无固相储层专打钻井完井液在大港油田的应用.pdf

第 2 8 卷 第3 期 2 0 1 1年 5月 钻井液与完井液 DRI LL I NG F LUI D ＆ COM P L ETI oN FL UI D Vo I | 28 NO ． 3 M a y 2 0l l 文章编号 1 0 0 1 ． 5 6 2 0 2 0 1 1 0 3 0 0 2 4 ． 0 4 无固相储层专打钻井完井液在大港油田的应用 张民立 ， 王伟忠 ， 穆剑雷 ， 田增艳 ， 王 禹 ， 宋学文 ， 徐军 1 ． 渤海钻探泥浆技术服务公司，天津 ； 2 ． 渤海钻探国际工程分公司，天津 摘要根据在大港油区部署的水平井地层特点以及对钻井完井液的技术要求，形成了B H F DC无固相储层专 打钻井完井液。该钻井完井液的基液为复合盐水，具有很低 的水活度，可以使岩石中的水渗流入钻井液，加上离 子交换作用， 使钻井液具有很强的抑制性，同时该体系无固相， 不含二价或二价以上阳离子， 与地层水的配伍性好， 因此该钻井液既能保证水平井井壁稳定，又能减少对储层的损害。该钻井完井液在港 7 1 1 H等 1 0口井进行 了应 用， 施工结果表 明， 该钻井完井液配方简单，维护方便，可以在裸眼段直接进行体系转换，减少 了一层套管的下入， 节约了钻井周期 ； 现场取样检测该钻井完井液的平均渗透率恢复值达 9 1 ． 0 3 ％，1 0口井投产均获高产油流，实现了 免酸洗投产目标，缩短了生产时效，降低 了施工成本，取得了良好的经济效益和社会效益。 关键词 无固相钻井完井液 ； 储层专打 ； 井眼稳定 ；防止地层损害 中图分类号T E 2 5 4 ． 3 文献标识码A 以往的钻井液体系在稳定井壁以及保护油气层 方面存在一定的局限，而且需要在下人技术套管后 才能进行体系转换 。近一两年以来 ，根据大港油 区 部署的水平井地层特点及其对钻井完井液 的技术要 求 ，渤海钻探泥浆技术服务分公司进行了新型无固 相钻井完井液的研究，在提高体系抑制性及储层保 护性能方面进行 了重点突破 ，研究 出了 B H F DC无 固相储层专打钻井完井液体系。该钻井完井液在港 7 1 ． 1 H等 1 0口井进行了应用，简化了以往储层专 打需要下人一层技术套管的复杂工序 ，钻进过程中 可以在人窗后裸眼段直接更换为该体系进行储层专 打 ，而且在完井后钻井液可直接作 完井液试油 ，不 用进行酸洗 ，减少了因酸洗不彻底造对油气层成 的 二次污染 ，所有应用的水平井完井试油投产量均较 邻井有大幅度提高 。 陶组油层以细砂岩为主，泥质胶结，泥质含量为 8 ．4 ％，油层平均孔隙度为 3 2 ％，渗透率变化大，平 均空气渗透率为 l 0 1 5 X 1 0 q p m ，属于高孑 L 高渗油 气藏，胶结一般为较疏松一疏松。羊三木油田和孔 店油 田馆 陶组储 层岩性 为长石细 砂岩 ，岩石 固结 程度较差 ，胶结疏松 ，黏土矿物含量很高 ，平均为 1 8 ．7 ％，其中伊蒙混层的相对含量较高，而且主要 为蒙脱石，因此储层的潜在水敏性较高，属于高孔 高渗油气藏。此外 这些井的工程设计工艺简化 ，减 少 了一层技术套管 ，若使用 防塌性能差 的钻井液 ， 易造成井壁失稳而引起 井壁坍塌 ，延长钻井周期 ， 由此会增加有害 固相和滤液对油层的伤害程度 。因 此，新型的储层专打钻井液必须具备抑制性强、无 固相 、滤失量低 、保护油气层 的特点 ，筛管完井后 不增加建设方的成本投入 ，可实现免酸洗 目标 1 - 3 1 。 1 储层特点及其对钻井液的技术要求 2 室 内研 究 2 0 1 0年大港油 区的水平井 主要 部署在港 东油 田、羊三木油田和孔店油田，目的层主要为上第三 系明化镇组与馆 陶组。其 中港东油 田明化镇组 、馆 2 ． 1 体系组成及作用机理 根据大港油 区水平井储层特点及钻井施工工艺 对钻井液的技术要求， 通过室内实验形成了B H F D C 第一作者简介 张民立，高级工程师，1 9 6 5 年生，1 9 8 6 年毕业于华北石油学校油田化学专业，现在从事钻井液技术管理 和研究应用5 _- 作。