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第2 8卷 第 4期 2 0f 1 年7月 钻井液与完井液 DRI LLI NG FLUI D COM PLETI ON FLUI D V 1 ． 28 NO ． 4 文章编号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 1 1 0 4 0 0 3 6 0 4 水包油钻井液在 N P 2 3 ． P 2 0 0 2井五开井段的应用 韩立胜 ， 张家义 ， 崔海弟 ， 马杰 ， 刘相甫 ， 黄达全 2 ， 凌红军 1 ． 冀东“ H L 口 分公司勘探 F 发建设项目部，河北唐海 ； 2 ．渤海钻探泥浆技术服务分公司， 津 摘要NP 2 3 一 P 2 0 0 2斗为开发7 k - ，钻井目的为高效开发南堡 2号构造潜山老堡南 l断 油域 、 计 曰的层 井饯 高达 1 7 0。 c ，地 层压 力系数在 0 ． 9 9 1 ．0 1 之 问，稍 有波动就会发 生溢流或井塌 ，同时小 井 小平 钻斗对 钻井液的斗哏净 『 匕 和携砂能力要求高， 因此决定使用密眨为0 ．9 4 0 9 6 g ／ c m 的水包油钻斗液进行欠平晰钻斗托工 字内安瞳 对水包 油钻井液的配 方进行 了优选。现场施 工表 明 ，该体 系满足 了井下砘工要求 ，顺利 解决 了抗温 、挎 问题 ，保证 了井下安全 ，实现 了欠平衡钻井施工，欠压 3 ～4 MP a ，顺利 害现 了南堡油 田的勘探开发 目的 关键词水 包油 钻井液 ； 抗高温 ；欠平衡钻 井 ；防止地层损害 ； 南堡油 田 中图分类号 T E 2 5 4 ．3 文献标识码 ．A NP 2 3 一 P 2 0 0 2井是南堡 油 田 2号构造潜 山老堡 南 l 断块构造较 高部位的第 2 r j 潜山水平井。该井 完钻井深 5 1 5 0 1 “11 ，最大井斜角为 9 0 ． 2 。 ，水平位 移 为 2 2 0 0 ． 2 4 m，水平段长 1 7 0 1 1 3 。该井五开采用 密度为 0 ． 9 4 ～0 ． 9 6 g ／ c m 的水包油钻井液进行欠平 衡钻井施 1 _ ，钻 至井深 4 9 3 3 m发现较好的油气 乐并成功点火 ，最大 瞬时气体流量 为 1 3 6 5 1T I ／ h； 继续钻进至井深 4 9 3 5 1T I 进行第 2次点火后 ，保持 3 ～4 MP a的井 u同压 ，安全顺利进行久平衡钻进 ， 气体流 量保持在 2 0 0 4 0 0 1 1 1 ／ h ，火焰高度一直保 持 任 2 m 以上 ，连续 点火钻 进时 间超 过 6 0 h ，足 冀东油f1 j 白2 0 0 7 年开始实施欠平衡钻井丁艺以来， 首j 欠成功实现的控 钻进 。 1 。 1 地质概况 NP 2 3 一 P 2 0 0 2井 主要 目的层 段奥 陶系 4 0 9 5 ～ 4 1 2 5 m，未穿 为碳 酸盐岩储层 ，裂缝发育 ，具有 孔 隙一 裂缝 双重 介质 ，非 均质性强 ，基 质有 效孔隙 度 为 0 ． 8 8 ％ 1 4 ． 8 2 ％，平 均 为 3 ． 5 8 ％，渗 透 率 为 0 ． 3 4 X 1 0 ～5 8 ． 3 51 0 m ， 平 均 为 1 6 ． 9 41 0 la m ； 其顶部 为灰 白色 泥质灰岩 ，下部为深 包 、 褐灰色块 状灰岩 ，地 温梯度为 3 ． 