗温能力。如表 5 所示 ，新配井浆初 期抗温能力较差 1 3 5℃ ，井深 3 5 0 0 m后通过补 加降滤失剂和储层保护剂 ，抗温能力逐渐增强 ，可 达 1 6 0 。 2控制钻井液的黏度。黏度高时 ，可加低黏 度新浆 清水 2 ．0 ％降滤失剂 2 。0 ％储层保护剂 进行控制 ； 黏度低时，可加增黏剂 、降滤失剂 1 ． 0 ％ 降滤失剂 0 ． 4 ％～O ． 8 ％增黏剂 进行调整。 3 降低钻井液的滤失量。 根据现场钻井液性能， 加人适量的降滤失剂、储层保护剂控制钻井液的滤 失量 ，确保钻井液的性能稳定 。 4 控制静切力。如表 6 所示 ，该钻井液静切力 偏低，新浆第 1 次入井后，经过高温、水眼剪切后 ， 黏度切力等性能有明显变化 ，漏斗黏度下降 2 0 S 左 右， 需加入增黏剂、 储层保护剂、 降滤失剂进行调整。 表 5 龙深 6井现场井浆的抗温性 能实验 V w 一 FL／ m g ／ c m S mPa S Pa P a ／ Pa mL 备注 条件 ～ 表 6 甲酸盐钻井液入井初期及中后期调整后的性能 注 加入增黏剂、储层保护剂、降滤失剂进行调整。 5减轻对设备的腐蚀。在应用过程 中，甲酸 钠钻井液对设备腐蚀明显。为减轻腐蚀，需要定期 7 d 左右 加入 1 ％缓蚀剂进行维护。 6该 钻井 液 属于 无 固相体 系 ，对 固控 设 备 的使用要求较 高 ，正常钻进 时离心机使 用率达到 1 0 0 ％。密度过高时，需配制新浆进行降密度。 2 ． 2 现场 应用效 果 1 提高了机械钻速。如表 7 所示，与抗高温 成膜聚合物 、水包油钻井液相比，甲酸盐无 固相钻 井液具有较低的水眼黏度 、理想的固相含量 ，能够 大幅度提高机械钻速 ，缩短钻井周期 。 2 有效保护储层 ， 发现高产气 田。如表 8所示 ， 龙深 3 0 4 、龙深 6 井等 4口井应用该钻井液技术进 行三开欠平衡钻井施工 ，发现高产气 田。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 9卷 第 6期 李东进等 吉林油田甲酸盐无固相欠平衡钻井液技术 2 7 表 7 甲酸盐钻井液应用井的机械钻速及钻井周期 筹衡／m钻 井 液 m P a 机 剐 表 8 甲酸盐钻井液应用 井的储层保护效果 3 结论 与认 识 1 ． 用甲酸盐配制的无 固相钻井液密度可调范 围 大 ，溶解速度快 ，且溶液黏度较低 ，具有 良好 的流 变性与较低的切力值。 2 ． 新浆第一次人井后 ，经过高温 、水眼剪切后， 漏斗黏度下降 2 0 S 左右 ，可加入增黏剂、储层保护 剂 、降滤失剂进行调整。 3 ． 在英 台地区深层欠平衡井段钻井施工过程 中 使用 甲酸盐无固相钻井液 ，与使用抗高温成膜聚合 物钻井液相 比，机械钻速平均提高了 5 7 ％ ； 与使用 水包油钻井液对 比，机械钻速平均提高了 2 0 ％。 参 考 文 献 [ 1 ] 张丹阳，耿晓光，周大宇，等 ． 无固相钻井液的室内实 验研究 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 0 9 ，2 6 3 3 8 ． 4 0 ． [ 2 ] 程玉生，杨洪烈，张明，等 ． 无 固相有机盐钻井液在 南海西 部 H K2 9 1 - 2井 的应用 [ J ] ． 钻井液 与完井 液， 2 0 1 1 ，2 8 6 2 7 ． 2 9 ． 收稿 日期2 0 1 2 ． 0 8 ． 0 6 ；H GF 1 2 0 5 N8 ；编辑王小娜 上接第2 3 页 由表 7可看出 ，海水无黏土相钻井液对岩心伤 害小 ，渗透率恢复值大于 9 3 ％，说明海水无黏土相 钻井液具有很强的保护油气储层 的能力。 3结论 与 建议 1 ． 通过室内研究 ，优选出适用于抗高温海水无 黏土相钻井液体系的增黏剂、降滤失剂、润滑剂和 防塌剂 ，研制出抗高温海水无黏土相钻井液 。 2 ． 所研制的海水无黏土相钻井液具有较好 的抗 温性能 ，耐温达 1 5 0℃，可应用于深井 、超深井 ； 同时具有较好 的抗土污染性能 ，润滑性 和防塌性较 好，岩心渗透率恢复率大于 9 3 ％，能够较好地保护 油气储层。 3 ． 抗高温海水无黏土相钻井液性能维护简单， 能有效减少井下事故的发生 ，提高钻井速度 ，具有 较好的经济效益。 参 考 文 献 c o n c e p t u a l d e s i g n o f a n o n -- i n v a s i v e s o l i d s f r e e d r i l l - i n fl u i d [ R] ． S P E 9 4 2 8 7 ，2 0 0 5 1 - 5 王仲广，唐红霞，王涛，等 ． 抗高温抗海水降滤失剂的 研究与性能评价 [ J ] ． 钻井液与完井液， 2 0 1 0 ， 2 7 2 1 4 1 5 ． J a vo r a P H ，Ba c c i ga l o pi Gl e nn D ，Sa nf o r d J o h n R， e t a 1 ． Ef f e c t i v e h i g h - d e n s i t y we l l b o r e c l e mi n g fll u i d s b r i n e - b a s e d a n d s o l i d s f r e e [ J ] ．S P E 9 9 1 5 8 ． Sa muel M ， M a r ci ne w R， A1 一 Ha r bi M ， et a 1 ．A ne w s o l i d s - f r e e n o n -- d a ma g i n g h i g h t e mp e r a t u r e l o s t c i r c u l a t i o n p i l l d e v e l o p me n t a n d f r i s t f i e l d a p p l i c a t i o n s [ R ] ． S P E 81 49 4． 刘晓栋，徐鸿志，王宇宾 ． 大港滨海区块磺酸盐共聚物 高温海水基钻井液 [ J ] ． 钻井液与完井液， 2 0 1 0 ， 2 7 6 3 0 ． 3 3 ． Co b i a n c o S， Ba r t o s e k M ， Le z z i A ， e t a 1 ． Ne w s o l i d s f r e e d r i l l i n fl u i d f o r l o w p e r me a b i l i t y r e s e r v o i r s [ R ] ． S P E 6 49 79， 20 01 1 - 5 ． 张冬玲，薛玉志，马云谦，等 ． 无固相抗高温钻井完井 液在渤深 6区块的应用 [ J 】 ． 钻井液与完井液，2 0 0 8 ，2 5 11 2 ． 1 4 ． [ 1 ] Ma r t i n s A L，Wa l d ma n n A T A，R i b e i r o D C，e t a 1 ．T h e 收稿 日2 0 1 2 6 - 1 ；HG F 1 2 0 6 F 7 ；编辑付碉颖 吲 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m