超低渗透钻井液技术研究与应用.docx

1、超低渗透钻井液技术研究与应用超低渗透钻井液技术研究与应用孙金声 屈沅治(中国石油集团钻井工程技术研究院摘要评价了超低渗透钻井液的API滤失量、高温高压滤失量、砂床滤失量、岩心承压能力、 封堵裂缝和储层渗透率恢复值。实验结果表明,超低渗透钻井液可以防漏堵漏,实现近零滤失, 具有很好的封堵能力,能大幅度提高岩心承压能力。根据SEM图谱提出了超低渗透钻井液提高 地层承压能力、防漏堵漏及保护油气层的作用机理。现场应用表明,超低渗透钻井液能提高漏 失压力和破裂压力梯度,扩大安全密度窗口,防止地层水化膨胀及井壁坍塌,有效保护储层及 提高产能。钻井过程中,优选合适的钻井液体系能大大减少井下复杂情况的发生,如

2、井漏、并壁失 稳、压差卡钻、地层伤害等。对钻井液体系而言,其需控制的最重要参数是它的漏失量,滤 液漏失过多会给油气井带来巨大的伤害甚至永久性的伤害。针对目前钻井工程中存在的难 题,国外学者率先开发了一种新型钻井液体系,即非侵入钻井液。近来,我们结合国内钻井 的实际情况,研制出了超低渗透钻井液体系,其关键添加剂为JY一1及JYW一2。该钻井 液体系在井壁表面能形成一层致密的封堵膜,实现近零滤失,减少或削除井漏、卡钻、井塌 等井下复杂情况的发生,能恢复产层的渗透率,且使用维护简单,环境友好。一、实验部分1.API滤失量与高温高压滤失量实验在配置好的钻井液中,加入一定量的零滤失井眼稳定剂,室温养护2

3、4h,测定钻井液的 各项性能,结果见表1。实验结果表明:几种零滤失井眼稳定剂具有一定的降滤失作用,在 加量小于1%时对钻井液的其他性能影响较小。表1AP!滤失量与高温高压滤失量高温高压滤失量 配 方 AV。mPas 尸y,mPas YP,Pa API滤失量,mL基浆+1%魄000141132.826注:(1基浆4%土+0.5%FA367+0.8%NPAN+0.3%XY27+1%兀一1+0.3%CSW一1+0.5%BaS04;(2FLC2000、LCP2000:美国得威公司滤失控制稳定剂和井眼稳定剂(3JYW一1、JYW一2:钻井工程技术研究院钻井液所研制的零滤失井眼稳定剂。602.可视式砂床滤

4、失实验筛出2040目砂子洗净后并烘干,在可视式滤失仪的压滤器内加入350cm3砂子压实 铺平,采用大港油田164井井深1100m现场钻井液加入不同井眼稳定剂进行HTHP滤失 实验。按测试API滤失量同样方法加压测试7.5min滤失量(见表2,实验结果表明钻井液 中添加井眼稳定剂后,能很好地控制其滤失量。裹2低密度钻井液m滤失量配 方 HTHP滤失量(砂床,mL基浆 156基浆+2%JYW一10基浆+2%FCL2000O基浆+2“JYw一20基浆+2%LCP20000注:基装是太港油田港164井。井挥1100m,密度1.159/叽3聚合物钻井液。按同样的方法,采用塔里木油田密度为2.29/cm3

5、的聚磺钻井液进行可视式砂床滤失实 验(见表3,实验结果表明零滤失井眼稳定剂JYw一1能显著减少钻井液的滤失量。衰3高密度钻井液可视式砂床滤失量配 方 实验方藏 滤失量,mL基浆 2040目,中压 60基浆+1.OHJYW一12040目,中压 1.6基浆 4060目,150,HP 4o基浆+10HJYw一14060目,150,HP 03.岩心承压能力实验评价岩心承压能力使用图1所示岩心滤失仪,把测试岩心滤失量后的岩心取下,轻轻刮 下岩心表面的滤饼,重新装入岩心夹持器中,把钻井液杯中的钻井液换成清水,加压,开启 平流泵,逐渐加压直至滤渡接收杯中有液滴流出时,此时平流泵压力即为岩心的承压能力。 几种