6 9 ～3 ． 8 7 。 C ／ 1 O 0 m，平均为 3 ． 7 7。 C／ l O 0 1 3 ．1 ， 目的层 扑底 温度 超过 1 5 0 D ，地层J 力系数为 0 ． 9 9 ～ 1 ． 0 1 。 陔“段的 钻进过程中，使用常规的钻升液容易发生高温流变 性差 、漏失及储层伤害等问题 ，【 大 i 此 决定采j _} J 水包 油钻井液体系。 2 工 程 概 况 NP 2 3 一 P 2 0 0 2井井身结构为 西6 6 0 ． 4 mm2 5 8 1 1 “1 5 08 mm 2 5 6 m J 西4 4 4． 5 mm x 1 8 03 m 3 3 9 ． 7 mm x 1 8 0 3 1T I 3 1 1 ． 1 mm x 4 0 0 3 1 Y l 西2 4 4． 5 mm x 3 9 9 8 m 2l 5 ． 9 mm 4 8 7 5 m 1 7 7 ． 8 mf n 3 7 9 9～4 8 7 3 11 1 l 5 2 ． 4 ff l lT l 5 1 5 0 1 T I 裸 眼完井 。五歼钻具结构采 倒装式。 3 钻井液技术难点 1 目的层奥陶系 1 2 6号地层温度为 1 5 0。 C， 陔 第～作者简介 韩立胜，高级工程师，1 9 7 4 - A，1 9 9 6年毕业于石油大学 华东 钻斗工程专业 ，现在尊 东 田 事 钻井工作 地址 河北省唐海县冀东油田勘探开发建设项目部 ； 邮政编码 0 6 3 2 0 0；电话 0 3 1 5 8 7 6 3 9 2 4； E -ma i lhi s 20 06 p e t r o c hi na c O m ． c n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 8卷 第 4期 韩立胜等 水包油钻井液在NP 2 3 一 P 2 0 0 2 井五开井段的应用 3 7 层以下温度高达 1 7 0。 C，水包油钻井液在高温下极 易发生乳化失效产生分层 ， 如何解决抗温性是关键 。 2水平钻进井段井眼小 ，斜度大 7 0 。 ～9 0 。 ， 必须解决井眼净化和携砂问题 ，以及振动筛 的跑浆 和满足地质岩性录井等问题。 3奥陶系顶 面为地层不 整合 面，岩溶作用强 烈 ，钻 进过 程 中易 发生 漏失 。邻 井 L P N1 井 在使 用密度为 1 ． 0 8 ～ 1 ． 1 1 g ／ c m 的海水 聚合 物钻井液钻 至井深 4 0 3 6 ． 3 7 m处时发生井漏 ，漏失 4 8 m 钻井 液。NP 2 8 2井使用密度为 1 ． 0 3 ～ 1 ． 0 4 g ／ c m 的抗高 温钻井液钻至井深 4 8 7 5 ． 2 1 m 奥陶系顶部 处时发 生井漏 ，漏失 1 6 4 ． 0 5 m 钻 井液。NP 2 8 0井使用密 度为 1 ． 0 5 ～ 1 ． 0 6 g ／ c m 的抗高温钻井液 ，钻 至井深 4 4 9 7 ． 6 3 m处发生井漏 ，漏 失 2 4 ． 4 4 IT I 钻井液 ，钻 至井深 4 7 8 i m循环起钻 电测前共漏失 5 0 3 m 钻井 液 。该井 目的层压 力系数为 0 ． 9 9 ～ 1 ． 0 1 g ／ c m ，根 据 以上情况决定采用欠平衡钻井 ，要求水包油钻井 液 的密度为 0 ． 9 4～0 ． 9 6 g ／ c m ，密 度窗 口窄，调整 困难 ，容易发生井漏和溢流。