页岩油藏油基钻井液技术

《页岩油藏油基钻井液技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

学兔兔www.xuetutu.com642014年10月页岩油藏油基钻井液技术刘振东刘国亮2高杨李海斌’1．中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，山东东营257000；2．中石化胜利石油工程有限公司渤海钻井总公司，山东东营257200摘要：胜利油田罗家区块和乔庄地区沙三段泥页岩裂缝发育，在该区块钻井具有一定风险性。对该区块泥页岩水化稳定性进行了分析研究，进一步明确了该区块泥页岩水化分散机理。对钻井液体系进行了评价，同时对其应用效果进行了总结。通过在渤页平l井、渤页平2井及梁页1HF井的现场应用，说明油基钻井液体系完全满足该区块钻井要求，具有良好的页岩抑制性和井眼清洁能力。最后指出了现场应用中存在的问题，并探讨了相关对策。该研究对提高页岩油藏井壁稳定性、保障井下安全具有指导意义。关键词：泥页岩；水化稳定性；应用；乳液稳定性；封堵性DOI：10．3969／j．issn．1006—5539．2014．05．017∞舳∞帅00前言水回收率达到82．4％，柴油基钻井液回收率高达99％，说胜利油田罗家区块地层属于济阳坳陷沾化凹陷罗明该地层岩屑在柴油基钻井液中不易水化分散。家鼻状构造带，该构造带是一个近南北向的大型水下隆l20起，北临渤南洼陷，南靠陈家庄凸起。罗家鼻状构造带在沙三段时期沉积了数百米的暗色泥页岩，本区新生界古近系地层被数条北西向延伸的盆倾断层切割，形成断阶薄带。据该区实钻和物探资料分析，设计井区沙三段油、泥回需页岩裂缝发育，易形成泥页岩裂缝油气藏。梁页1HF井位于济阳坳陷东营凹陷利津洼陷带南坡梁页1HF块较高部位。利津洼陷沙三下一沙四上时期，盆地处于断陷一坳陷阶段，沉降速度加快，湖盆的沉积环境逐渐由滨浅湖转清水地层水柴油基钻井液胺基钻井液变为半深湖一深湖，因而从下到上发育了以油页岩、泥岩实验流体及灰质泥岩为主的地层。对罗家及乔庄区块泥页岩水化图1泥页岩滚动回收率实验结果稳定性进行研究，有助于明确泥页岩的稳定性机理，优选钻井液体系，保证该区块钻井过程中的井下安全。1．2岩石相对强度评价实验将罗67井页岩井段岩心在室内利用不同钻井液浸1钻井液对泥页岩水化稳定性影响泡，然后分别测定泥页岩声波传递速度，评价岩石相对强度，见表l。1．1泥页岩滚动回收率实验由于岩石相对强度和声波传递速度成正比，根据实利用泥页岩滚动回收率实验考察泥页岩水化作用验结果，柴油基钻井液浸泡后岩石的声波传递速度降低对岩石稳定性的影响，见图1。从实验结果看，岩屑的清收稿日期：2014—03—11基金项目：中石化科技攻关项目“非常规油气藏长水平段水平井钻完井技术研究”(JP12012)作者简介：刘振东(1979一)，男，山东昌乐人，工程师，硕士，现从事钻井液技术研究和现场服务工作。 学兔兔www.xuetutu.com第32卷第5期OILFlELDCHEMISTRY油田化学65率明低于水基钻井液，因此证实柴油基钻井液对泥页岩的水化作用最弱，较有利于井壁稳定。吕表1声波传递实验结果赠Ⅲjl}柴油基钻井液胺基钻井液钻井液图2动失水实验结果2油基钻井液性能评价及现场应用2．1钻井液性能评价1．3不同钻井液动失水实验柴油基钻井液配方：[(柴油+CaCl!溶液)(油水比80：泥页岩滚动回收率实验中，柴油基钻井液的回收率20)]+3％主乳化N+I．5％辅乳化剂+2％润湿剂+4％有机高于水基钻井液，其泥页岩水化抑制性较好。这跟钻井土+2．2％碱度调节剂+3％降滤失剂+3％乳化封堵剂+5％液滤欠进入地层的水有很大关系。利用动失水仪测定了复合封堵剂。柴油基钻井液和胺基钻井液的动态滤失量．定量考察了柴油基钻井液配方性能评价实验结果见表2滤失量大小对泥页岩水化作用的影响，见图2。白油基钻井液配方性能评价结果见表3。由图2可见，柴油基钻井液的动态滤失量远远低于由表2～3可知，柴油基钻井液和白油基钻井液配方胺基钻井液，进入地层的滤失小，自然水化作用就会弱。2lO塑性黏度和动切力较为合理，具有良好的流变性：同时525150从上述实验结果可以看出，油基钻井液泥页岩水化破乳电压均在500V，具有较好的电化学稳定性：老化稳定：好，原因在于：后，钻井液性能基本保持不变，也说明了钻井液体系的a)滤失量小，可有效防止泥页岩水化：抗温性。这些指标都说明柴油基钻井液和白油基钻井液b)抑制性好。对泥页岩水化作用弱．不易使泥页岩配方能够满足现场使用条件1微裂缝开启，保证了泥页岩的井壁稳定。