卫庆广
1.1组分
生物聚合物、PS抑制剂、聚合酸稀释剂、聚阴离子纤维素、成膜剂、泥饼改进剂、降滤失剂、润滑剂(水基润滑剂或聚合醇)
其中:聚合酸稀释剂、润滑剂(水基润滑剂)获得国家海洋局北海监测中心认可可应用于海洋钻井;其余组分为无毒处理剂。因此,可以确保体系对环境无污染。
1.2基本性能
粘度:40-60s,可以调节;
密度:≤1.10g/cm3,可加重到1.50 -1.80g/cm3;
滤失量:≤4ml,可降低到2-3 ml;
高温高压滤失量(150℃):≤10 ml
润滑性:0.15-0.20(极压系数)
从以上指标看出,可以满足4500m以内深井、大斜度井、水平井钻井施工要求。
1.3与常有体系对比
1.3.1组分对比
常用体系组分有:铁铬盐、烧碱、磺化沥青、HA树脂、、硅氟稀释剂、柴油。其中铁铬盐、磺化沥青、HA树脂、硅氟稀释剂溶于水后,颜色为黑色,柴油有难闻味道,铁铬盐含有铬盐,因此体系排放对环境有严重的污染。与国家颁布的《清洁生产法》要求生产过程尽量采取先进工艺,不污染环境背道而驰。
复合膜钻井液采用无毒可应用于海洋钻井处理剂,对环境无污染可以直接排放。
相比之下,复合膜钻井液体系环保效益明显优于常用体系。
1.3.2泥饼质量对比
目前国内外对泥饼质量尚无标准的评价方法,本实验借助于清水渗透率和泥饼抗冲刷强度来反映泥饼质量变化。
(1)清水渗透率
清水渗透率:对经过充分搅拌的钻井液测其API滤失量,然后倒出实验液换注清水,再测清水API滤失量。滤失量越低,泥饼质量越好。结果见表1-1,从中看出:复合膜体系好于目前体系。
表1-1 清水渗透率对比(ml)
体系 清水渗透率
复合膜体系 3.0
常用体系 3.6
(2)泥饼强度
泥饼抗冲刷强度:应用JHNC泥饼强度冲刷仪进行評价,冲刷距为11cm,泥饼强度定义为单位厚度的泥饼冲刷时间,单位min/mm,若泥饼厚度一定,冲刷时间越长,泥饼强度越高。
(3)定性实验
将API失水的泥饼放在原泥浆中置于50℃中浸泡24h,实验发现,常用体系泥饼被溶蚀,而复合膜体系的泥饼明显有一定的硬度。由此可以推断,复合膜体系在泥浆液柱压力作用下失水形成泥饼,特有组分在地层温度作用下,逐渐活化形成类似水泥的物质,这种物质加固了地层岩石的稳定,堵塞了地层孔隙,因此有助于井壁的稳定,防止井塌、井漏的发生。另一方面,由于洗井时泥饼不可能完全被冲刷掉,造成水泥与地层之间存在着泥饼,影响了与地层的胶结,致使固井质量不高,因此可得出结论:复合膜体系会提高地层与水泥之间的胶结强度,从而提高了固井质量。
(4)膜现象
在API滤失量后,发现复合膜体系的泥饼薄、有一层膜存在,而常用体系无此现象。在100-200目石英砂模拟岩样3.5MPa下形成泥饼,自然风干条件下,复合膜体系明显出现膜,可以取出泥饼,并有一定强度;而常用体系泥饼出现裂纹,并收缩逐渐成块。
1.3.3保护油气层
常用评价钻井液对油气层污染的试验比较琐碎,用一定的目数的石英砂模拟油气层,通过钻井液侵入深度,来判断油气层的污染情况的方法比较简单、直观,仪器选用可视滤失仪。
复合膜体系钻井液浸入最浅,常用体系侵入最深;做完可视滤失量后,将钻井液倒出,换上清水,重新测定可视滤失量,可以看出,常用体系清水渗透较快,复合膜体系浸入深度未变。可以由此推断,复合膜体系形成的膜阻断固相和滤液的侵入,因此其保护油气层最好。
2现场应用
2.1现场应用效果
在以上研究的基础上,开展了现场应用实验,取得了良好的效果。截止到2007年7月,2006年未利用该套钻井液的完钻新井85口,投产66口,开井64口,日产149吨,平均单井产油2.32吨。统计试验5口井,其中4口井,平均单井日产油5.27吨,同比增加127%。统计2007年投产38口井,开井32口,日产油97t,平均单井日产油3.03t,主要是2007年投产新井中有34口为更新井,而2006年投产新井均为完善井网井。假定以2007年为准,则应用该套钻井液体系后,单井日增油0.71t。
2.1.1对环境影响
(1)组分分析
将齐40-14-更26井完井钻井液送至国家海洋局大连海洋环境监测中心站检测,结果如下:
按GB18668-2002海洋沉积物质量,可达第一类(除铜外),第二类。
第一类 适用于海洋渔业水域,海洋自然保护区,珍稀于濒危生物自然保护区,海水养殖区,海水浴场,人体直接接触沉积物的海上运动或娱乐区,与人类食用直接有关的工业用水区。
第二类 适用于一般工业用水区,滨海风景旅游区。
(2)毒性检测
将该区完井后的钻井液送至国家海洋局北海检测中心检测,确定无毒,可以排放到海洋。
2.1.2固井质量
齐40区块5口井从625m到完井,固井质量为全优。其中齐40-14更26井、11-024、13-025全井段固井质量为全优,10-031井有30m固井质量中等、15-K25有46m的固井质量为中等,其余为全优。
试验47口井与2006年50口普通井固井声幅度对比;试验井的固井声幅度一条线比普通井高出2.02%。试验井的二界面胶结指数为0.8-1.0的比率比普通井高出11.71%。因此可以确定试验井的固井质量明显优于普通井。
2.2.3保护油气层
将完井的钻井液放在不同目数石英砂模拟的岩样,在3.5MP、24h条件下测定钻井液侵入深度。从中看出,侵入很浅,完全可以通过射孔解除。
同时,钻速快减少油气藏侵泡时间,故保护油气藏效果好。
2.2.4钻速快
齐40区块使用复合膜钻井液43口井平均钻速20.39m/h,使用分散钻井液72口井平均钻速18.01 m/h,同比增加13.2%。
3 结论
3.1钻井液面临的问题集中在对环境影响污染、固井质量进一步提高、油气层保护等三个方面。
3.2复合膜钻井液室内研究和现场应用表明:该体系对环境影响小、固井质量得到提高、保护油气层效果好,值得大面积推广。
参考文献:
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