因此 ，防漏堵漏 以及 防止溢流是钻井液施工 的重中之重。 4 钻井液配方的优选与确定 4 ． 1 油水比的确定 为 了适应探 井钻探 对低荧 光 的要 求 ，主要 以 白油为油相 ，对水包油钻井液的不 同油水 比配方进 行优选实验 ，结果见表 I 。根据表 1 中的数据 ，并 结合设计中的密度要求，最终确定采用的油水比为 4 0 6 0 表 1 水包油钻井液体系的油水比调整实验 4 ． 2 配方优选 针对技术难点 ，通过优选抗温材料 ，将抗温性 提高到 1 5 0。 C 以上 ； 同时应用流型调节剂、抗高温 携砂剂 和增黏剂调整动塑 比为 0 ． 4 ～0 ． 6 P a ／ mP a S ， 以解决水平段施工岩屑的携带和悬浮 ； 加入抑制剂 提高井壁稳定性 ，达到保护储层 的 目的。实验配方 如下 ，性能评价结果见表 2 。 4 0 ％ 白油 2 ％主乳化剂 1 1 ． 2 ％辅乳化剂 2 l 0 6 0 ％ 胶液 0 ． 6 ％增黏剂 2 ％高温稳定 剂 2 ％ 降滤失剂 2 0 6 0 ％ 胶液 O ． 6 ％增黏剂 3 ％高温稳定 剂 3 ％ 降滤失剂 3 0 6 0 ％ 胶 液 0 ． 9 ％ 增黏 剂 0 _ 3 ％xC 3 ％ 高温稳定剂 3 ％ 降滤失剂 4 0 6 0 ％胶 液 0 ． 9 ％增 黏齐 0 0 ． 3 ％XC 3 ％ 高温稳定剂 3 ％降滤失剂 1 ．0 ％有机锌 0 ．2 ％缓 蚀剂 1 ％抑制剂 0 ． 5 ％ 抗高温携砂剂 表 2 水包油钻 井液 的优选实验 注 凡 H T 在 1 5 0 。 C、7 2 h下测定。 由表 2可知 ，当油水 比一定时 ，增加 降滤失剂 和高温稳定剂的加量可以使水包油钻井液的滤失量 降低 、动塑 比升高 、携带岩屑 的能力增强，但 2者 加量提高到 3 ％后 ，钻井液的滤失性能和携岩能力 还达不到要求 ； 在胶液 中加入 XC 见 3 配方 ，滤 失量和 1 5 0。 C 下高温高压滤失量都很低 ，动塑 比大 幅提高，有利于满足水平井的携 岩要求 ； 加入有机 锌 、缓蚀剂 、抑制剂 ，特别是加入抗高温携砂剂后 ， 虽然钻井液 AP I 滤失量略有增加 ，但在 1 5 0。 C 下老 化后 ，滤失量降低 ，动塑 比升高 ，有利于水平井 的 储 层保护 和钻井施 工。因此 ，初 步确 定 4 配方为 NP 2 3 ． P 2 0 0 2井五开井段水包油钻井液的配方 。 4 ． 3 性 能评价 4 ． 3 ． 1 抑 制性 选取冀东油田明化镇组粒径为 2 ． 8 0 ～3 ．2 0 m m 的岩心 ， 在清水 、 3 、 4 配方 中高温滚动后 1 7 0。 C、 1 6 h过孑 L 径为 0 ． 4 5 mm的筛 的岩心回收率分别为 6 ． 6 ％、1 1 ． 6 ／0和 5 4 ． 0 ／0。 由此说明 ，体 系中各种外 加剂抗高温 l生能好 ， 抑制泥页岩水化分散 的能力强 ， 能够有效地保护井壁的稳定。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 8 钻 井 液 与 完 井 液 4 ． 3 ． 2 抗温性 4 配方钻 』 f 液在不 同条件下老化后的性能 表 3 。 由表 3可知 ，随着 温度 升高，水包油钻井液的 滤失量变化不大 ； 尤其是在 1 8 0。 C 下老化 2 4 h后 ． 动塑 比降低为 0 ． 