水包油钻井液在中原油田部18井中的应用.pdf

石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 0 9 年2 月第3 1 卷第1 期 J o u r n a l o f O i l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J P D F e b ． 2 0 0 9 V o 1 ． 3 1 N o ． 1 2 5 5 水包油钻 井液在 中原油 田部 1 8井中的应用 赵润琦 。史沛谦 ，秦现民 中原石油 勘探 局钻井二公司， 河 南濮阳4 5 7 0 0 1 [ 摘要] 对中原油 田东濮凹陷中央隆起带北部 户部 寨构 造的重点 滚动评价井部 1 8井所用 的水包 油钻井液 进行 了室内试验研究，给 出了不 同油水比情况下的水包 油钻井液 配方、钻 井液 密度及流 变性调 节的方法， 对该钻井液 的抗盐污染能力、抗原油污染能力、润滑性及抑 制性进行 了评价。现场应用 表现 出该 钻井液 体系密度 易控制、润滑性好 、抗温能力强、性能维护简单 、机械钻速快和 防塌抑制性好等效果。 [ 关键词]水包 油钻井液；欠平衡钻井；钻井液性 能；部 1 8井 ；中原 油田 [ 中圈分类号]T E 2 5 4 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 0 9 O 1 0 2 5 5 0 3 部 1 8井是中原油田部署在东濮凹陷中央隆起带北部户部寨构造的一 IZ l 重点滚动评价井，四开井段 进行欠平衡钻井，设计井深 4 0 3 2 m，钻探 目的是探该区中生界含油气情况和兼探沙四下亚段底部气层分 布情况。中生界近平衡钻井采用水包油钻井液体系。 1 水包油钻井液室内实验 1 ． 1 水 包油钻 井液体 系配方 部 1 8井所用的水包油钻井液体系配方及钻井液流变性能见表 1 。 表 1 不 同油水比水 包油钻井液配方 1 6 0 ℃ 注表中 ，CP S 2 0 0 0 B为增 牯剂 L v CMC为降失水剂 ；T S - 2为抗高温稳定荆 ；Z R一 1 为主乳化剂 ，F R 一 7为辅 助乳化 剂。 AV为表观 粘度 ， P 为塑性粘度 WP为动切力。 一 般的水包油乳化钻井液都是在聚合物钻井液基础上 ，通过优选处理剂的合理配比，调整出具有较 高抗温稳定性和较低粘切的基础配方，再加入优选的乳化剂并混入要求量的油品而成。 增粘剂作用是调节流型 、控制失水、提高体系高温稳定性和增强乳化效果。本配方增粘剂为中原油 田研制的 C P S 2 0 0 0 B，其分子中含有阳离子基团和磺酸基团，抗温抗盐性能优 良，页岩抑制能力强，抗 温达 1 6 0 C。主乳化剂 Z R 一 1 抗温能力达 1 8 0 C。辅助乳化剂 F R 一 7主要用于增强乳化效果，以及解决水 [ 收稿日期]2 0 0 9 0 1 2 0 [ 作者简介]赵润琦 1 9 7 1 一 。 男，2 0 0 5 年大学毕业，硕士，工程师，现主要从事钻井工程方面的工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 江汉石 油学院学报 2 0 0 9 年 2月 包油乳 化钻 井液 的起 泡 问题 。 1 ． 2 水包油钻井液性能 调节 1 钻井液密度的调节 钻井液密度主要受油水 比影响，试验结果表明，降低钻井液密度应提高油 相比例，同时补充少量水相，降低膨润土和增粘剂含量，以控制粘切。