水包油钻井液在BZ28-1油田潜山地层的研究和应用.pdf

第 2 5卷 第 3期 2 0 0 8年 5月 钻 井 液 与 完 井 液 DRI LLI NG FLUI D COM PL ETI ON FLUI D Vo1 ． 2 5 NO ． 3 M a y 2 0 0 8 文章编号 1 0 0 1 5 6 2 O 2 0 0 8 0 3 ～ 0 0 3 2 ～ 0 4 水包油钻 井液在 B Z 2 8 1油 田潜 山地层 的研究和应用 何瑞兵 李立宏 李 刚 张荣 魏子路 1 ． 中海油天津分公司钻井部 ， 天津 ； 2 ． 中海油服油化事业部塘沽基地 ， 天津 摘 要 N8和 s 3井是为开发 B Z 2 8 1油 田剩余储 量而钻的 2口调整井。 因为该油 田油藏压力系数 已降至 1左 右， 而且 巳完钻 的开发井在钻遇潜 山地 层时均出现了严重漏 失， 决定 用低 密度水包 油钻井 液配合压 力控制钻 井技 术钻 N 8和 S 3井 1 5 2 ． 4 mm 井段的潜山储层 。对水包 油钻 井液 配方进行 了优选并评价 了钻 井液性 能。研 究与现 场应用 结果表 明， 水包油钻井液总体 性能稳定 ， 其 良好 的流变性 、 抑制 性、 降滤失性和 携砂性 满足 了潜 山地层近 平 衡条件 下的压 力控制钻 井要求 ， 储 层保 护效果好 ， 2口井不仅 顺利钻 穿漏失严 重的潜 山储层 ， 且都获得 了较高 的油 气产量 。该技术为今后渤海油 田潜 山地层的勘探开发提供 了一条新 的模式。 关键词 水包油钻井液 压力控制钻井 潜 山地层 低压 防漏 防止地 层损害 渤海油田 中图分类号 T E 2 5 4 ． 3 文 献标识码 A B Z 2 8 1 油气 田为被断层复杂化的潜 山构造 ， 已 依靠天然能量衰竭开采多年， 地层亏空大， 与开发初 期相 比地层压力下降较大 ， 预测 目前 的油藏压力 系 数为 1 。为进一步开发该油 田剩余储量 ， 提高油 田 总体开发效益， 决定对潜山储层钻 2口调整井 N 8和 S 3井 ， N8和 S 3井 的 目的层 都是 1 5 2 ． 4 mm 井 段 的潜 山地 层 。 1 钻 井技 术难 点 ①地层压力系数低 ， 潜山地层裂缝发育 ， 存在非 常 大 的井 漏风 险 。B Z 2 8 1油气 田的 N3和 N5开 发 井 在钻潜 山地 层过 程 中 发生 了非 常严 重 的井 漏 ， 漏 失 量超 过 2 0 0 0 m。 ， 共 注 水泥 塞堵 漏 1 6次 ， 处 理 井 漏 的时 间达 2 9 d ， 而 N4井在修 井过 程 中漏 失 7 9 0 0 多 m。 钻井 液 ， 采 取 了 多 种堵 漏 措 施 都 无 效 果 。 因 此 ， 如果采用常规钻井技术钻 N8和 S 3井潜 山地 层 ， 发生井漏 的风 险仍然非 常大， 同时也会伤 害储 层 。②这 2口井为高温深井 ， 地质条件复杂 ， 增加 了 钻井 及储 层保 护 的难 度 。③ 采 用联 合 作 业 ， 在 已有 平 台上钻 调整井 ， 钻井 作业 的安 全风险 较大 。为 此 ， 决定用压力控制钻井技术钻潜山 目的层 ， 即用较低 密度钻井液通过欠平衡设备有效地控制地层压力 ， 既可防止井漏风险， 又能最大限度地保护储层r J ] 。 参考潜山地层岩性 、 井壁稳定性、 井底温度和压力等 客 观 因素 ， 为 达 到井 眼 清洁 、 井 壁 稳 定 、 防漏 、 防 卡 、 安 全快速 钻进 、 保护 好 油气 层 及满 足海 洋 环境 的要 求 等 目的 ， 确定 选用 水包 油钻 井液l 3 ] 。 2 水包 油钻井 液配方优选 海上 钻 井多 采 用 海水 配制钻 井 液 ， 因此 通 过 室 内实验 对海 水型 水包 油钻 井液 中的各 种处理 剂进行 了优选 。在 前期 研究 基 础 上 ， 确 定 了海水 型 水 包油 钻 井液 的主乳化 剂为 HTo 一 2 ， 辅乳 化 剂 为 HT O一 1 。 