石南油田气层水平井钻井完井液研究与应用.pdf

第 2 6卷 第 2期 2 0 0 9年 3月 钻 井 液 与 完 井 液 DRI I I 1 NG FL UI D C MPL ETI ON F I UI D Vo 1 ． 2 6 NO ． 2 M a r ． 2 0 0 9 文 章 编 号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 0 9 0 2 0 0 9 7 0 3 石南油 田气层水平井钻 井完井液研究与应用 朱峰 何勇 吴义成 余进 张希勋 付超胜 西部钻探 克拉玛依钻井公司泥浆技术服务公 司， 新疆克拉玛依 摘 要 针对 水平 井 储 层 保 护 问 题 ． 结 合 石 南 油 田 气 层 盐 敏 特 性 ， 水 平 井 钻 井 完 井 液 选 用 无 固 相 盐 水 水包 油 钻 井液 。 通 过 对钻 井 液 用 水 矿 化 度 的 调 整 、 配 方 的 优 化 与 评 价 ， 形 成 了适 合 该 区 的 完 井 液 方 案 ， 并 成 功 应 用 于 S NHW4 0 1井 三 开 水平 段 。现 场 应 用 结 果 表 明 ， 无 固相 盐 水 水包 油钻 井液 具 有 很 强 的抑 制 性 和 稳定 性 ， 抗 盐 能 力和 悬浮携屑能力强， 井壁稳定， 起下钻、 下筛管正常， 能够 满足 水平段施 工的要求 ， 并有利 于储层保 护， 特别 适用于 气 层 的保 护 ， 该 钻 井 液 应 用 井 I UHW4 0 1井 和 DX1 8 0 5井 的 日产 气量 均超 过 l 01 0 r i l 。 。 关键 词 水 包 油钻 井 液 ； 盐水 ； 防 止地 层损 害 ； 井 眼稳 定 ； 水 平 井 ； 天 然 气 中 图分 类 号 TE 2 5 8 文献 标 识 码 A 由于水平井 储层 段 长 ， 对 油气 层 的保 护 要求 较 高 ， 特别 是天然气 水 平井 ， 对 钻 井 液污 染 敏感 ， 一 旦 被 污染 ， 很 难恢 复 。因此 ， 自 2 0 0 7年开 始 ， 结 合石南 油 田气层 水平井 的情况 ， 从 储层 特点 出发 ， 开展 了水 平井钻井 完井液 的优化 与应用研 究工作 。 1 储 层 特性及 其损 害 因素 石南 4井 区 目的层 三工 河 组 J 储 层 岩性 为 中 、 细砂 岩 ， 地 层 孔 隙度 为 3 ． 4 0 ％～ 1 4 ． 8 1 ， 平 均 为 1 0 ． 8 9 ％ ， 渗 透 率 为 0 ． 0 11 0 _ 。 ～5 6 ． 9 11 0 一 。 m ， 平均 为 0 ． 6 8 1 0 _ 。 m。 ； J 储 层 孔 隙 度 为 7 ． 0 ～ 1 6 ． 2 ， 平 均 为 1 2 ． 6 8 ， 渗透 率 为 0 ． 1 1 1 0 _ ～1 3 ． 71 0 一 m ， 平均 为 1 ． 2 01 0 ～ m ， 属 低孑 L 、 低渗储 层 。前 期 完成 的 2口直 井 用 聚合 物 钻 井液 ， 通过实 施欠平 衡钻井作 业进行储 层 保护 ， 平 均 日产气 量 为 1 ． 6 1 0 ～2 ． 1 9 1 0 m。 ， 没 有 达到 设 计产 能 5 1 0 m。 ， 钻井 工作 随之暂停 。 对 石南 4井 区三工河组地 层岩 心敏感 性 的评 价 结果表 明 ， 该 区块储层 盐敏感性 中到强 ， 其 临界盐 度 为 2 6 g ／ L， 要求与储 层 接触 流 体 的矿 化 度 为 6 ～ 2 o g ／ I ， ， 在评 价实验 中随 着流 体矿 化度 增 加 ， 岩心 的 渗 透率恢 复值 由 6 3 ％升到 7 8 。 2 钻 井 液配 方优 选 2 ． 