6、钻井液对岩心承压能力见表4。气瓶压图1岩心滤失仅藏杯61表4钻井液对岩心承压能力的影响钻井液 岩心滤失量.em 岩心承压能力,MPR聚合物钻井液 34357聚合物钻井液+i“JYP一11214.8正电胶钻井液 384.1正电胶钻井液+1“JYP一11O 156注:(1集合物钻井液组成4%铺土十03%80A5_I+2斯FT一1+2%SPNH+05NNPAN(2正电瞳钻井液组成4蜥呐土+0.4%MMI-I+2%FT一1+2“SPNH+05%啪;(3岩心为孔隙度200肛,天然岩心a实验结果表明,不同类型的钻井液能形成的内泥饼强度不同,零滤失量降滤失剂可以降 低钻井液岩心滤失量,而且可以增强岩心内泥饼

7、强度,大幅度提高岩心的承压能力,在现场 应用中,能提高漏失压力和破裂压力梯度,扩大安全密度窗口。4.封堵裂缝试验在300mL配制好的基浆中,分别加入各种配比的处理剂水化34h,装入QD一1型堵 漏材料试验装置,按照其操作规程,测定基浆中加入不同配比处理剂封堵不同裂缝的实验结 果(表5。衰5零滤失井眼稳定剂封堵裂缝实验配 方 结 果基浆+l 5%JYW一2可以封堵lmm以下裂缝基浆+05%JYw一2+1.5%核桃壳(过3.2mm筛 可以封堵3mm以下裂缝基浆+2oNJYw一2+2,O%棱横壳(过4mm簿 可Iif封堵4rran以下裂缝基浆+20%J1阿一2+2O%棱桃壳(过5mm筛 可以封堵5m

8、m以下裂缝注:基浆为4%土+05FA367+o 8%NPAN+O 3%XYZ7+1%Fr一1+o 3%ESW一1+O.5%BaS04加入1.5“零滤失井眼稳定剂能够封堵小于lmm裂缝,对于2rnm以上的裂缝,用适量 的零滤失量井眼稳定剂配合适量粒径大小合适的核桃壳等絮挤粒子,就能达到堵漏效果,而 仅仅用核桃壳无法达到堵漏效果。5.渗透率恢复值试验用吉林大情字地区油田储层的天然岩心,在模拟现场条件下(温度90左右,伤害压 差3.5MPa,伤害速梯150s-1,评价了MMH阳离子聚合物钻井液加入零滤失量前后钻井 液伤害岩心的渗透率恢复值(见表6。实验结果表嘎,在钻井液体系中加入零滤失井眼稳 定剂后

9、,能较大幅度提高钻井液伤害岩心的渗透率恢复值,有利于保护油气层。表6超低渗透钻井液动态伤害天然岩心评价结果钻井液配方 渗透率恢复值基浆 864“基浆+10“nw一1972%基浆t10“JYw一2964蟛注t(1基浆:3“4蹦膨润土+025O 35跖MMH(干粉+0.2“o 3“cAl。一904-1%1.5%D1M一1+ 15*A2“cHsP+1%2“NPAN+005%o 1“NP一30十也3o 5“QOJl(2岩心号14123,343,38,203t 165。626.泥饼去除实验通过酸礴车洲试.超胝像透钻井泄滤阱qHjoq9“可清除.采用的超低渗透钻井漶泥饼。如址力反转.嵛心r的泥饼町自动脱落

10、=:、超低渗透钻外液作用机理探讨高温高压F岩心滤失量实验后征,结果见图2图4。幽2没有污染的岩心电子显微照片 嘲3未加越低海透铀JF液污染岩心后切击1jrm后电子硅触照片斟4超眠侉琏钵液污染￥心话坷击Ii 5cnl衍电子属微照片昧7cm后丧口I彤巷b瓢始lpD盎似层深处。从而有效封堵不同渗透性地层和微裂缝泥页岩地层,实现近零滤失,大幅度提高岩 心承压能力,对油层渗透率的损害太大地降低,有效保护储层。三、现场应用1.太港油田港深区块超低渗透钻井液堵漏殛提高地层承压试验对比情况选取大港油田深区块相邻井进行不同钻井液体系的应用效果对比,对比情况见表7。 裹7大港油田港深区块不同钻井液体系的应用效果对