表2柴油基钻井液配方性能评价实验结果 学兔兔www.xuetutu.comlI66l薏I201410月2-2现场应用油气污染及大量集中加入加重材料的情况下，钻井液的油基钻井液在渤页平1井、渤页平2井及梁页1HF破乳电压仍能保持在1400V左右。井进行了现场应用，表现出了良好的页岩抑制效果、润3_2封堵性滑能力以及井眼清洁能力。尽管油基钻井液具有很强的抑制性，但对于一些层渤页平l井采用柴油基钻井液施工，完钻井深理和微裂缝发育的硬脆性和破碎性地层，油的侵入仍然4335．54m，套管下入至3748．86m。本井三开所钻井段会带来地层的不稳定因素，故油基钻井液的封堵问题仍为油泥岩、油页岩，裂缝发育，极易出现坍塌掉块。使用然不能忽视。可通过采用乳化沥青和纳米封堵颗粒的复油基钻井液钻进期间，钻屑上返及时、均质、棱角分明，合封堵作用来提高钻井液的封堵性能。钻井液封堵剂优无掉块返出．电测井段井眼扩大率≤3％，后期井壁失稳选实验见表4。后，在油气显示活跃条件下，优质的钻井液保证了划过表4钻井液封堵剂优选实验井段井壁的稳定性，为后期工程施工奠定基础。配方高温高压滤失量／mL渤页平2井作为胜利油田第二口页岩油水平井，该基油+CaC|2(25％)+2％一3％乳化剂l3井三开采用白油基钻井液施工。无任何复杂事故发生。EMUI，卜1％一3％润湿剂WET—l+2％～该井井径规则．井眼扩大率为2．3％。成功解决了三开井3％有机土+2％降滤失剂CFA+2％段泥页岩井壁不稳定、长水平段井眼清洁难等问题。该CaO+重晶石井水平位移1329．75111，水平段881．88m，平均机械钻速1#溶液+2％超细碳酸钙(500目)7．8达到8．22ndh，钻井速度较渤页平1井有大幅提高。1#溶液+2％纳米NFD3．8梁页1HF井位于济阳坳陷东营凹陷利津洼陷带南l#溶液+2％乳化沥青5坡梁页1HF块较高部位。该井采用白油基钻井液施工，完钻井深3961．97m，水平段长626．2m，位移1003．16m。此方法在现场应用中获得了较好的封堵效果。渤页该井三开施工顺利，无任何复杂事故，成功解决了该区平l井通过添加乳化沥青、纳米封堵颗粒及降滤失剂等块三开井段泥页岩井壁不稳定的难题。材料。控制钻井液的HTHP滤失量在2．4mL左右，因而该井钻井液封堵性良好，未出现任何井壁失稳的现象。3现场应用中的问题及对策又如梁页l井钻进至3526m，实施短起下作业时出现漏3．1乳液稳定性失，通过加入乳化沥青及纳米封堵材料，堵漏过程中井油基钻井液使用中，必须确保乳液的稳定性。目壁稳定，未出现任何掉块、坍塌等情况，说明钻井液封堵前，衡量乳液稳定性的主要指标是破乳电压。当钻遇水性强。层引起地层水侵入，或当大量钻屑进入钻井液，乳化剂3．3原油污染和润湿剂在钻屑表面吸附导致其过量消耗而未能及时钻遇油层时，原油会溶于油基钻井液，导致钻井液补充时，乳液稳定性就会变差，需要及时补充乳化剂和流变性变差。因此，在采用油基钻井液钻开油层时，必须润湿剂，并注意调整好油水比，尽快恢复其原有稳定性。重视原油污染的预防和处理工作。渤页平l井在钻进至从现场情况来看，渤页平l井油基钻井液随循环剪切时4264．86m后就曾出现多次油气侵现象，地层油气不断间的增长，钻井液的破乳电压呈增大趋势，由最初的947侵入钻井液中，造成钻井液黏切上升，性能变差。故油基V增大至l5o0V左右。钻进期间钻屑及加重材料等固钻井液配方必须有较好的抗原油污染能力。从室内研究相不断进入钻井液中，为保证油基钻井液的乳化稳定来看，研制的油基钻井液可以抗18％的原油污染．抗原性，现场有针对性地适当补充乳化剂及润湿剂．保证了油污染效果比较理想，见表5。另外，现场可采用基油稀油基钻井液的乳化稳定性，在后期钻井液多次经受高压释的办法调节黏切，并通过适当加入乳化剂及润湿剂来表5钻井液抗原油污染性能评价 学兔兔www.xuetutu.com第32卷第5期OILFIELDCHEMlSTRY油田化学67保证钻井液流变性和乳化稳定性。XuJiafang，QiuZhen~ong，HanFengxin．MethodsandAppa-3．4油基钻屑及钻井液回收处理ratusforShaleHydrationExperiments[J]．DrillingFluid&油基钻屑及钻井液对环境的污染较大，虽然现在使CompletionFluid，2008，25(4)：13—15．用白油基低毒油基钻井液。但钻井液里面的芳烃物质对[3]王建华，鄢捷年，苏山林．硬脆性泥页岩井壁稳定评价新方法LI]．石油钻采工艺，2006，28(2)：28—30．环境仍有污染。因此，需要对油基钻屑和钻井液进行谨WangJianhua，YanJienian，SuShaulin．