对 油相 及其 它处 理剂进 行 了优选并 对 体系性 能进行 了评价 ， 实验 结果 见表 1 ～表 4 。 2 ． 1 油相的优选 从 表 1可 以看 出 ， 采 用气 制 油或 白油作 为 油相 都 能形成 稳定 的水 包油乳 状 液 ， 随着油相 比例增 大 ， 钻 井液 黏度 、 切力 增 加 ， 钻 井液 密度 减 小 ， 钻 井液 性 能 基本 相 同 ； 在相 同油 水 比时 ， 采 用气制 油 的密 度较 白油低 ， 对应 的 表观 黏 度 和 塑性 黏 度 也 略低 。综 合 分析后选用气制油作 为该体系的油相 ， 油水 比确定 为 2 0 8 O 。 2 ． 2 增黏剂 Y J D加量的优选 水 包油 钻 井液 属 于热 不 稳定 体 系 ， 因此 控制 钻 井液 达 到一 定 的 流 变 性 较 为 困 难 。 一 般 采 用 生 物 聚合 物 或 合 成 聚 合 物 作 增 黏 剂 ， 实 验 采 用 聚合 物 第一作者简介 何瑞兵， 工程 师， 1 9 7 5年 生， 2 0 0 2年毕业于西 南石 油学院研 究生院油 气井工程专 业， 现在从事钻 井液技 术 应用与研究工作。地 址 天津市塘沽 区渤海石油路 6 8 8号 5 0 1信箱 ； 邮政编码 3 0 0 4 5 2 ； 电话 0 2 2 2 5 8 0 1 7 4 8 ／ 1 3 5 0 2 0 5 3 5 5 0 。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 5卷 第 3期 何瑞兵等 水 包油钻井液在 B Z 2 8 1油田潜山地层的研究和应用 3 3 Y J D作 为增 黏剂 。从 表 2可看 出 ， 随着 Y J D 加量 的 增加 ， 钻井液高温热滚后的黏度和切力都逐步增加； 当其加量等于或大于 0 ． 5 时 ， 体系 的流 变性都 能 达 到要 求 ， 因此 Y J D的 加量 确 定 为 0 ． 5 ～0 ． 6 。 在高油相低密度的水包油钻井液 中， 可 以通过降低 Y J D加量 达到 降低 钻井液 黏度 、 切 力 的 目的 。 表 1 2种 油 相 评 选 实 验 结 果 注 基液配方为 海水 油0 ． 2 Na OH0 ． 6 Y J D 1 HT O - 1 3 HT O - 2 ； 滚 后钻井液 有一层 油析 出， 经搅 拌 成 为稳定乳状液体 ； 热滚条件为 1 1 O℃ 、 1 6 h 。 表 2增 黏 剂 Y J D加 量 优 选 实 验 结 果 注 海水类型水包油 钻井液 滚后 出现分层 ， 经搅 拌后 即 成乳状 液体 ； 热滚条件 为 1 1 0。C、 1 6 h ； 基液 配方 为 8 O 海 水 4 - 2 0 ％气制油 O ． 2 ％N a OH1 HT O - 1 3 HTO - 2 。 2 ． 3 降滤失剂加量的优选 从 表 3可 以看 出 ， 在 钻 井 液 中 分 别 加 入 0 ． 5 ％ O P AC和 1 F L O C AT都可以获得较好的降滤失效 果 ， 当复配加入这 2 种降滤失剂后 ， 钻井液滤失量进 一 步降低至 3 ． 7 mL， 且热滚后体系的动塑 比增加， 这也表 明水包油体系对聚阴离子纤维素类和淀粉类 降滤失剂具有较好的相容性。因此该体系的降滤失 剂确 定 为 0 ． 4 P AC0 ． 6 F L OC AT。 表 3 降 滤 失 剂 加 量 优 选 实 验 结 果 降滤 失剂 热 A P y P G e l ⋯。 F L 滚mP a ． s mP a ． s P a 0 6 ／ 3 P a ／ P a mI 注 热滚 条件 为 1 1 0 C、 1 6 h ； 基 液 配方 为 8 O 海 水 2 O 气制 油 0 ． 2 N a O H0 ． 5 Y J D3 H T O - 2 1 ％ HTO- 1。 2 ． 