11、比井 号 邻井一港深78井 试验一港东16井 试验一港6271井 完井井深,m 446033873073漏失并深,m 3860292829363054.753073进入高压层前加重,漏失严 溢流压井导致严重强失, 井喷压井导致漏失,共 漏失原因重,共计近2000m3共计882m3计1180ma漏失现象 有进无出 有进无出 有进无出 一 堵漏方法 常规堵涌 超低渗透钻井液 超低渗透钻井茛高压层所需浓度 1609口谛 1729/crna 1.759/craa扩大安全密度窗口 O 22O 25处理一十月后,无法堵漏,有效堵漏,提高地层承压 有效堵漏,提高地层承砸能 堵漏效果 被近增加一层套管改变井身

12、能力。已完井 力t已完井结构完井2.辽河油田小龙湾区块超低渗透钻并液应用效果分别选取辽河油田小龙湾区块相邻10口井进行聚合物钻井液及超低渗透钻井液应用效 果的对比,对比情况见表8。衰8辽河油田不同钻井液体系的应用效果对比对比项目 邻井一应用聚合物钻井液 试验井一应用超低渗透钻井液 井数 55平均探度,m 32773534损失时间.h/口井 4655338平均井径扩大率,瑞 1123659机械钻建,m/h 5686.56坍塌情况 坍塌掉块严重 基本无坍塌掉块现象因坍塌钻屑分散严重t导致大量排放泥浆排放情况 较对比井减少50“泥浆满失情况 满失较严重 无巷菊、漏失现象。3.吐哈油田的应用吐哈油田自

13、勘探开发以来,由于地层承压能力较低,井漏及井漏引起的掉块、井塌等复 64杂情况时有发生在储层保护方面，由于地层孔隙分布不均，常规的屏蔽暂堵技术难以满足 不同孔喉尺寸的需要，油气层保护效果一般。因此，选取储层孔隙分布不勾，钻井掩工难度 大，井漏、井塌经常发生的红台、疙瘩台地我的重点试探井红台井、疙井进行现场试 验，并与使用常规钻井液的同区块邻井进行对比，对比情况见表。 表吐哈油田采用不同钻井液体系的应用效果对比 井号 红台地区口井的平均值 井深 漏失时间， 瓣失泥浆，一 采用的钻进踱 常规钻井液 超低渗透钻井液 常规钻井掖 超低渗透钻井渡 红台井 疙瘩台地区口的平均值 疙井 无 无 ” （船 无

14、 注：缸台地区的口井为红台、红台、红台、红台、红台、缸台，红台、红台疙瘩台地区的口 井为癌、疙、疙、症、疙、疙。 超低渗透钻井液应用效果表明，红台、疙在施工中未发生漏失及其他井下复杂情 况，取得了很好的井壁稳定及防漏效果。 胜利油田的应用 车、区块的油藏物性、堙深都差不多，使用无渗透钻井液，先后完成车 、五口井的试验。应用结果表明，使用超低渗透钻井液 能有效地保护储层，防止井跟坍塌及控制井漏。次主力油层原来产油，使用超低渗透 钻井液后，次主力油层产油，提高了产能。 四、结 论 （）在永基、油基钻井液中加入一定量的零滤失并眼稳定剂可以形成超低渗透钻并液； （）零滤失井眼稳定剂可以井壁岩石表面形成

15、致密超低渗透膜，从而降低滤失甚至实现 近零滤失； （）超低渗透钻井液对不同孔隙的砂床、岩心和裂缝具有很好的封堵能力，可以有效防 漏堵漏； （）超低渗透钻井液通过增强内泥饼封堵强度，大幅度提高岩心承压能力，能提高漏失 压力和破裂压力梯度，相当于扩大安全密度窗口，有可能较好解决以往钻长裸眼多套压力层 系或压力衰竭地层时易发生的漏失、卡钻和坍塌技术难题； （）能有效保护储层，储层渗透率恢复值大于蹦 （）现场应用结果表明，超低渗透钻井液同一配方就能有效封堵不同渗透性地层、微裂 缝及裂缝，即具有广谱防漏堵漏储层效果。在储层井段使用能有效保护储层，大幅度提高采 收率。 参考文献 孙金声，林喜斌，张斌等国外超低渗透钻井液技术综述钻井液与完井液，。（） 孙金声，唐继平，张斌等超低渗透钻井液完井液技术研究钻井液与完井液，