3 3 P a ／ mP a S ，能够有效地携 带岩 脂 、清沽井眼 ，有利于水平井的现场施T 。 表 3 水包油钻 井液 4 的抗温性能评价 汴 凡 H T 1 5 0。 C、7 2 h下测 定 4 ． 3 ． 3 油层保护效果 取冀东 油 『 u 东 营组 岩心 ，测得岩 心在抑 制性 钻升液 、聚合物钻井液 、有机硅钻井液和水包油钻 』 } 液 4 酣方 中的渗透 率恢复值分别 为 4 7 ． 9 ％、 6 3 ． 4 ％、7 5 ． 1 ％ 和 9 2 ． 0 ％。南此可知 ，在相 同的实验 条件下 ，水包油钻井液的渗透率恢复率最高 ，比有 机硅钻井液高⋯近 1 7 ％，说明水包油钻 井液更能够 抑制液相干 I古 ] 相的侵入 ， 减少钻 』 } 液埘储层的损害。 上述性能评价结果可知 ，4 水包油钻井液高 温稳定性好 ，滤失量 、密度小 ，抑制能力 、携带 鸠能力强 ， 此确定 4 配方为现场施 l 配方。 继续搅拌 。 2 第 2次配 1 O 0 I l l 钻 液 4 0 1 1 1 h油 、6 0 1 1 3 胶液 在 5 、6 罐用同样方法配制 1 O 0 m 水位汕 钻井液，储存于地面循环罐 3 罐和4 罐，、 将 2次配制的 3 5 0 I n 水包油钻“液充分循 ， 加入 1 ％有机锌 、0 ． 2 ％ 缓蚀剂干 1 ％ 抑制剂 f s i- 充分搅拌 ，蒯整性能至没汁要求 5 ． 2 替 浆 配制 1 0 m 隔离液 ，替浆前泵人 制好的隔离 液 ，然后再泵入水包油钻 ， 卜 液 ，州m ] 4 t - 放掉 片 { t 的清水 ， 隔离液返至讣 时 ， 停 t k 4 4 f- 放缱0 循环 ， 存循环过程巾测量钻井液 P t - ％，根据性能补充处理 刹 ，使性能达到设计要求 5 ． 3钻井液维 护处理 原则 ①正常钻进过程巾以补 充水包油钻外液为主， 维持钻井液的消耗。②采刖少量多次的力 ‘ 式向循环 钻井液中加 入增黏剂 、X C以及适覃 I L 的携砂粉 ，维 持钻井液动塑比大于 0 ． 4 P a ／ mP a S 、 I ． 黏度为 5 0 ～ 6 0 S 、p H值为 1 0 ～ 1 1 ． 及时 I lL - 川 1 水 比，补 充 h油 和乳化 刹，控制 i l I 水 比 4 6 进时充分利用 例摔设备，清除有害 十 H ，维持水位 油钻外液的较低密度 ； 提高衔度 ， j 适 J 』 』 f 人水胶液， 降低密度 n f 适量加入 汕干 乳化刹 施 I l 进 加入 1 ％ 仃机锌 卡 I 1 0 ． 2 ％缓蚀 剂，以利 丁俅持 水也 油钻井液的热稳定性 。五 J 卜 段钻计液 能 丧 4 5 现 场 应 用 5 ． 4 钻 井液施 一 I 情况 朋 四 J F 中途 完钻钻 井液钻水 泥塞至套管鞋 前 I 11 1 ，把地向循环罐及各 个管线清理二 f 净，用清水 将 筒 的钻井液 部替⋯，准备 6 个储存水包油 钻升液的储备罐 2 4 0 m ， 测量地面循环罐的 寸 ， 计算 { 每个循环罐的有效体积 ， 5 ． 1 水包 油钻井液 的 己 制 1 第 1次配 2 5 0 m 钻井液 1 0 0 1T I 白油 、1 5 0 m 胶液 ，彳 F 5 、6 罐配 白油乳化液 1 0 0 I n ，加 入 2 ％ 主乳化剂 、 1 ． 2 ％辅乳化剂 ， 充分搅拌。存 2 、 3 、4 罐配胶液 共 1 5 0 IT I ，加入 0 ． 9 ％增黏剂 、 0 ．