地址 天津市大港油田红旗路东段；邮政编码 3 0 0 2 8 0 ； 电话 0 2 22 5 9 7 3 0 9 9 ； E - ma i l z m1 9 9 9 v i p ． 1 6 3 ． c o rn。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 8 卷 第3 期 张民立等无固相储层专打钻井完井液在大港油田的应用 2 5 无固相储层专打钻井完井液体系， 其基本配方如下。 水 O ． 1 ％～O ． 2 ％ B Z ． B Y J I 3 ％～5 ％ 低 固相提黏切剂 B Z ． V i s 0 ． 1 ％～0 ． 2 ％ B Z H XC 1 ％ ～ 2 ％ 抗盐降滤失剂 B Z R e d u I 2 ％～3 ％ 高效 抑制防塌剂 B Z ． Y F T 2 ％～3 ％ 高效抑制润滑剂 B Z ． Y RH 复合盐加重剂 B Z ． wYJ ． 1 该钻井液具有较强的抑制黏土分散能力，其作 用机理有以下几个方面 基液为复合盐水溶液，与 大多数饱和盐水相比，其具有更低的水活度 见表 1 ，这使钻井液中的水不但不会渗入岩石，反而使岩 石中的水保持渗入钻井液，其结果是在复合盐钻井 液中，钻屑、黏土不分散、不膨胀，越变越硬 ，井 壁稳定性好 ； 离子交换原理使得体系具有强抑制性， 复 合盐 水溶 液 中电离 出大 量 的 阳离 子 、NH 、 [ N H R 4 一 ] _ ，可通过静电引力吸附进入黏土晶格 尤 其是蒙脱石晶格中 ，抑制黏土表面水化及渗透水 化膨胀 ； 此外，复合盐阴、阳离子对黏土颗粒的扩 散双电层具有较强的压缩作用。该体系的强抑制性 特 ，方面使有害固相容易清除，另方面使储层 中的微粒不易水化、膨胀、 分散、运移堵塞油流通道， 使体系既能保证水平井井壁稳定 ，又能达到保护储 层的效果。除此之外，该钻井液的复合盐水基液不 含二价或二价以上阳离子，与含有硫酸盐或碳酸盐的 地层水接触时，不会有沉淀物析出，不会产生化学 污垢 ； 而且复合盐水基液有一定的黏度 ，容易形成 低的滤失量 ； 加上该钻井液体系无膨润土，不会产 生由体系的固相颗粒对油气层造成的伤害，这些因 素的共同作用， 使该体系具有良好的储层保护性能。 表 1 不同溶液中水的活度 溶液 水活度 纯水 Na C 1 饱和水溶液 K C l 饱和水溶液 C a C 1 饱和水溶液 B Z wY J 一 Ⅱ饱和水溶液 B Z wY J 一 Ⅲ饱和水溶液 B Z ． wY J ． Ⅳ饱和水溶液 2 ． 2 钻井液性能评价 2 ． 2 ． 1 抑制性 1 回收率。采用过孔径为 2 ． 8 ～3 ．2 m m筛的馆 陶组岩屑做回收率实验，测得岩屑在该无固相复合 盐钻井液中的回收率，远大于岩屑在抑制性较强的 K C 1 聚合物体系中的回收率，具体见表 2 。表 2中 钻井液配方如下。 1 水 0 ． 1 ％B Z ． B Y J ． I 2 ％B Z - v i s 0 ． I ％B Z HX C l ％BZ Re d u 一 1 3 ％BZ YF T 2 ％BZ YRH 2 水 0 ． 0 6 ％大分子 0 ． 2 ％流型调节剂 1 ． 5 ％ 降滤失剂 2 ％G N． Y B J I 2 ％S AS 表 2 2 套体系的回收率对比评价 配 方 岩屑回收率 清 水 l 1 5 ％BZ W YJ 一 1 l 2 0 ％ BZ． W YJ 一 1 l 3 0 ％ BZ． W YJ 一 1 2 5 ％ KC1 2 8 ％ KC1 2 1 0 ％KC1 31 ． 2 3 81 ．47 8 6 ． 9 3 9 1 ． 3 4 5 8 ． 6 7 6 4 ． 0 0 6 8 ． 8 0 注 实验采用过孔径为 2 ． 8 ～3 ． 2 mm筛的馆陶组岩屑。 2 膨胀量对 比评价。用评价土制成一定高度 的岩 心柱 ，将其 在不同的水溶液 中浸泡一定 时问， 然后做千分尺膨胀试验 ，结果见表 3 。