油水 比应小于 7 3 ，以避免因 达到水包油乳状液油相含量最高限而破乳。小幅增加钻井液密度时，可使用补充膨润土浆或聚合物胶液 的方法，增加量较大时，可使用重晶石或青石粉加重，同时视粘度情况补充 1 O ～2 O 清水 ，以降低 因加重引起的粘度效应 。 2 钻井液流变性的调节 水包油钻井液属于油相高度分散在水相中的乳化体系，钻井液的粘度主 要因分散的油相微颗粒 、固相颗粒及液相分子之间的摩擦形成 ，即表观粘度构成中的主要部分为塑性粘 度，钻井液的动切力、静切力相对较小，因此普通钻井液稀释剂不能显著降低水包油钻井液的粘度，其 流变性调节主要靠清水和聚合物，增加体系粘度时补加增粘剂或膨润土 ，降低粘度时加聚合物稀胶液和 油相 ，以降低钻井液固相含量和聚合物含量，达到降粘的效果 。 1 ． 3 水包油钻井液性能评价 1 ． 3 ． 1 抗 盐污 染能力 表 2 是油水 比 6 4的水包油钻井液盐水污染试验结果 表中， F L为钻井液滤失量 。盐水为 2 O Na CI 溶液 ，试验温度 1 5 0 ℃，钻井液配方为4 预水化膨润土浆 0 ． 2 2 C P S 2 0 0 0 B 0 ． 2 L v - C MC 3 T S - 2 0 ． 3 Na OH1 ． 3 Z R 一 1 。 试验中以 Na OH 溶液调节保持钻井液 p H 值约为 1 0 。从析油量 和基本参数可看出，钻井液体系稳定 ，说明水包油钻井液具有一定的抗盐污染能力。 表 2 水包油钻井液抗盐污染能力 1 ． 3 ． 2 抗原 油污 染能 力 在不同油水 比钻井液中按不同加量加入 原油 ，测试其流变性和电导率来检测水包油 钻井液的抗原油污染能力。电导率是水包油 乳状液稳定性 的一种检测指标，乳状液越稳 定 ，形成的乳状液颗粒越均匀，电导率 电 阻率的倒数就越大。表 3实验数据表明， 该体系原油的污染对钻井液的稳定性影响不 大 ，对其流变性的影响可通过加人适量水来 调 整 。 1 ． 3 ． 3 润 滑性 评价 用 E P型极压润滑仪测定了不同油水 比 水包油钻井液 的润 滑性 能，试验结果见 表 4 。由表 4数据可 以看出，水包油钻井液润 滑性能良好 ，其润滑系数随钻井液油水比的 增加而降低。 1 ． 3 ． 4抑 制性评价 表 3 水包油钻 井液 抗原油污染能力 油水 比 原油量／ A V／ mP as Y P／ P a 电导率／ ms c m- 1 2 2 ． 5 6 ． 5 1 O 9 ． 5 l 5 ． 5 2 5 1 4 1 8 1 3 ． 5 6 ． O 9 6 ． 3 3 6 ． 3 Z 6 2 0 6 ． 4 2 7 ． 3 2 6 ． 5 7 7 ． 6 7 7 ． 1 1 钻井液组成 页岩 回收率／ 相对抑翩率／ ％ 水包油钻井液含油率很高 ，具有 良好的页岩抑制能力 ，其页岩回收率随钻井液油水 比增加而提高。 结果 见表 5 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 l 卷第 l 期 赵润琦等水包油钻井液在中原油田部 l 8井中的应用 2 现场应用 部 1 8井位于东濮凹陷中央隆起带北部户部寨构造 ，四开采用 1 5 2 ． 4 mm钻头 ，钻井井段为 3 6 8 3 3 9 5 0 m，钻井 液设计 密度值 0 ． 9 6 0 ． 9 7 g ／ c m 。 2 ． 1 水包 油钻井 液配制 ． 根据密度要求，采用油水 比为 4 O 6 O的水包 油钻井液，配制水包油钻井液 2 4 0 m。 。配制的水包油 钻井液性能如下密度 0 ． 