3 ％X C ，搅拌 2 4 h ，使其充分溶解。然后用配浆 泵将配好 的胶液和乳化油混和均匀 ，加入 3 ％ 稳定 利和 3 ％降滤失剂 ，充分搅拌均匀后测性能，并将 配好的水包油钻井液分别储存于水包油储存罐里， 钻 井液 的密度 为 0 ． 9 4 g ／ c m ，黏 为 5 2 S ，f仵 切力 为 2 ／ 3 P a ／ P a ，AP I 滤火量 为 8 mL ，泥饼 _l』 J 瞍 为 0 ． 2 mm，p H 1 卣 1 0 ， 、 1 【 1 、 Ⅲ 、 I 1 f】 、 “ 、 渎值 分 别 为 4 8 、3 0、2 3 、1 5 、4 、3 ，油 水 比 3 6 6 2 ，闻相含世 为 2 ％． ．钻进至升深 4 8 8 0 I T I 『 1 l f ， 短程起 下钻 2 0 拉 测得 无后效 ，起钻换 定 向钻 J ． 在钻进过程 中由 r高温和剪 的作川 ， 蚪液g不 。[ 1 和切力 降低 ，及f I寸 补充 XC和增 黏剂。加 入 0 ． 5 ％ 抗高温携砂剂，保持动 比为 0 ．4 ～0 ． 5 P a ／ m P a S 定向钻进至外深 4 9 3 3 m时 ，外 内返 液量增 加 ， 4 9 3 0 ～4 9 3 2 m井段全烃值为 2 ． 5 3 ％～ 1 1 ． 2 0 ％， C1 含量为 l 0 ． 0 6 3 ％，外底循环温度为 l 3 8。 C，返⋯ 液量增加 1 0 IT I ，钻井液 』 J 密度为 0 ． 8 7 g ／ c m 火 井节流 ，采片 { 欠平衡钻进 ，J IIJf { 1] 点火 ，火焰 怙黄 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 8卷 第 4期 韩立胜等 水 包油钻 井液在NP 2 3 ． P 2 0 0 2 井五开井段 的应用 3 9 注 凡 T 在 1 4 0。 C 下测定 ； 为海水。 色 ，高达 6 m，套管压力由 2上升到 8 ． 5 2 MP a 。配 浆 5 0 1 T I 4 5 0 k g增黏剂 1 5 0 k g XC I 5 0 0 k g高温 稳定剂 1 5 0 0 k g降滤失剂 5 0 0 k g有机锌 5 0 0 k g 抑制 剂 1 0 0 k g片碱 ，将钻井 液密度提高 到 0 ． 9 6 g ／ c m ，保持套管压力为 3 ～4 MP a 。钻进过程 中发 现 轻微漏 失 ，逐渐 把钻井 液密度 降至 0 ． 9 4 g ／ c m ， 并 维护钻 井液性 能。欠 平衡钻进 至井 深 5 0 7 1 m， 此时钻井液人 口密度为 0 ． 9 4 g ／ c m ， 出 口密度为 0 ． 8 0 g ／ c m ，同时钻井液槽面有大量原油溢出。气测结果 是 5 0 7 1 ～5 0 7 4 m井段 全烃 值为 6 ． 6 9 ％～9 8 ． 8 1 ％， c1 含量为 8 2 ． 0 5 3 ％，从泥浆罐排 出原油近 3 0 0 m 。 由于井底循环温度达到 1 7 3。 C，定向井仪器不能工 作 ，压井起钻。 配制 1 0 0 m 密度为 1 ． 0 3 g ／ c m 的压井液 2 0 0 0 k g S MP - I 2 0 0 0 k g S P NH 2 0 0 0 k g白油 5 0 0 0 k g 超细钙 石灰石 3 0 0 k g增黏剂 2 0 0 k g片碱 ，压 井未成功 ，套管压力升至 8 ． 