高密度油基钻井液在长水平井中的应用

2018-07-12 12:10唐文明
中国资源综合利用 2018年5期
关键词:气层乳化剂井眼

唐文明

(江汉油田钻井一公司泥浆公司,湖北 潜江 433123)

1 钻井液难点

在长水平井钻进过程中,钻井液技术存在以下难点:一是地层倾角变化较大,地层应力系统复杂,存在高压气层,钻井液密度需要由地层压力来确定,具有不确定性,需要现场摸索;二是储层岩性总体体现为低分散度、层理剥落趋势,高密度油基钻井液必须拥有非常强的封堵能力和化学抑制能力;三是地层坍塌压力和地层破碎压力较为接近,实钻中密度窗口控制难度较大;四是水平段长、井身轨迹差,钻井液工艺必须与钻井工程措施密切配合;五是邻井已压裂,井壁稳定性变差[1]。

2 高密度油基钻井液配方优选

2.1 钻井液配方优选

实验室优选高密度油基钻井液配方,优选高密度主、辅乳化剂,降滤失剂和封堵剂。重点考虑了体系的稳定性、抗温性、封堵性和抑制能力,最终优选出的配方如下:柴油+6%主乳化剂+4%辅乳化剂+3%氧化钙+3%~5%有机土+5%降滤失剂+1%~3%封堵剂+26%~40%氯化钙水溶液+重晶石。

2.2 稳定性

高密度油基钻井液乳化能力较强,体系稳定,破乳电压均在500 V以上,受温度、固相的影响较小。同时,高温高压小于3 mL,滤液在静置24 h后油水不分层。

2.3 抗温性

高密度油基钻井液的塑性黏度、动切力、静切力等随温度的升高而减小,随压力的升高而增大。在相同温度下,油基钻井液的剪切速率读值受处理剂的影响显著。以密度2.0 g/cm3为基础,进行了抗温性能测试,结果如表1所示。

表1 高密度油基钻井液抗温性能

选用适合高密度的乳化剂,可以使油基钻井液体系中细小液滴之间的距离扩大,从而减少其对表观黏度的影响。

2.4 封堵性

目的层存在网状破碎性地层,导致井壁失稳。故要提高该井油基钻井液防塌能力,必须提高其封堵性能。可塑性变形粒子和刚性封堵材料配比合理,封堵能力强,形成的封堵层承压能力高[2]。

2.5 抑制能力

钻进过程中,机械振动摩擦钻头切削等作用使裂缝扩展并延伸,造成井壁失稳,次生裂缝加剧地层的坍塌。因此,油基钻井液除具有超强的封堵能力以外,渗入地层的滤液还具有较强的化学抑制能力,以最大限度地保证井眼的稳定性[3]。

3 现场应用

3.1 JY108-4HF井

JY108-4HF井是中石化部署的一口开发井,井型为水平井,设计井深4 700 m。完钻原则为钻至B靶留足口袋完钻。

3.1.1高密度油基钻井液技术措施

一是针对三开高压气层,将密度提高到1.80 g/cm3,加重剂由以前的4.2 g/cm3重晶石粉改成4.3 g/cm3的重晶石粉,乳化剂改用适合高密度的乳化剂;三是高密度油基钻井液转浆时,及时将钻井液性能调整,控制在二期钻井液质量标准内,满足井下安全的需要;三是不能用柴油直接补充到钻井液中,必须配成胶液的形式,细水长流补充泥浆量,防止钻井液性能波动过大;四是加强固控设备的使用,利用离心机降低低密度固相含量,调整钻井液的密度。

3.1.2井眼稳定技术措施

一是确定合理的钻井液密度。在施工中严格保持钻井液密度,防止波动过大,引起井壁失稳。二是强化封堵、防塌措施。

进入定向、水平段后,封堵能力维护方法有:转浆后,加入超细碳酸钙;每钻进200 m,补充单封或随钻堵漏剂,加强封堵能力;沥青类封堵剂含量一直维持在3%;加强泥浆性能监控,高温高压滤失量小于4 mL。