9 7 g ／ c m。 ；漏斗粘度 1 4 5 s ；表观粘度 8 1 mP a S ；塑性粘度 5 8 mP aS ；粘切 2 3 P a 初切力／ 终切力 2 P a ／ S P a ；AP I 滤失量 5 ml ；p H值 l 1 。 水包油钻井液 配制步骤如 下① 用清水将 井简 内三开井浆全部 替出，并调 整密度 储备 1 ． 2 5 ～ 1 ． 3 0 g ／ c m 。 压井液 2 0 0 m ，青石粉 5 0 t 。②配制预水化膨润土浆 ，水化 2 4 h并 与配制好的聚合物胶 液充 分混合 。③分别加入主乳化剂 Z R - 1 和辅助乳化剂 F R 一 7 ，循环均匀后加入 5 白油，充分循环至均匀。 2 ． 2 水包 油钻井 液维护 处理 对水包油钻井液要进行如下维护处理 ①采用预水化膨润土浆及增粘剂 C P S 2 0 0 0 B胶液提粘切，适 量的水、聚合物稀胶液和白油降粘切。②钻井液补量主要通过加入 P AMS 6 0 1 A、P A MS 6 0 1 B胶液，并 视密度情况补加白油和乳化剂。③需要降低钻井液密度时，加入 l O ～2 0 m。白油及乳化剂，同时注意油 水 比变化。如钻 井液 粘 切较 高，在加 白油及 乳 化 剂 的 同时适 当补人 清水 。增 加 钻 井 液密 度 幅度 ≤O ． 0 4 g ／ c m。 时 ，可加入膨润土浆、聚合物胶液、聚合物基浆或清水；增加钻井液密度幅度较大时，需 视粘切情况先补入适量聚合物胶液 、聚合物基浆及清水 ，然后加入计算量的超细碳酸钙。④注意水包油 钻井液油水 比的变化情况 ，随时补充水分 ，避免因水分蒸发 、滤失引起逆乳化而造成体系不稳定。⑤维 持 p H值为 8 ～1 1 ，以保持钻井液的胶体稳定性 。⑥经常补加乳化剂以保持体系的稳定性 。⑦完井前维 持较高的钻井液粘度 ，以利于完井作业。钻达设计井深 ，短起下并充分循环后起钻 ，完井作业顺利 ，电 测一次成功。⑧提高固控设备运转率，最大限度降低无用固相 ，保持钻井液清洁。 2 ． 3应用效 果 水包油钻井液的使用 ，为近平衡井段的安全快速钻井提供了保障，钻井液应用效果 良好 ，体现在密 度控制在 0 ． 9 6 ～O ． 9 8 g ／ c m。 ，降低 了井漏的风险 ；润滑性好，起下钻、电测顺利 ；性能维护简单；防 塌抑制性能 良好，应用井段井径扩大率 1 ． O 5 9 ／ 6 ；为低压层钻井和储层的正确评价提供了技术支持。 3 几点认识 1 水包油钻井液在部 1 8井的应用过程 中性能稳定 、井下正常 ，具有 良好的润滑性能和井壁稳定能 力，能够满足中原油 田中生界井段近平衡钻井要求 。 2 水包油钻井液密度稳定 ，有利于解决低压裂缝油气藏的漏失 问题，有利于提高低压低渗地层储 层物性 的认识程 度 。 3 水包油钻井液工艺较为简单，对现场钻 井设备无特殊要求，密度在 0 ． 8 9 ～0 ． 9 9 g ／ c m。之间可 调。与可循环泡沫钻井液相比，可压缩性很小 ，当井深2 0 0 0 m时更具有实际的低密度钻井意义 ；与 充氮气钻井相比，钻井成本较低 ，是一种理想的近平衡、欠平衡低密度钻井液体系 。 4 通过优选钻井液体系抗高温处理剂可使钻井液抗温 1 7 0 ℃，并具有 良好 的流型和较低的滤失量， 两性离子抑制性聚合物和高浓度表面活性剂的使用 ，提高了该体系的防塌能力和润滑性能 。 [ 编辑] 萧雨 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m