1 钻井完井液配方优选思路 选 用的完井液 矿化 度应 控制 为 1 5 ～2 O g ／ I ； 用 无 固相 钻井 液 ， 以减 少 固相 进入储 层 ； 用 甲酸盐 作加 重 剂增 强钻井 液 的抑 制性 ， 防止 储 层 黏土 膨胀 造 成 损 害 ； 降低钻井 液 滤 失量 ， 严 格 控制 液 相侵 入 储层 ， 并 加入解 水锁 剂 ， 防止形成 水锁 、 水 敏等 损害 。 2 ． 2 配浆水选择与矿化度调整 选 取该 区块地 层 水作 为 配浆 用 水 ， 采用 甲酸 盐 调 整矿化 度 ， 如表 1 所 示 。 表 1 石南水中加入 不问量 的甲酸钠矿化度变化情况m g ／ L 注 水 样 中 K 、 S O 一、 C 3 和 H离 子 含 量 均 为 0。 通过 室 内实验 ， 最 终确 定无 固相盐 水 水包 油钻 井 液配方 如下 。 1 石 南水 0 ． 5 ％X C5 抗盐 降 滤失 剂 2 改性 淀 粉 5 ～8 润滑 剂 2 0 ～3 O 柴油 2 氧 化沥青 粉 5 P HT0 ． 6 乳 化剂 2 Qcx一 1 1 0V o ～l 2 甲酸钠 2 ． 3 钻 井液性 能评价 1 流 变 性 能 。选 取 该 区 块 常 用 聚 磺 钻 井 液 2 、 钾 钙基钻 井液 3 进行对 比评价 。不 同钻 井 液性能评 价见 表 2 ， 表 中配方如 下 。 第一作者简介 朱峰， 工程师， 2 0 0 8年毕业于西南石油大学石油工程 专业， 现在从事泥浆技术研究工作。地址 新疆克拉玛 依 白碱 滩 西部 钻探 克 拉 玛依 钻 井公 司 泥 浆技 术服 务 公 司 ； 邮政 编 码 8 3 4 0 0 9；电话 0 9 9 0 6 8 0 0 2 5 3 ； E ma i l x j z f 2 0 0 8 1 6 3 ． c O N 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 9 8 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 0 8年 3月 2 4 膨润 土 0 ． 2 Na 2 C O。 0 ． 2 Na OH 0 ． 4 ～ 0 ． 6 FA3 6 7 0 ． 3 ～ 0 ． 5 ％ J T8 8 8 0 ．3 ～ 0．5 NPA N 3 ～ 4 SM P一 1 3 乳化 沥青 l 润滑剂 3 4 膨 润土 0 ． 3 Na C O 。 3 RS T F 1 0 KCI 0 ． 5 F A一 3 6 7 3 PHT0 ． 5 9 ／ 6 KOH 0 ． 3 Ca O ． 8 L V- CMC十0 ． 5 MF G3 天 然 沥青 1 2 O C 表 2 不 同配方钻 井液性能对 比 注 老化条件 为在 l O O。C下热滚 1 6 h 。 由表 2 可 以 看 出 ， 无 固相 盐 水水 包 油 钻 井 液 配 方 1 具 有 一 定 的初 切 和 终 切 ， 流 变性 好 ， 滤 失 量 小 ， 有 良好 的润 滑性 和悬 浮携砂 能 力 ， 可 使用 甲酸 盐 调节 密 度 ， 满足 了井 底温 度 达 到 1 0 0℃ 的水 平 井 施 工要 求 。 2 抑 制性 。采用准 噶 尔盆地东 部 双 1 井 井 深 为 1 8 4 7 r n处 水 敏 岩样 对 1 、 2 、 3 配方 在 1 2 0。 C下 热滚 1 6 h后 进行 抑 制性 评 价 。岩 屑 在 清水 中 的 回 收率 为 5 ． 0 ， 在 1 、 2 、 3 钻 井 液 配 方 中 分 别 为 7 2 、 5 7 、 6 4 ， 表 明无 固相 盐 水 水 包 油 钻 井 完 井 液 具有较 强 的抑 制性 。 