低伤害钻井液技术在义北油区的应用.pdf

第 3 3 卷 第 2 期 2 0 1 6年 3月 钻井液与完井液 DRI LL I NG F LUI D COMP LET I ON F LUI D 、 ，01 ． 3 3 No． 2 M a r 2 01 6 d o i 1 0 ． 3 6 9 6 ． i s s n ． 1 0 0 1 - 5 6 2 0 ． 2 0 1 6 ． 0 2 ． 0 1 4 低伤害钻井液技术在义北油区的应用 李秀灵， 陈二丁， 张海青， 王金利， 王志 胜利石 油工 程有限公 司钻井工程技术公 司 ，山东东营 2 5 7 0 6 4 李秀灵等 ． 低伤害钻井液技术在义北油区的应用 f J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 6 ，3 3 2 6 4 6 8 ． 摘要针对胜利油田义北油区大4 3区块储层特征， 在低渗透油气藏 “ 协同增效”钻井液体系的基础上， 开发 了一种低伤 害钻井液技术。研制的油层保护剂 A MP 2封堵性强，稳定性好 ，放置3 0 d不分层； 防水锁剂 F C S抗低温能力强，在一 2 0℃ 不分层 ； 形成的低伤害钻井液体系F A砂床侵入深度仅为4 ．0 c m，高温高压砂床侵入深度为 5 ． 2 c m，封堵性能强，滤液表 面张力为2 2 ． 1 mN ／ m，可有效减少水锁损害，渗透率恢复值不小于 9 0 ％，油气层保护效果好。通过在 4口井进行现场试验 表明， 该低伤害钻井液体系的性能稳定， 易于维护， 平均钻井周期缩短 1 1 ． 7 3 d ，油层保护效果明显， 投产后均不需酸化压裂， 投产 自 喷，平均 日自喷量为 7 ． 8 8 t ／ d 。该低伤害钻井液在义北油区大4 3区块的应用 ，为今后胜利油田老油区开发提供 了较 好 的借 鉴意义。 关键词 防止地层损害 ； 钻井完井液 ； 低伤害 ； 油层保护剂 ； 防水锁剂 ；自喷井 中图分 类号 T E 2 5 4 _ 3 文献标识码 A 文章 编号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 1 6 0 2 0 0 6 4 ． 0 5 Ap p l i c a t i o n o f Lo w Da ma g e Dr i l l i n g Fl u i d i n Yi b e i Ar e a LI Xi u l i n g ，CHEN Er d i n g ，ZHANG Ha i q i n g ，WANG J i n l i ，WANG Z h i Dr i l l i n g E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y B r a n c h o fS h e n g l i P e t r o l e u m E n g i n e e r i n g C o m p a n y ， Do n gyi n g ， S h a n d o n g 2 5 7 0 6 4 ， C h i n a Ab s t r a c t A l o w d a m a g e d r i l l i n g fl u i d h a s b e e n d e v e l o p e d t o p r o t e c t t h e l o w p e r me a b i l i t y r e s e r v o i r i n t h e Bl o c k 4 3 ， Yi b e i ， S h e n g l i o i l fi e l d ． T h e d e v e l o p me n t o f t h e n e w d r i l l i n g fl u i d i s b a s e d o n a “ s y n e r g i s t i c e ffe c t ’ o f a dri l l i n g fl u i d f o r u s e i n d r i l l i n g l o w p e rm e a b i l i t y r e s e r v o i r s ． AM P 2 ， a r e s e rvo i r p r o t e c t i o n a g e n t for t he n e w d r i l l i n g fl u i d ， h a s s t r o n g p l u g g i n g c a p a c i ty a n d g o o d s t a b i l i ty； n o s e t t l i n g h a s e v e r b e e n fou n d a f t e r s t a n d i n g for 3 0 d a y s ． F CS ， a wa t e r b l o c k i n g a g e n t ， d o e s n o t s e t t l e a t l o w t e mp e r a t u r e t o一 2 0 o C． I n v a s i o n d e p th o f t h e n e w d r i l l i n g fl u i d o n F A s a n d b e d i s o n l y 4 ． 