4 水包油钻井液加重实验 实 验研 究 了淡水 和海 水条 件下 不 同油相时 水包 油体系的加重情况 ， 结果见表 4 。从表 4可以看出 ， 相 同条件 下 ， 当水相 为 淡水 时 ， 热 滚后 石灰 石粉呈 颗 粒状悬浮在体系中， 并短时间内沉入杯底 ； 海水体系 热滚后 密 度在 1 ． 0 9 ～1 ． 1 1 g ／ c m。 之 间 ， 能形成 稳 定 的加重体系 ， 满足现场加重的需要。 通过上述实验 ， 得到 了采用海水和气制油为水 相 和油 相 的水包 油钻 井液 配方 如下 。 8 0 海水2 0 气制油0 ． 2 N a OH 0 ． 5 ～ O ． 6 Y J D 0 ． 4 P AC 0 ． 6 F L OCA T 1 HTO - 1 3 HT I 2 石灰 石粉 3 水包 油钻 井液作业过程 N8和 S 3井 在 2 1 5 ． 9 mm 井 眼完 钻 后 ， 都 使 用水包油钻井液配合压力控制钻井技术钻潜山目的 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 4 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 0 8年 5月 层 r 『J 1 5 2 ． 4 mm 井 眼 。 表 4加重 实验 结果 油水比为 8 0 2 0 自油海水 滚前2 0 ． 5 1 3 7 ． 5 7 ／ 6 7 ／ 9 1 ． 1 1 自油海水 滚后1 7 ． 5 9 8 ． 5 7 ／ 6 7 ／ 8 1 ． 0 9 自油淡水 滚前2 0 ． 0 1 1 9 ． 0 8 ／ 7 7 ／ 9 1 ． 1 0 白油淡水滚后1 2 ． 5 7 5 ． 5 4 ／ 3 2 ／ 3 标 准 要 求 c 滚 后 ， s 二 ； 注 基液配方为 海水油o ． 2 N a 0HO ． 6 Y J D 1 HT O - 1 3 ％HT O - 2 ； 热滚条件为 1 1 0℃、 1 6 h 。 3 ． 1 开钻钻井液密度及排量的确定 开钻 钻 井 液 密 度 的 确 定 至 关 重 要 。 采 用 HUB S软件计算了 N 8井不同钻井液密度和排量对 应 的井 底环 空压力 、 压 差及 不 同排量 下 的循 环 当量 密度 ， 结果见 图 1和表 5 。 室 世 辕 钻井液密6／ g ／ c m 3 图 1 不同钻 井液 密度 和排量对应的井底环空压力 为确保开钻时不压漏地层， 通过对不同钻井液 密度和排量下井底压力的计算 ， N8井开钻使用的水 包油 钻 井 液 密 度 确 定 为 0 ． 9 6 g ／ c m。 ， 排 量 控 制 为 7 0 0 L ／ mi n ， 计算 出的井底循环当量密度为 1 ． 0 1 8 2 g ／ c m。 。在钻井过程 中保证 了钻屑全部 回收， 完钻 后 钻井 液全 部 回收处 理 ， 实 现整 个 钻 井 过程 中污 染 物 零排放 。 3 ． 2 作业过程 N8和 S 3两 口应 用井井 身结构 如表 6所示 。 表 5 不 同排量下 的循环 当量密 度 P j直 为 0 ． 9 6 9 ／ e ra 。 表 6 N 8和 S 3井 井 身 结构 N8 井钻 至井 深 3 5 2 0 ． 0 5 m后 ， 替 入 密度 为0 ． 9 6 g ／ c m。 的水包 油钻 井 液 ， 充 分 循 环 后 继 续 钻 水泥 塞 及尾 管 附 件 至 井 深 3 5 2 3 ． 6 IT I ， 控 制 排 量 为 8 0 0 ～ 8 5 0 L ／ mi n ， 缓 慢 开 泵 ， 防 止 井 内 压 力 激 动 压 漏 地 层 。钻 至井深 3 5 3 0 m 后 停 泵 接 立 柱 时 ， 钻 井液 返 出量开 始 增 加 ， 钻井 液 池 液 面 上涨 2 m 。 ， 通 过调 节 甲板 节流 阀控 制压 力 ， 循 环排 气 ， 燃 烧臂 火炬火 苗增 大 ， 火焰 高 3 m， 套 管 压力 上 升 至 6 MP a ， 通 过平 台 阻 流管汇 循环 排气 ， 循环 1 周后 其全 量不 降 ， 出现井 涌。关防喷器压井 ， 调节阻流管汇针阀和排量， 维持 立管 压力 为 6 MP a ， 循 环排 气 ， 测 出 口处钻 井液 密度 为 0 ． 9 5 g ／ c m。 ， 逐 步加入碳 酸钙粉加重， 使钻井液 密度提高至 0 ． 9 8 g ／ c m。 ， 循环不漏， 继续提高钻井 液密度 至 0 ． 9 9 g ／ c m ， 循 环 不 漏 ， 气 全 量 由 9 9 逐 渐降低至 1 0 ， 钻井液池总量正常。保持钻井液密 度 为 0 ． 9 9 g ／ c m。 ， 钻 压为 5 ～8 t ， 转速 为 5 0 r ／ rai n ， 扭矩 为 1 2 ～ 1 6 k N r n ， 排量为 8 0 0 L ／ rai n ， 安 全钻 至 完 钻井 深 3 7 8 4 m， 钻进 过程 中不溢不 漏 。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 5卷 第 3期 何 瑞兵 等 水 包油钻 井液在 B Z 2 8 1油 田潜 山地层 的研 究和应 用 3 5 N8井水 包 油钻 井 液 性 能 见 表 7 。从 表 7可 以 看 出 ， 水 包油 钻井 液 性 能 稳定 ， 密度 容 易控 制 ， 滤 失 量 低 ， 动塑 比高 ， 携 砂 性 能 好 ， 确 保 了 整个 钻 井 过 程 顺 利进 行 ， 潜 山地层 没 有发 生漏 失 。完 钻后 ， 为保持 起 钻过 程 中的近平 衡 ， 逐步 提 高钻 井 液密 度 至 1 ． 0 2 g ／ c m。 ， 井 口有少 许溢 流 ， 再 逐 步提 高 钻 井 液密 度 至 1 ． 0 5 g ／ c m。 ， 循 环后 不溢 不漏 ， 起钻 电测 顺利 。 表 7 N 8井钻进 过程 中水 包油钻井液性 能 3 5 20 ． 05 0． 9 6 5 0 1 3 11 ， 0 0 ．8 5 4． 8 3 5 2 3 ． 6 O 0 ， 9 6 5 1 1 4 1 2 ． 0 0 ． 8 6 5 ／ 3 5 ． 0 3 5 3 1 ， O 0 0 ． 9 9 4 2 1 2 1 1 ． 0 0 ． 9 2 5 ／ 6 4 ． 2 3 5 7 1 ， O 0 0 ． 9 9 4 3 1 0 1 3 ， 0 1 ． 3 0 4 ／ 6 4 ． 0 3 5 8 2 ， O 0 0 ． 9 9 4 6 1 4 1 3 ． 9 0 ． 9 9 5 ／ 6 4 ． 0 3 6 3 6 ． O 0 1 ． O 0 4 5 1 3 1 3 ． 9 1 ． 0 7 5 ／ 6 3 ． 4 3 6 4 3 ， O 0 1 ， O O 4 5 1 3 1 4 ． 4 1 ． 1 1 5 ／ 7 3 ． 4 3 6 9 9 ． O 0 1 ， O 0 4 3 1 4 1 4 ． 4 1 ． 0 3 5 ／ 6 3 ． 2 3 7 0 2 ． O 0 1 ， O 0 4 4 1 2 1 4 ． 9 1 ， 2 4 5 ／ 6 3 ． 4 3 7 5 8 ． O 0 1 ． O 0 4 5 1 2 1 4 ， 4 1 ． 2 O 5 ／ 6 3 ． 4 3 7 6 7 ． O 0 1 ． O 0 4 5 1 3 1 4 ． 4 1 ． 1 1 5 ／ 6 3 ． 2 3 7 8 3 ， O 0 1 ． O 0 4 5 1 2 1 4 ． 8 1 ． 2 3 5 ／ 6 3 ． 2 3 7 8 4 ． O 0 1 ． 0 2 4 4 1 3 1 3 ． 9 1 ． 0 7 5 ／ 6 3 ． 6 3 7 8 4 ． O 0 1 ． 0 5 4 6 1 2 1 5 ． 4 1 ． 2 8 5 ／ 6 3 ． 6 测井 和 完 井 结 果 表 明 ， 该 井 1 5 2 ． 