微泡钻井液防漏堵漏技术在ZBS区块应用浅析_张海忠.pdf

2020年第12期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-04-01修回日期 2020-04-08 第一作者简介 张海忠1986-， 男 （汉族） ， 甘肃民勤人， 工程师， 现从事钻井工程技术、 钻井施工工艺等方面的研究和管理工作。 微泡钻井液防漏堵漏技术在ZBS区块应用浅析 张海忠*， 陶梦蛟， 李清磊， 徐志， 刘朝金 （中石油西部钻探国际工程公司， 新疆 乌鲁木齐 830026） 摘要 ZBS区块油藏属于大裂缝、 易漏失地层， 油田勘探开发难度大， 微泡钻井液技术在该区块的 尝试应用， 充分利用微泡钻井液自身性能满足地质开发需求， 是甲方完成油田储量计算的选择之一， 该技术的应用， 为油田的艰难勘探选择技术方向， 给业主日后油田开发的生产转型提供了非常重要 的依据。 关键词 防漏； 堵漏； 微泡钻井液 中图分类号 TE282 文献标识码 B 文章编号 1004-5716202012-0040-04 1背景概要 微泡沫钻井液技术是20世纪90年代中期逐渐发 展起来的一种新型可循环使用的低密度钻井液体系， 它为各类低压力钻井施工、 油层保护、 易漏失地层的防 漏堵漏提供了新的选择方向。微泡沫钻井液具有配制 简单、 可循环使用、 成本低等优点， 近年来受到各钻井 技术人员的选择和关注。微泡沫钻井液不但具有较低 的当量密度和循环压耗， 从而降低井筒液柱压力， 达到 防漏效果， 而且该钻井液进入漏层后， 形成的 “蜂窝” 状 泡沫聚集结构对漏失裂缝产生 “气锁” 效应和封堵， 达 到堵漏效果。 ZBS区块是哈萨克斯坦国克孜洛尔达轴TMG油 田的一个浅层油田区块， 位于图尔盖盆地南部， 阿克沙 布拉克、 阿克赛和贝克塔斯油田南部。2006年在该区 域的钻探中获得商业油流。ZBS区块是TMG油田本 年增储上产的能量储备区块。ZBS区块施工井油层埋 深浅， 压力普遍低， 漏失风险大， 设计井深650～900m。 ZBS-6井产量含水15m3/d。ZBS-1在513～527m 区间得到了16.1m3/d的无水稠油流动， 经测试在453～ 456m 和 485～493m 的天然气流量分别为 55629m3和 31477m3。 为了获得该地区更好的远景， 恢复更多的石 油储量， 并进一步评价ZBS区块的油气潜力， 确定了 ZBS-10井的位置。 2存在技术难点 （1） 三开井段钻井液密度控制在1.06～1.14g/cm3， 井漏依然存在。 （2） 一旦发生井漏， 处理较为困难， 因地层疏松， 井 漏发生后堵漏难度大， 且处理周期长， 最后多采用水泥 浆封堵， 对储层污染严重。 （3） 存在溢流的风险， 处理井漏的同时防溢流、 井 喷是重点。 （4） 井漏的时常发生， 也制约了钻井速度。 3优选可循环防漏堵漏微泡钻井液体系 3.1地层分析 TMG油田ZBS区块各井地质构造和形成基本相 似， 地质分层基本相同， 下部地层属于裂缝易漏失地 层， 地质岩性描述见表1。 3.2降低静液柱压力， 对井漏起到缓解作用 根据微泡钻井液在井中的存在规律， 随井深增加， 静液柱压力降低率呈现迅速减缓的趋势， 对漏失起到 一定缓解作用。但对静液柱压力降低的绝对值随井深 的增加而增加， 只是增加的趋势迅速减缓 （见图1） 。 3.3降低循环压耗， 对井漏起到缓解作用 微泡沫钻井液具有很好的润滑性， 能大幅度降低 循环压耗， 从而降低井下漏层所受动压， 使井漏得到缓 解。室内实验表明， 微泡沫钻井液与其基液相比， 可降 低循环压耗30～50， 该效果在深井施工中更明显 （见图2） 。 3.4 “气锁” 效应增大流动阻力， 使井漏得到有效控制 微泡钻井液在流动过程中产生的毛细管附加阻力 石油与钻掘工程 40 2020年第12期西部探矿工程 形成 “气锁” 效应。该 “气锁” 效应可叠加， 导致该钻井 液在漏失通道中流动阻力大幅增加， 相当于提高了漏 层的承压能力。该 “气锁” 封堵效应对阻止井漏的进一 步发生起到至关重要的作用。 地 层 第三系 白 垩 系 K12a13-c K1aa12 K1-nc2 Pz 底深 （m） 104 478 636 707 746 岩性描述 砂与泥岩互层， 砂砾岩夹泥岩 棕红色泥岩夹浅灰色粉砂岩 上部厚层灰色泥岩夹薄层灰色细砂岩； 下部灰色砂砾岩， 砂岩夹 薄泥岩 厚层砂砾岩， 夹薄层灰色泥岩 灰色白云岩 钻井预防 防塌、 防漏、 防喷 （盐水层） 防塌、 防漏 防漏 防漏、 防溢流 防漏、 防溢流 表1ZBS区块地质分层表 图1静液柱压力降低率随井深变化图 4形成适应漏层钻井的微泡钻井液配套施工方案 4.1优化易漏层段钻具结构 根据井下地层情况， 不同井段选择使用 “单二” 钻 具结构和 “无扶” 钻具结构， 降低施工阻力， 提高施工安 全性。 