0 c m， an d o n HT HP s a n d b e d t h i s i n v a s i o n d e p t h i s 5 ． 2 c m． Th e l o w s u r f a c e t e n s i o n o f t h e mu d fi l t r a t e s i s 2 2 ． 1 mN／ m， wh i c h i s e ffic i e n t i n mi n i mi z i n g t h e d am a g e c a u s e d b y wa t e r b l o c k ． Re c o v e r y o f p e r me a b i l i ty i s g r e a t e r t h a n 9 0 ％， a n i n d i c a t i o n o f g o o d r e s e rvo i r p r o t e c t i o n ． Ap p l i c a t i o n o f t h i s dri l l i n g fl u i d t e c h n o l o g y o n 4 we l l s r e v e a l s tha t t h e d r i l l i n g fl u i d h a s s t a b l e p e r f o rm a n c e ， i t s p r o p e r t i e s e a s y t o ma i n t a i n ， a n d a v e r a g e d r i l l i n g t i me r e d u c e d b y 1 1 ． 7 3 d a y s ． We l l s d r i l l e d wi t h t h i s d r i l l i n g fl u i d d o n o t n e c e s s i t a t e a c i d i z a t i o n and fra c t u r i n g ， a n d fl o w a t fi r s t p r o d u c t i o n． T h e a v e r a g e flo wi n g p r o d u c t i o n r a t e h a s b e e n 7 ． 8 8 t ／ d ． T h i s dri l l i n g fl u i d h a s b e e n s u c c e s s f u l l y u s e d i n t h e Bl o c k 4 3 ． a n d t h e p r a c t i c e s a r e o f i mp o rta n c e f o r the d e v e l o p me n t o f o l d o i l fi e l d s i n S h e n g l i a r e a ． Ke y wo r d s P r e v e n t f o rm a t i o n d a ma g e ； Dr i l l - i n fl u i d ； Lo w d a ma g e ； Re s e rvo i r p r o t e c t i o n a g e n t ； Wa t e r b l o c k a g e n t ； F l o wi n g we l l 义北油区大 4 3区块从投产至今 ，经历了 4 个 开发阶段 产能建设阶段、稳产阶段、 产量递减阶 段、 低速开发阶段。截止到 2 0 1 0 年 8 月， 投产油井 平均单井 日产油量为2 ． 7 t ／ d 。为提高储量控制和动 用程度，采用低伤害钻井液技术， 完善区块井网分 布，开发沙二、沙四段油藏，提高采收率，增加产 能潜力。低伤害钻井液技术是在低渗透油气藏 “ 协 同增效”钻井液体系 的基础上，根据施工井地 层特点、储层损害因素，结合钻井液封堵技术、油 层保护作用机理等，进一步完善聚合物油层保护剂 基金项目 中石化石油工程公司先导项目 “ 低渗透油气藏低伤害钻井液的先导试验” S G1 4 - 0 3 X o 第一作者简介 李秀灵， 工程师， 1 9 8 3 年生， 现在从事钻井液研 究工作。电话 0 5 4 6 8 7 2 1 0 4 7； E m a i l l i x i u l i n g ． s l y t s i n o p e c ． c o rn。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第3 3 卷 第 2 期 李秀灵等低伤害钻井液技术在义北油区的应用 6 5 和防水锁剂的性能 ，形成的一种钻井液油层保护施 工技术 ，以较好地解决钻进过程 中遇到的难题 ，最 大程度地保护储层，达到 “ 增储上产”的目的。