4 mm 井 眼 井径 规则 ， 储 层保 护效 果 非 常 好 ， 发 现 了厚 4 0多 m 且 显示 非常好 的油气 层 ， 完 井 时 的天 然 气 产量 达 到 十几 万 m。 ， 产轻质 油 达 5 0多 m。 ， 表 明 N8井采 用近 平 衡设 备和水 包油 钻井 液实 施 的压力 控制 钻井 技术 取 得 了圆满成 功 。 S 3井在 N8井 成功 钻 井 的基 础 上 ， 优 化 了作 业 参 数 ， 将 开钻使 用 的水包 油钻 井 液 密度 调 整 为 0 ． 9 8 g ／ c m ， 排 量 为 7 0 0 L ／ rai n ， 开钻 后不 溢不 漏 ， 安 全 顺 利 钻至完 钻井深 4 1 5 9 m。 ‘ 通过使用低密度水包油钻井液， 并配合压力控 制钻 井技术 成功 地克 服 了 B Z 2 8 1油 田 N8和 S 3井 井段 深 、 地 层 温 度 压 力 高 、 地 质 条 件 复 杂 等 客 观 因 素 ， 确保 了钻井作 业 的顺利 进行 ， 克 服 了该 地 区潜 山 地层漏 失严 重 的钻 井难 题 ， 保 证 了对 潜 山 地 层 的有 效开发。2口井完井结果显示 ， 钻井液储层保护效 果 好 ， 都获得 了较高 的产 量 ， 如 表 8所 示 。 表 8 N 8和 S 3井自喷 投产 结果 4 结论 及 建 议 1 ． B Z 2 8 1 油 田 N8和 S 3井 第 一 次 在 海 上油 田 应用海水配制的水包油钻井液配合压力控制钻井技 术 取得 了成 功 ， 对 今 后 低 压储 层 的勘 探 与 开发 具 有 重 要意 义 。 2 ． 水包油钻井液综合性能稳定 ， 具有 良好的流变 性 、 抑制性 、 降滤 失性 、 携 砂性 和 储层 保 护效 果 ， 满 足 了潜山地层近平衡条件下的压力控制钻井要求 ， 对潜 山地层 的防漏失效 果非常显著 。 3 ． 水 包 油钻井 液储 层 保 护 效 果 好 ， N8和 S 3井 都 获得 了很 高的产 量 。 4 ． 淀 粉类 降滤 失剂 长时 间在 高温 深井条 件下 容 易变 质 ， 导 致水 包油 钻井 液性 能不 稳定 ， 在今 后 的应 用 中需 要优 选新 的抗 高 温高压 类 降滤失 剂 。 5 ． 水 包 油 钻井 液 采 用 石灰 石 粉加 重 ， 从 作 业 过 程 来看 ， 加 重剂用 量 较小但 加 重过 程耗 时长 ， 完 井过 程 中由于体 系流 变性 变差 ， 容 易导致 石灰 石粉 沉 降 ， 影 响完 井工 具 的下人 ， 建 议 今后 海 上 应 用 的水 包 油 钻 井液采 用无 机盐 如 Na C 1 或 KC 1 ／ J I 重 。 参 考 文 献 [ 1 ] 张高波 ， 黄新 成． 中国低密度欠平衡钻井液研究 应用现 状． 钻采工艺 ， 2 0 0 2 ， 2 5 6 7 4 - 7 6 [ 2 ] 周英操 ， 王广新 ， 翟洪军 ， 等． 欠平衡钻井技术在 大庆油 田卫深 5井 中 的应用． 石 油学 报 ， 2 0 0 3 ， 2 4 6 9 0 9 3 ， 9 7 E 3 3 钱殿 存 ， 王睛 ， 王海涛 ， 等． 水包油钻井液体系的研制 与 应用． 钻井液 与完井液 ， 2 0 0 1 ， 1 8 4 3 - 6 [ 4 ] 张高波 ， 徐家 良， 史 沛谦 ， 等． 抗高温低密度水包油钻井 液在 文古 2 井 的应 用． 钻 井 液与完 井液 ， 2 0 0 2 ， 1 9 3 3O 一 32 [ 5 ] 马勇 ， 崔茂荣 ， 孙 少亮． 水包 油钻井 液 国内研究应 用进 展． 断块油气 ， 2 0 0 6 ， 1 3 1 4 - 6 收稿 日期 2 0 0 7 1 1 - 2 2 ； HGF 0 8 0 3 W7 ； 编辑 汪桂娟 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m