由表 3可以 看出，复合盐 B Z wY J I 溶液的抑制性强。 表 3 复合盐 B Z wYJ - I 溶液的膨胀量实验 2 ． 2 ． 2 抗温性 B H F DC无 固相储层 专打钻井完井液 的抗 温、 抗污染稳定性评价结果见表 4 。实验采用过孔径为 0 ． 1 5 4 m m筛的港 1 3 2 5 井 2 0 0 0 ～2 2 0 0 m馆陶 组岩屑粉 ，实验用钻井液配方如下 。 水 2 ％BZ ． v i s 0 ． I ％B Z ． B YJ I 0 ． 1 ％B Z ． HXC 1 ％BZ． Re d u ． I 3 ％BZ． YF T 2 ％BZ YRH BZ ． W YJ I 由表 4可 以看 出，该钻井液的抗温性能稳定 ； 当岩屑粉加量达 1 5 ％时，钻井液仍表现出良好的 ∞ 加如 1 O 0 O O 0 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 6 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 1 年 5月 稳定性 ，静切力 、动切力相对较高 ，动塑 比大于 0 ． 5 P a ／ m P a S ，有利于携岩，保护井眼清洁，因此该钻 井液抗岩心粉污染量达 1 5 ％。 表 4 无固相复合盐钻井完井液的抗温、抗污染稳定性 注 老化条件为 1 0 0。 C1 6 h 。 2 ． 2 ． 3 润滑性 对于水平井施工 ，体系的润滑性是关键 。实验 表明 ，BH F D C无 固相储层专打钻井完井液本身具 有很好的润滑性，在体系中混人原油对降低体系泥 饼摩 阻系数无明显体现 ，见表 5 。 表 5 B H F DC无固相复合盐钻井完井液的润滑性 注 老化条件为 1 0 0。 C X 1 6 h 。 2 ． 2 ． 4 保护油气层效果 采用天然岩心进行保 护油气层效果评价 ，在动 态污染的条件下进行渗透率恢复值的测试 ，测试效 果见表 6和表 7 。 表 6 无固相复合盐钻井完井液的渗透率恢复值评价 表 7 无固相复合盐钻井完井液的温高压动态污染性能 实验结果表明 ，该钻井液的动滤失量较低 ，渗 透率恢复值在 9 0 ％ 以上，保护油气层效果好。 3 现 场应 用 3 ． 1 应 用情况 采用 B H F DC无固相储层专打钻井完井液完成 了港 7 1 ． 1 H、羊 3 H1 3 、孔 5 8 3 H、港 4 6 0 3 H等 1 0 口水平井的储层专打，其中最大井斜为 9 5 。 ，最大 井底位移为 9 0 2 ． 1 5 m，全部施工顺利 。表 8为应用 井基本情况统计表， 表 9为储层段现场钻井液性能。 表 8 B H F D C无固相储层专打钻 井完井液应用井基本情况 * 斜深 ／目的 最大井 水平段 井底位钻井液应 升 m 层斜 ／ 。 长度／ m 移 ／ m 用井段／ m 表 9 部分井现场水平段钻井液性能统计 注 钻井液 p H值均为 8 ． 5 。 3 ． 2 现场 施工 工艺 1 B H． F DC钻井液 的配制。开钻前将 循环罐 清洗干净，在罐内注满清水 ，通过混合漏斗依次 加 入 B Z ． wYJ ． I 、B Z ． Re d u ． I 、BZ HXC、B Z YF T、 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第2 8 卷 第 3 期 张民立等无固相储层专打钻井完井液在大港油田的应用 2 7 B Z Y R H、B Z B YJ ． I 。在配制过程 中始终开启搅拌 器，实现充分循环搅拌。 2 钻井液的维护。①由于在初次配浆过程中钻 井液材料没有充分溶解，新浆在替浆过程中对井壁 形成冲刷 ，在循环过程 中带出一些虚泥 ，可适当开 振动筛 孑 L 径为 0 ．2 8 1T U T I 将其除掉，并用稀胶液 补充钻井液量。②日常钻井液维护以补充提前配好 的新浆为主。③在钻进过程中用好四级固控设备， 使其使用率达到 l 0 0 ％，以及时清除钻屑等有害固 相。