该 低伤害钻井液在义北油区大 4 3区块的应用取得了 成功 。 1 储层 特征 义北油区大 4 3区块沙二段为滨浅湖滩砂沉积， 滩砂以粉砂岩为主，孑 L 隙较发育。平均孔隙度为 2 1 ．5 ％，平均渗透率为 2 9 1 1 0 ，为中孔中渗 储层。沙四段为滨湖相沉积， 以碳酸盐岩为主。平 均孑 L 隙度为 1 8 ％，平均渗透率为4 0 1 0 m ，为 中孔低渗储层。 沙二 段地 层温 度为 8 8℃，压力系数 为 0 ． 8 1 ～ 0 ．9 2 ； 沙四段地层温度为 9 2℃，压力系数为 O ．9 6 ～ 0 ．9 9 。由于储层压力系数存在上低下高，多口井在 上部沙二段发生漏失，在钻遇沙四段部分高压储层 需要提高密度 ，因此钻井液的安全密度窗 口较窄 ， 既要平衡沙 四段的地层压力 ，又要防止沙二段出现 漏失。 根据试油资料表明， 沙二段地层水总矿化度平 均为 1 6 5 5 4 m g ／ L ，氯离子含量平均为 7 6 1 5 mg ／ L ， 为 Na HC O 水型。沙 四段地层水 总矿化度平 均为 1 6 0 0 0 ～1 7 0 0 0 mg ／ L， 为 Na H C O 水型。 2 储层 损害 因素分 析 1 固相堵塞 。储层埋 藏井深平均在 2 7 0 0 2 9 0 0 m左右 ，沙二段岩性 以粉砂岩为 主，岩性疏 松， 储层平均孔隙较大， 固相颗粒易于侵人油层 [2 】 ， 造成油层孑 L 隙永久堵塞 。 2 水锁损害。沙四段油层孔道狭窄，平均渗 透率为 4 0 1 0 g m ，毛细管效应明显， 容易产生 水锁效应 [ 3 ] ，大大减少了储层 的油 、 气流动通道。 3 敏感性伤 害 [ 6 】 。由于沙 四段 以碳酸盐 岩为 主，当碳酸盐等敏感性矿物与不配伍的外来流体接 触后，将会发生一系列反应，就会造成孔隙黏土的 膨胀和分散，使孑 L 喉缩小，渗透率严重下降。 4 结垢。储层地层水以N a H C O 型为主，总 矿化度较高，含量达 1 6 0 0 0 ～1 7 0 0 0 m g ／ L 。当与 储层不配伍的流体进入储层后，易发生化学反应 ， 产生 C a C O 等沉淀， 堵塞油气层通道。 3 完善关键处理剂的性能 3 ． 1 油层保护剂 3 ． 1 ． 1 提高封堵能力 由于施工井为中孔、中低渗油层，为了增强 聚合物油层保护剂 A MP封堵大孔隙的能力，加入 了一定量 的纤维状架桥颗粒 A和刚性封堵材料 B， 制得完善后的产品A MP ． 2 。利用岩心流动实验仪 评价油层保护剂 AMP ． 2的封堵效果 ，实验结果见 表 1 。 表 1 3 ％AMP ． 2 对不同渗透率岩心的封堵效果 从表 1 可以看出，对于渗透率在 6 9 ． 8 5 1 0 ～ 3 0 2 ． 5 41 0 岬 范围内的岩心 ， 加入 3 ％A MP ． 2 后，对不同渗透率岩心的封堵率都大于 9 0 ％。由 此可知，完善后的油层保护剂可封堵施工井的储层 孔隙。 3 ． 1 ． 2 增强稳定性能 油层保护剂 AMP ． 1 储存 3 0 d后 ，乳液上层会 有澄清液析出， 不利于产品的存放和使用。为了增 强乳液稳定性，加入一定量的稳定剂 c成为油层 保护剂 A MP ． 2 放置 3 0 d 后， A MP ． 2 稳定性更高， 不发生分层，有利于现场使用。 3 ． 1 ． 3 膜强度变化 将改善后的油层保护剂 A MP ． 2 加入到 3 ％基 浆中，中压滤失 3 0 min ，制得泥饼，用电子显微 镜对 A MP ． 2 在滤纸表面的成膜效果进行评价，结 果如图 1 所示。以一定流速的自来水冲刷泥饼 3 0 m i n ， 评价其膜韧性 或强度 ， 如图2 所示。从图 1 、 图 2 可以看出，油层保护剂 A MP ． 2 具有较好的成 膜性，滤饼表面光滑，滤饼薄，经 自来水冲刷 3 0 m i n 后，滤饼仍然完好 ，韧性强。 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 3 卷 第2 期 李秀灵等低伤害钻井液技术在义北油区的应用 6 7 4 ． 2 性能评价 4 ． 2 ． 1 基本性能 经测定低伤害钻井液体系的密度为 1 ．2 g ／ e m ， 表观黏度为 4 1 mP a S ，塑性黏度为 3 1 mP a S ，动 切力为 1 O P a ，动塑比为0 ．3 2 P a ／ m P a S ， 滤失量为 2 ．8 m L ，表面张力为 2 2 ． 1 m N ／ m。可知该体系具有 良好的流变性，可满足地层钻进需要 ； 较强的封堵 性能，滤失量为 2 ．8 m L ，有效减少滤液和固相颗 粒进入储层 ； 表面张力仅为 2 2 ． 1 m N ／ m，远低于聚 合物钻井液体系滤液的表面张力 5 7 ． 8 m N ／ m[1] ，有 利于减少或防止水锁损害。 4 ． 2 ． 