3 抗 污 染性 。在 1 、 2 和 3 配 方 中分 别 加 入 5 的新 疆 夏子街 三 级膨润 土进 行抗 污 染试 验 ， 结 果 见 表 3 。从 表 3可 以看 出 ， 无 固相盐水 水包 油钻 井液 有 良好 的抑 制黏 土水 化分散 的能力 。 4 储 层 保 护性 能 。取 J S 层 位岩 心 岩 心 直 径 为 3 ． 4 1 c m， 长 度 为 1 5 ． 5 c m 进 行完 井 液 对石 南 储 层 岩 心污 染 程 度评 价 ， 实 验 温度 为 8 0。 C， 钻 井 液污 染 时 间 为 3 h ， 钻 井 液 循 环速 度 为 0 ． 6 m／ s ， 钻 井 液 循 环压 力 为 3 ． 5 MP a ， 岩心 围压 为 1 2 ． 4 MP a ， 岩 心 回压 为 3 ． 4 5 MP a 。污 染 前岩 心 渗 透率 均 为 2 ． O 2 1 0 址 m ， 1 、 2 和 3 钻井液污染后 ， 岩心渗透率分 别 为 1 ． 4 7 1 0 一 。 、 1 ． 1 5 1 0 ～ 。 和 1 ． 2 2 1 0 。ff m ， 渗透 率恢 复值 分别 为 7 2 ． 7 9 ／ 6 、 5 6 ． 9 ％和 6 0 ． 3 。结 果 表 明 ， 无 固相 盐 水水 包 油 钻 井 完 井 液 的 渗 透 率恢 复值高 于普 通 聚合物 钻井 液 。 表 3钻井液抗土侵试验 3 现 场 应 用 S NHW4 0 1 水 平井 位于 准 噶 尔盆 地 陆 梁 隆起 西 段 基东 鼻 凸石南 4井 区西 部 ， 完 钻 井 深 为 3 7 3 5 I T I ， 井 身结 构 为 r『 j 4 4 4 ． 5 mm 3 3 9 ． 7 mm 5 0 0 m 31 1 ． 2 mm 2 4 4 ．5 mm 2 9 9 0 m 2 1 5．9 ram r』 J 1 3 9 ． 7 ram x 3 7 3 5 m。三 开水 平 段 2 9 9 0 ～ 3 7 3 5 m 采 用 无 固相 盐 水 水 包 油 钻 井 完 井 液 施 工 。 转 化配 方如 下 ， 性 能见 表 4 。 石南水 0 ． 5 XC3 抗盐 降 滤 失 剂 1 ． 5 I V CMC5 PHT 1 O 柴 油 0 ． 6 乳 化 剂 2 ％氧化 沥青 粉 1 2 甲酸 钠 表 4 SN H W4 0 1井 水 平 段 钻 井液 性 能 转化 时， 按配方加 入各类处 理剂 ， 待 水化完 全 后 ， 混入 柴 油 ， 最 后 使 用 甲酸 钠 调 整 密 度 到 设 计 低 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 6卷 第 2期 朱峰 等 石 南油田气层 水平井 完井液研 究与应 用 9 9 限 ， 采 用 X C调整 流 变性 ， 用 P HT 和柴 油 调整 润 滑 性 。使用好除 砂器 和离 心机 2台 ， 及 时清 除钻 屑 ， 保持 钻井液 的无 固相 特性 ， 严 格 控 制钻 井 液 滤失 量 不 大于 5 mL。 S NHW4 0 1水平 井 三开 段 钻 井 液 性 能 稳 定 ， 水 平段 长 7 4 5 1 T I ， 纯钻进 时间为 8 9 ． 7 h ， 机械 钻速 达到 了 8 ． 3 m／ h 。三 开段 井 壁 稳 定 ， 井 眼 畅通 ， 起 下 钻 、 电测 、 下筛管 摩 阻 小 ， 施 工 顺 利 。钻 井 液 触 变性 好 ， 开泵压力激动 小 ， 密度 控制较 容易 ， 有 效 防止 了 目的 层 井漏 ， 保护 了储层 。S NHW4 0 1 井设计 产能 为 5 1 0 I T I 。 ， 系统 试 气 油 压 为 l 1 ． 