5 MP a 。关井 ，将地 面 循环罐里 的水包油钻井液全部替 到水包油储备罐 ， 再配制 2 0 0 m 密度为 1 ． 0 8 g ／ c m 的压井液进行压井。 起钻 ，简化钻具结构 ，下钻到底循环 ，继续欠平衡 钻进 ，钻 井液密度 为 0 ． 9 8 g ／ c m 、黏度 为 6 2 S 。钻 进 中突然钻具放空 5 m 5 0 8 7 5 0 9 2 m ，漏失量 加大 ，漏速最大达 3 5 m ／ h ，钻至井 深 5 1 2 0 m时 ， 钻井液全部漏完，改用密度为 1 ． 0 3 g ／ c m 抗高温钻 井液边漏边钻 出口流量为人 口流量的 5 0 ％，顺利 钻进至完钻井深。 6 结论 及 建议 1 ． 水包油钻井液具有较强的热稳定性 、 润滑性 、 抗污染 能力和携岩效果 ，钻井液密度可调 ，起下钻 畅通无阻 ，保证了井下安全 ，真正地实现了欠平衡 钻井施工。 2 ． 水包油钻井液所用处理剂品种少 ，便于配制 和维护处理 ； 对地质录井影响较小 ，便于洗砂和辨 别岩性 ，利于确定储层。 3 ． 水包油钻井液密度低 ，滤失量小 ，在欠平衡 技术的基础上，更利于发挥保护储层的作用。 4 ． 水包油钻井液属于低密度 、低固相钻井液体 系，因此使用该体系作业时 ，建议使用高频振 动筛 ， 筛布的孔径小于0 ． 1 2 5 m m， 现场应配备 2台处理量 大于 4 0 m ／ h的离心机 ，有利于清除有害固相 。 5 ． 新配制 的水包油钻井液在循环 1 ～2周 时最 好不经过振动筛 ，以防振动筛跑钻井液 ，待处理剂 经高温剪切充分溶解后，再使用振动筛。 6 ． 加干粉处理剂时 ， 必须在混合漏斗慢慢加入 ， 切忌加入速度过快 ，造成堵泵或堵定 向井仪器 。 7 ． 循环罐必须密封，防止挥发和进入雨水，影 响钻井液性能的稳定。 8 ． 准确测量钻井液性能，监测油水 比，根据性 能变化 ，及时补充处理剂 ，保持钻井液 l生能稳定 。 参 考 文 献 [ 1 】 柴金鹏，成效华 ． 欠平衡水平井王平 1 井饱和盐水水 包油钻井液技术 f J ] ． 钻井液与完井液，2 0 0 2 ，1 9 4 2 9 ． 3 0 ． [ 2 】 张高波，徐家 良． 抗高温低密度水包油钻井液在文古 2 井的应用 [ J 1 ． 钻井液与完井液，2 0 0 2 ，1 9 3 3 0 3 2 ． 收稿 日期2 0 1 1 ． 0 2 ． 1 0 ；HG F 1 1 0 4 N4 ；编辑王小娜 ， 1 1 0 1 l l O 2 4 2 2 2 2 0 O 0 0 0 O 0 O 2 2 0 O 8 5 4 4 4 6 9 9 9 1 5 6 6 6 6 6 0 0 O 0 0 O O 0 0 0 8 9 1 3 6 4 5 5 4 5 0 0 0 0 0 6 5 5 6 5 0 O 0 0 O 如 如 0 O 0 0 O 0 0 5 0 5 0 2 0 O 0 2 6 2 2 2 2 2 l 4 4 4 6 4 8 3 9 9 9 9 9 9 0 O O 0 0 0 O l ∞ 印 6 8 7 7 4 2 3 3 3 3 3 3 5 0 4 6 O 7 舌 卯 4 4 4 4 5 5 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
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