2 封堵性能 通过 F A可视砂床封堵仪和 T r a n s p a r e n t F i l t e r - 2 高温高压可视砂床滤失仪 由北京探矿工程研究所 研制 评价低伤害钻井液体系的封堵性能，实验结 果见表 4 。从表4可知，低伤害钻井液无论在常温 低压下，还是在 1 5 0℃、3 ．5 MP a 高温高压下，3 0 mi n均无钻井液漏 出，且滤液侵入深度浅 ，封堵效 果良好。 表 4 低伤害钻井液体系封堵性能评价 评价方法 砂 F A可视封堵实验0 ． 3 ～0 ． 6 室温 高温高压砂床封堵实验 0 ． 2 8 0 ． 6 6 1 5 0 p ／ 侵入深度／ M P a c m 0 ． 6 9 4 ． 0 3 ． 5 O 5 ． 2 注 测试时I 司为 3 0 mi n 。 4 ． 2 - 3 油层保护性能 采用岩心评价实验评价油层保护效果，结果见 表 5 。由表 5 可以看出，该钻井液体系在多种处理 剂的协同作用下，体系封堵率大于 9 0 ％ ； 当切除 一 段暂堵端后，渗透率恢复值均大于 9 0 ％，可以 保护低渗油层。 表 5 低伤害钻井液体系各配方对岩心的封堵效果 封堵率 ／ ／ 切长 ／ Ky 渗透率恢 1 0 l 2 1 0 ima 2 ％ 1 0 肛 m2 mil l 1 0 jx m2 复值 ／ ％ 注 钻井液密度为 1 ． 2 g ， c m ，暂堵压力为 3 ． 5 MP a ，温 度为 8 0℃，时间为 1 2 h 。 4 ． 3施工 方案 ①根据地层孔隙压力，合理调整钻井液密度。 将钻井液密度尽量控制在安全钻进的低限。②进入 储层前，根据地层情况，补充降滤失剂、防塌剂、 润滑剂含量，调整好钻井液性能，确保具有良好的 流变性和悬浮携带能力。逐步加入油层保护剂、防 水锁剂和其他低伤害处理剂等，将上部钻井液转化 为低伤害钻井液体系。控制钻井液黏度在4 0 5 0 S ， A P I 滤失量小于 5 ．0 mL ， 高温高压滤失量小于 1 O mL ， 滤液表面张力小于 2 5 m N ／ m， 黏滞系数不大于 0 ．1 ， 钻井液膨润土含量控制在 3 0 “- 4 0 g ／ L ，保持钻 井液性能稳定。 ③加入润滑剂，提高钻井液润滑性 能 ， 从而提高钻井速度 ， 减少井壁和油层浸泡时间， 降低油层损害，保持黏滞系数小于 0 ． 1 。④提前做 好各项工序的衔接工作，提高机械钻速，快速穿过 目的层 ，最大限度地缩短对储层的浸泡时间。 5现 场应 用及 效果 5 ． 1 钻井液流变性 低伤害钻井液技术在义北油区大 4 3区块进行 了 4口井的现场应用 ，取得了良好 的应用效果。以 大 4 3 ． 斜 3 9 5 井为例，该井完钻井深为2 9 1 5 m， 油藏位于沙河街组，完钻地层为沙四段，储层段钻 井液性能见表 6 。从表 6 可知，该体系具有良好的 流变性能， 完全能满足施工要求， 较强的润滑效果， 有效降低摩阻和扭矩，提高钻进速度 。 表 6 大 4 3 斜 3 9 5井储层段钻井液性能 5 ． 2 应用效果 从现场施工来看， 4口井施工过程中没有出现 任何复杂情况，电测一次成功率均达到 1 0 0 ％。4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 6年 3月 口井在确保井壁稳定的前提下，平均提前 1 1 ．7 3 d 完钻， 最大程度上减少了钻井液对储层的浸泡时间， 解决了该区块完井电测时易发生复杂情况，造成电 测遇阻、遇卡、电测一次成功率低的情况，其钻井 技术指标见表 7 。 表 7 大 4 3区块 4口井的钻井技术指标 注 4口井电测一次成功率为 1 0 0 ％。 5 ． 3 油气层保护效果 从采油效果来看 ， 低伤害钻井液适用于砂质泥 岩、泥岩与砂砾岩互层性地层、 碳酸盐岩， 油层保 护效果明显 ， 投 产的 4口井均不需酸化压裂 ， 投产 自 喷， 平均日自喷量为 7 ． 8 8 tY d ， 而同期投产的邻井 绝大多数需要酸化压裂后才投产， 采油效果见表 8 。 表 8 大 4 3区块部分施工井的初期采油效果对比 6结论 和建议 1 ． 低伤害钻井液体系根据施工井地层特点，采 用完善后的油层保护剂、 防水锁剂等低伤害处理剂， 通过处理剂之间的 “ 协同作用” ，结合适当的现场 施工措施， 形成了符合地层特点的油气层保护技术， 在现场应用过程中， 钻井液性能稳定 ，油层保护效 果突出，采油增产效果明显 。 2 ． 从施工情况来看，低伤害钻井液技术可满足 长裸眼井段施工要求，已施工井的机械钻速快，钻 井周期短，技术优点明显。 3 ． 低伤害钻井液在义北油区大 4 3区块的成功应 用为胜利油田老油区开发提供了较好的借鉴意义。 参 考 文 献 ⋯ 1 李秀灵，陈二丁 ． 低渗透油气藏 “ 协同增效” 钻井液 及其作用机理 【 J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 3 ，3 0 5 1 8 ． 