5 3 MP a ， 套 管 压 力 为 1 3 ． 5 4 MP a ， 日产气 量为 2 5 ． 4 1 0 I T I 。 ， 日产油 量 为 2 4 ． 9 r r l 。 4 结论 1 ．无 固相 盐 水 水 包 油钻 井 液 有 很 强 的抑 制性 和稳定性 ， 易维护 ， 处 理简单 ， 抗盐 能力 好 ； 并且 携砂 建 殳 霸 汪 蹙 宣 受 萱 殳 鞍证受 效果好 ， 井壁稳 定 ， 起下钻 、 下筛 管正 常 ， 能够 满 足水 平段 施工 的要 求 。 2 ． 该 钻井液 在配制 时 没有加 固相 ， 施 工 中进 入 钻井 液 中 的钻 屑 等 固 相 颗粒 很 容 易 被 净 化 设 备 清 除 ， 可大大减 少 固相成 分进入储 层通 道 ， 有 利于储 层 保护 ， 特别适 用于气层 的保护 ， 后期采 用该 钻井 液完 成 的 L UHW4 0 1井 和 D X 1 8 0 5井 日产 气 量 均 超 过 1 0 1 0 I T I 。 。 3 ．该钻井 液 中含 1 0 9 ／ 6 左 右 的 柴 油 ， 泥饼 薄 韧 ， 滤 失量少 ， 润滑性 好 ， 井 壁稳 定 ， 能 够 减少 钻 井 液滤 液 向储层渗 透 ， 达 到保护储层 、 安全生 产的 目的 。 4 ．该钻井 液流变性 能 易调 控 ， 黏度 可 以控 制在 7 0 S以上 ， 动塑 比能够 控制 在 0 ． 5 P a ／ mP a S左右 ， 有 利于水平 井井 眼 清 洁 ； 初 切 、 终 切适 中 ， 有 利 于悬 浮 钻屑 ； 易 开泵 ， 有利 于防漏 。该钻 井液适 合 高压 喷 射 钻井 ， 提 高机械钻 速 。 收稿 日期 2 0 0 8 1 2 - 2 5； HGF0 9 2 A5 ； 编 辑 张 炳 芹 上 接第 9 6页 表 1 2 D S ． 3 0 2与 R H J ． 1 加入前后钻井液性能变化 井 深 lD F PV y P GP z FL 。 H K m g ／ c m。 s mP a S P a P a ／ P a mL ‘ 注 Kf 为加 入 DS - 3 0 2与 RHJ 一 1后 。 3 i t ． 识 1 ．悬浮乳 液 钻 井 液抑 制 性 强 ， 性 能 稳 定 ， 维 护 简单方便 ， 对 环境无影 响 ， 经过长 时 间在高 温下使 用 后 ， 钻井液气 味轻 。 2 ． 悬 浮乳液 钻井液 控制 地层 造浆 能 力强 ， 抑 制 防塌 能力强 ， 尤其是后期 钻井液 密度和 流 型易控 制 ， 井 径规则 ， 后 期作业 顺利 ， 有 利于保护 油气层 。 3 ．悬浮乳 液 钻 井 液试 验 井 的钻 井 液单 位成 本 较 同 区块使 用 聚合 物钻 井 液井 的 成本 少 ， 更 经 济实 用 。 4 ．加入乳化 石蜡 的钻 井液 易产 生 一定 量气 泡 ， 但不 影响泥 浆泵 的上 水 ， 循 环 2 ～3周 后 ， 气 泡逐 渐 减少 ， 还可加 入少量 消泡剂 ， 减少钻井 液中的气泡 。 参 考 文 献 [ 1 ] 鄢 捷年． 钻井 液工 艺学 [ M] ． 山东 石 油大学 出版 社 ， 2 00 1 [ 2 ] 徐同台 ， 王奎才 ， 门廉魁． 我 国石 油钻井泥浆处理 剂发 展状况与趋势 [ J ] ． 油 田化学 ， 1 9 9 5 1 2 1 [ 3 ] 李克向． 保 护油气层 钻井完井技 术[ M] ． 北 京 石 油工 业 出 版社 ， I 9 9 3 收 稿 日期 2 0 0 8 1 2 2 5； HGF0 9 2 A1 ； 编辑 张 炳 芹 n 蛐 3 2 4 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m