④如果黏度降低，可适当提高胶液浓度，用 B Z ． HX C保 持钻井 液黏 度为 6 5 S ， 读 数 在 2 ～3 之 间，保 证携砂。同时加大 B Z ． YF T 、B Z ． YR H 的 用量，使钻井液的摩阻系数始终小于 O ．0 8 ，以保证 定 向施工 的顺利进行 ，控制钻井液的滤失量小于 5 m L ，并使用纯碱调整 p H值在 8 左右。⑤在保证井 壁稳定的前提下，控制钻井完井液密度走低限，满 足探井发现油气层的要求 ； 根据钻井速度和钻井液 消耗量补充处理剂 ，保持 良好 的钻井完井液性能 ， 减少事故复杂的发生 ，加快钻井 、完井速度 ，缩短 油层浸泡时间。⑥下套管前通井，充分循环除砂， 同时补充胶液改善流型，配制 2 0 m 润滑防卡钻井 液，起钻前泵人以封闭下部井段。起钻下人套管 筛管 ，保证 固井顺利 。 3 ． 3 应用效果 1 井壁稳定效果好 。在大港油区应用无 固相 复合盐储层专打钻井完井液技术共实施 l 0口井， 所有井施工顺利。完钻钻井液密度走设计低限，平 均为 1 ． 1 8 g ／ c m ，返出钻屑无掉块现象，所有实施 井事故复杂损失 时间为零 ，表明体 系的抑制性强 ， 既能保证井壁稳定， 井眼清洁， 又减少了固相损害， 实现了保护油气层效果。 2有利于提速 ，减少油层浸泡时间。B H． F DC 钻井液无固相，剪切稀释性强，有利于降低循环压 耗 ，充分发挥水马力 ，增强水力破岩作用 ，提高 了 钻井速度。实施井平均机械钻速为 1 7 ． 6 3 m／ h ，平均 油层浸泡时间为 8 ．5 d ，所有井无事故复杂， 有利于 提速， 缩短油层浸泡时间， 达到保护油气层的目的。 3 保护油气层效果突出。 由于采用复合盐加重， 避免了固相颗粒对储层的污染，且体系的滤液与地 层流体有很好的配伍性，滤液进入地层后不会发生 化学反应产生结垢，因此能达到很好的保护油气层 效果 ，所有实施井钻井液滤失量控制在 5 mL以下， 现场井浆渗透率恢复值达 9 1 ．0 3 ％。此外，在完井 后钻井液直接作完井液进行试油， 未采取酸洗措施， 实现了高效产量， 实施井与同等条件下的邻井相比， 见油时间提前 1 ／ 3 。 表 1 0 实施井与邻井试油产量对比分析 应用井 对 比井 产量对 井号 产油量／ t ／ d 井号 产油量／ t ／ d 比／ 倍 4认 识 与 建议 1 ． B H． F DC无 固相储层专打钻井完井液具有很 强 的抑制 防塌性 ，在相对较低 的钻井液密度下能保 证井壁稳定，解决了井壁稳定与油气层保护之间的 矛盾，同时该体系是无固相钻井完井液，减少了惰 性固相侵入对油气层的伤害，因此具有很好的保护 油气层效果，适宜水平井储层专打。 2 ． B H， F DC无固相储层专打钻井完井液的剪切 稀释性强 ，有利于降低循环压耗 ，充分发挥水马力 ， 增强水力破岩作用 ，提高钻井速度 ，减少油层浸泡 时间。 3 ． B H． F DC无 固相储层专打钻井完井液配方简 单，维护方便，可以在裸眼段直接进行体系转换， 减少 了一层套管的下人 ，节约了钻井周期 和生产成 本。 同时免酸洗， 缩短了生产时效， 降低了施工成本。 4 ． 通过现场施工表明， B H F D C无固相储层专 打钻井完井液直观成本偏高，但是综合成本低，能 够实现综合效益的最大化 ， 建议在水平井推广应用。 参 考 文 献 [ 1 ] 徐同台，洪培云 ，潘世奎主编 ． 水平井钻井液与完井液 [ M】 ． 北京 石油工业出版社，1 9 9 9 ． [ 2 ] 钻井液技术手册 [ M】 ． 北京 石油工业出版社，2 0 0 5 ． [ 3 】 2 1 世纪初国外钻井液和完井液技术 [ M】 ． 北京 石油工 业出版社，2 0 0 4 ． 收稿日 期2 0 1 1 ． 1 2 5 ； HG F 1 1 0 3 F 2 ； 编辑 汪桂娟， 付王 目 颖 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m