21 ． LI Xi u l i n g ，CHE N E r d i n g ． Re s e a r c h o n s y n e r g i s t i c e ffe c t d r i l l i n g f l u i d a n d a c t i n g me c h a n i s m i n l o w p e r me a b i l i t y r e s e r v o i r [ J ] ． Dr i l l i n g F l u i d＆ C o m p l e t i o n F l u i d ，2 0 1 3 ， 3 0 5 1 8 2 1 ． [ 2 ] 赵金洲，薛玉志， 李公让， 等 ． 胜利油 田钻井过程中低 渗油气藏 的保护对策 [ J 】 ． 中国石油大学学报 ， 2 0 0 7 ， 3 1 3 1 4 8 ． 1 5 1 ． ZHAO J i n z h o u， XUE Yu z h i ， LI Go n g r a n g， e t a 1 ． Fo r ma t i o n d a ma g e c o n t r o l f o r l o w p e rm e a b i l i ty r e s e r v o i r d u r i n g d r i l l i n g o p e r a t i o n i n S h e n g l i O i l fi e l d [ J ] ． J o u r n a l o fC h i n a U n i v e r s i t y o fP e t r o l e u m，2 0 0 7 ，3 1 3 1 48 1 51． [ 3 ] 魏茂伟， 薛玉志， 李公让， 等． 水锁解除技术研究进展 [ J ] _ 钻井液与完井液 ，2 0 0 9 ，2 6 6 6 5 ． 6 8 ． W EI M a o w e i ， XUE Yuz hi ， LI Go n gr a n g， e t a 1 ． Re s e a r c h p r o g r e s s i n wa t e r b l o c k r e mo v a l [ J ] ． Dr i l l i n g Fl u i d＆ Co mpl e t i o nFl u i d，2 0 0 9，2 6 6 6 5 6 8 ． [ 4 ] 范文永， 舒勇， 李礼 ， 等 ． 低渗透油气层水锁损害机理 及低损害钻井液技术研究 [ J ] ． 钻井液与完井液 ， 2 0 0 8 ， 2 5 4 1 6 ． 1 9 ． F AN W e n y o n g， S HU Yo n g，LI L i ，e t a 1 ． Re s e a r c h e s o n t h e wa t e r b l o c k i n l o w p e r m e a b i l i t y r e s e r v o i r a n d mi n i mi z e d - r e s e r v o i r - d a ma g e d r i l l i n g fl u i d t e c h n o l o g y [ J ] ． Dr i l l i n g F l u i d＆ C o m p l e t i o n F l u i d ，2 0 0 8 ，2 5 4 1 6． 1 9． 【 5 】 柳敏， 吴茜 ． 防水锁剂的研究进展与展望 [ J 】 ． 广州化工， 2 0 1 3 ，4 1 5 3 2 ． 3 3 ． L I U Mi n ． WU Qi a n ． Re s e a r c h p r o g r e s s a n d p r o s p e c t o f wa t e r p r o o f l o c k a g e n t [ J ] ． G u a n g z h o u C h e mi c a l I n d u s t r y， 2 0 1 3 ，4 1 5 3 2 ． 3 3 ． [ 6 ] 李秀灵， 张海青 ， 杨倩云 ， 等 ． 低渗透油藏储层保护技 术研究进展 [ J ] ． 石油化工应用 ， 2 0 1 3 ， 3 2 2 1 0 1 2 ． L I Xi u l i n g ， Z HA NG Ha i q i n g ， YA NG Qi a n y u n ， e t a 1 ． Re s e a r c h a d v a n c e s o n r e s e r v o i r p r o t e c t i o n t e c h n o l o g y i n l o w p e r me a b i l i t y o i l fi e l d [ J ] ． P e t r o c h e m i c a l l n d u s t r y A p p l i c a t i o n ，2 0 1 3 ，3 2 2 1 0 1 2 ． 收稿 日期2 0 1 5 ． 1 2 ． 9 ；H GF 1 5 0 6 M4 ；编辑马倩芸 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m