4.2优化微泡钻井液泥浆性能 从表2可以看出， 微泡钻井液与常规钻井液性能对 比， 流变性好， 能满足携岩要求。表3可以看出微泡钻 井液润滑性能更优。 4.3优选适应性强的微泡钻井液配方 转化以前调整好基浆的性能， 粘度保持在55～65s 左右；均匀加入TSB-2， 100kg/循环周， 密度保持在 0.93～0.98， 粘度 65～100s。准备 20m35～6的预水 化坂土浆， 加降滤失剂护胶。如果有渗漏， 泥浆中可以 加入一些随钻堵漏剂和超细CaCO3。稳泡效果不好可 以干加0.1 XC或HV-PAC。 综合考虑悬浮携岩、 井眼清洁、 润滑防卡及井眼稳 定等要求， 形成最终微泡钻井液配方4土粉 0.2 Na2CO30.1NaOH0.1～0.2XC0.3IND30 0.5Na-HPAN0.1～0.3CMC-MV0.1～0.2 图2漏速随井深变化图 41 2020年第12期西部探矿工程 PAC1NFA250.25～0.5TSB-2。 5现场应用情况 5.1完成井堵漏情况统计 ZBS区块井油层埋深浅， 裂缝性地层极易发生漏 失， 正常堵漏难度大。2019年该区块施工3口井， 均发 生较大漏失 （见表4） 。 ZBS-10井漏失共计7次，通过微泡钻井液的使 用， 均能在出现漏失后一次完成堵漏， 单次漏失堵漏 次数降低0.8次 （见图3） 。 ZBS-10井单次漏失量减少 19m3， 口井漏失次数 增加 的同时总量减少13.9m3（见图4） 。 5.2完成井施工井漏时间统计 ZBS-10井漏失层位多， 共计发生7次井漏， 通过 微泡钻井液的优选使用， 配合防漏措施， 有效遏制恶性 漏失的发生， 堵漏时效和成功率明显提高， 单次漏失损 井号 ZBS-5 EZBS-1 平均 ZBS-10 平均 漏失井深 （m） 738 830 868 353 625 473 526 534 570 589 659 746 漏失次数 3 2 2.5 7 7 堵漏次数 1 2 4 1 1 1.8 1 1 1 1 1 1 1 1 单次漏失泥浆 （m3） 8 139 135.6 130 16.2 47.64 18.5 39 10.5 35.5 23 36 38 28.64 口井漏失泥浆 （m3） 282.6 146.2 214.4 200.5 200.5 备注 正常堵漏 打水泥一次 正常堵漏 正常堵漏 表4完成井堵漏分数据对比表 钻井液类型 微泡钻井液 常规钻井液 泥饼 （mm） 0.3 0.5 摩擦系数 0.124 0.256 表3不同钻井液润滑性指标对比表 钻井液 类型 微泡钻井液 常规KCl钻井液 密度 （g/cm3） 0.96 1.1 粘度 （s） 72 65 FL （mL） 5.6 6 pH 8 8 PV （mPas） 25 22 YP （Pa） 21 10 切力 （Pa） （10′/10″） 5.0/8.0 2.0/5.0 表2不同钻井液性能对比表 失时间降低4.13h， 相比常规钻井液堵漏单次节约时效 23.28 （见图5） 。 6所取得的成果及创新点 6.1取得成果 （1） 通过微泡钻井液的优选， 并配套使用适应漏层 钻井的工程、 泥浆配套施工方案， 实现了裂缝性油藏有 效防漏和高效完成堵漏的目标。 （2） 根据现场实践统计， 单次堵漏成功率达100， 单次堵漏时效提高23.28。 （3） 单次漏失量降低19m3， 降低39.88。 6.2创新点 （1） 微泡钻井液在ZBS区块浅井易漏层的首次成 功使用。 （下转第45页） 42 2020年第12期西部探矿工程 （2） 应用MATLAB先进的控制算法以及控制策 略， 使控制系统的响应时间小于 10s， 控制精度达到 了0.2MPa； （3） 自动控制软件通过现场试验， 验证已经达到基 本要求， 但还需要通过现场试验对其进行不断的改正， 使其更加完善， 满足精细控制压力钻井的需求。 参考文献 [1]赵国珍,龚伟安.钻井力学基础[M].北京石油工业出版社, 1988. [2]辜志宏,王庆群,刘峰.控制压力钻井新技术及其应用[J].石油 机械,2007,351168-72. [3]袁恩熙.工程流体力学[M].北京石油工业出版社,2000. 图4试验数据曲线 （上接第42页） （2） 实践形成防漏堵漏的微泡钻井液配方和配套 施工方案。 （3） 利用微泡钻井液的优异性能成功实现漏层防 漏和快速堵漏， 实现了易漏层施工中井漏复杂快捷处 理， 确立了在易漏层施工方面处于各区块领先水平。 参考文献 [1]张海忠,张蔚,牛春,周红东.微泡钻井液技术在中科气田的运 用[J].西部探矿工程,201810. [2]王洪军,焦震,郑秀华,夏伯如.大庆油田微泡沫钻井液的研究 与应用[J].石油钻采工艺,20075. [3]马文英,周亚贤,苏雪霞,郭建华,王依建.可循环微泡沫钻井 液的性能评价与应用[J].中外能源,20137. 图3施工井漏失和堵漏次数对比图 图4施工井漏失泥浆量分情况统计图 图5施工井漏失数据分情况统计图 45