3.1.3井眼净化措施

钻进中,通过调整乳化剂用量,始终保持油基钻井液塑性黏度和动切力在合理的范围,同时重视低剪切速率下钻井液流态维护,减缓岩屑沉降现象。

3.2 JY184-2HF井

3.2.1高密度油基钻井液的防漏技术

一是钻井液黏度控制在60~90 s,PV在40 MPa·s左右,YP在10 Pa以上,调整好钻井液的流变性,确保钻井液清洁井眼能力的同时尽可能降低循环压耗;二是维护过程中油基高温降滤失剂含量达到3%,同时结合FL-1、氧化沥青等处理剂复配,提高泥饼质量,控制HTHP滤失量<3 mL,减少滤液进入地层;三是与地质结合好,根据邻井实钻资料,在进入预测漏层前50 m加入2%~3%QWY、2%~3%纳米封堵剂、3%~5%随钻堵漏剂、2%沥青类封堵剂等提高油基钻井液封堵微裂缝的能力;四是由于高密度油基钻井液老浆含量高,结构相对较强,因此每趟起下钻要严格控制好起下速度,下钻到底开泵前先转动钻具破坏泥浆结构,先低排量(4~5 L/s)将泥浆泵开通后,排量再由小逐渐增大调至正常,避免操作过猛压漏地层。

3.2.2高密度油基钻井液维护方法

一是钻井过程中,根据钻遇地层的压力系数高低,调整钻井液密度;二是为保证钻井液携砂效果,减少流变性受温度的影响,流变性控制采用增大有机土、氧化沥青等亲油胶体的含量,提高黏度和切力;三是增大基油加量,降低黏度和切力的措施;四是控制钻井液高温高压滤失量不大于3 mL,减少滤液向地层渗透,当滤失量增大时,根据滤失量大小补充适量的亲油性胶体和封堵材料;五是用CaO控制钻井液碱度值,使其维持在2.0~2.5范围内。

3.2.3三开井漏

JY184-2HF井,出现多次井漏和溢流,处于喷漏同存的状态。漏速较大的井深是3 166 m和3 631 m,采取起钻,配堵漏浆专堵。为保证压稳气层,密度不能降低,维持在1.76~1.78 g/cm3,钻完设计井深,保证电测期间的安全,将密度提高到1.86 g/cm3。

4 现场应用效果分析

采用高密度油基钻井液达到了以下四个方面的效果。

4.1 高密度钻井液流动性良好

高密度油基钻井液较好地乳化了重晶石,通过油相的作用减小了固相颗粒高密度间的摩擦力,可以很好地降低钻井液流动阻力,塑性黏度低。

4.2 高密度油基钻井液抑制性强

对泥页岩没有水化作用,可以很好地保持井壁稳定性,钻遇泥岩、泥页岩等地层,井径规则,井下无复杂情况。JY108-4HF井水平段长1 577 m,钻井过程无坍塌掉块,平均井径扩大率为2.06%。

4.3 高密度油基钻井液性能稳定,易于维护处理

由于黏土在油基钻井液中不分散,钻井液的黏土容限高,钻屑在井底被切削后可以较完整地携带出地面,通过固控设备进行清除,钻井液不易受黏土污染。高温条件下,重晶石无沉降,悬浮稳定性好,性能稳定。

4.4 长水平段摩阻低,润滑性好

定向施工无托压、黏附现象,工具面摆放正常。起下钻顺利,无遇阻现象。

5 结语

高密度钻井液需要使用适合乳化高固相的主乳化剂和辅乳化剂,保证高密度油基钻井液的稳定性;三开地层,存在高压气层,钻井液密度需要依据地层压力来确定,既要压稳气层,又不能压漏地层;目的层组存在破碎性地层,易井漏,井垮,水平段穿层时,应尽量避免进入该地层。

三开水平段钻进时,使用高密度油基钻井液,钻井液密度不能波动过大,防止压漏地层,特别是起钻、压水眼后,密度要混均匀才能钻进;从已完井的几口井的井径可以看出,都存在大肚子井眼,钻完设计井深后,应重视循环洗井工作,充分循环,振动筛无明显钻屑时,方能起钻电测;高密度油基钻井液,封堵能力必须强,避免压漏地层,钻进中,及时加入纳米封堵剂、超细碳酸钙、沥青类封堵剂,增强防漏能力。

猜你喜欢
气层乳化剂井眼
固液界面纳米气层研究进展
摩阻判断井眼情况的误差探讨
复合乳化剂对草鱼生长及脂代谢的影响
储量估算中有关气层孔隙度的研究
煤层气多分支水平井分支井眼重入筛管完井技术
一种气层识别方法在苏里格致密砂岩储层流体识别中的应用
椭圆形井眼环空压力梯度预测与影响因素分析
一种评价页岩气水平井气层产气性的方法
一种新型酚化木质素胺乳化剂的合成及其性能
斯泰潘实现清洁技术重大突破——研发出新型水基乳化剂