NewMethodforEval—慎处理，保证其使用过程的环保安全。目前，在现场可通uatingBoreholeStabilityinBrittleShaleU]．OilDrilling&过油基钻屑及钻井液全回收处理的办法来解决环境友ProductionTechnology，2006，28(2)：28—30．好性问题；也可使用油基钻屑的随钻处理装置，通过对[4]BenjaminHerzhaft，LionelRousseau，LaurentNeau，eta1．In—钻屑的清洗．达到安全排放的标准，同时对油基钻井液fluenceofTemperatureandClays／EmulsionMicrostructureon进行回收处理并重复利用，可大大提高油基钻屑的处理Oil—basedMudLowshearRateRheologyU]．SPEJournal，速度．简化油基钻井液处理工艺和操作程序。油基钻井2003，8(3)：211—217．液回收处理工艺示意见图3。[5]PatrickL，AdamT．SwellingofOil—basedDrillingFluidsRe—sultingfromDissolvedGasU]．SPEDrillingEngineering，1990，5(2)：149-155．[6]舒福昌，岳前升，黄红玺，等．新型无水全油基钻井液U]．断块油气田，2008，15(3)：103—104．图3油基钻井液回收处理工艺ShuFuchang，YueQiansheng，HuangHongxi，eta1．ANewWater—freeOil—basedDrillingFluid[J3．Fault—BlockOil&GasField，2008，15(3)：103-104．4结论[7]安文忠，张滨海，陈建兵．VersaClean低毒油基钻井液技术a)油基钻井液滤失量小，可有效防止泥页岩水化；D]．石油钻探技术，2003，31(6)：33—35．且油基钻井液抑制性强，对泥页岩的水化作用弱，可进AnWenzhong，ZhangBinghai，ChenJianbing．VersaClean--a一步阻止泥页岩的水化分散，因而更有利于泥页岩的井Low—poisonOilMudU]．PetroleumDrillingTechniques，壁稳定。2003，31(6)：33-35．b)通过在渤页平1井、渤页平2井及梁页1HF井[8]岳前升，向兴金，李中，等．油基钻井液的封堵性能研究与的应用，说明研制的油基钻井液体系抑制性强、润滑性应用[J]．钻井液与完井液，2006，23(5)：40—42．好，能够满足页岩地层的要求。YueQiansheng，XiangXingjin，LiZhong，eta1．Studyonc)在油基钻井液使用过程中，要根据现场情况，及SealingCharacteristicsofOil——basedDrillingFluidandItsAp—-时合理补充乳化剂和润湿剂，保证乳液稳定性；同时要plication[J]．DrillingFluid&CompletionFluid，2006，23(5)：40-42．及时加入封堵材料，提高封堵能力，保证井壁稳定性。[9]万绪新．渤南区块页岩油地层油基钻井液技术U]．石油钻探技术，2013，41(6)：45-50．WanXuxin．Oil—BasedDrillingFluidAppliedinDrillingShale参考文献：OilReservoirsinBonanBlockU]．PetroleumDrillingTech—[1]刘厚彬，孟英峰，李皋，等．泥页岩水化作用对岩石强度的niques，2013，41(6)：45—50．影响U]．钻采工艺，2010，33(6)：18—20．[10]何振奎．泌页HF1井油基钻井液技术[J]．石油钻探技术，LiuHoubin，MengYingfeng，LiGao，eta1．TheoreticalSimula—2012，40(4)：32—37．tionandExperimentalEvaluationoftheEffectofHydrationonHeZhenkui．OilBaseDrillingFluidTechnologyAppliedintheShaleRockStrengthEJ]．Drilling&ProductionTechnolo-WellBiyeHF1[J]．Pe~oleumDrillingTechniques，2012，40gY，2010，33(6)：18—20．(4)：32-37．[2]徐加放，邱正松，韩丰欣．泥页岩水化应力实验方法与实验装置U]．钻井液与完井液，2008，25(4)：13—15．