張 榮 韓豐欣 苗海龍 胡成軍

(1.中海油田服務(wù)股份有限公司油田化學(xué)事業(yè)部; 2.中海石油(中國)有限公司天津分公司)

BZ13-1油田防塌鉆井液的研制及應(yīng)用

張 榮1韓豐欣2苗海龍1胡成軍1

(1.中海油田服務(wù)股份有限公司油田化學(xué)事業(yè)部; 2.中海石油(中國)有限公司天津分公司)

分析了BZ13-1油田易坍塌地層井壁失穩(wěn)的原因,研制了適合該油田東營組和沙河街組泥頁巖地層的具有強(qiáng)抑制性、強(qiáng)封堵能力的防塌鉆井液。實(shí)驗(yàn)評價(jià)表明,所研制的防塌鉆井液具有良好的抑制性能、潤滑性能和濾失性能,油氣層保護(hù)效果良好。新研制的防塌鉆井液在BZ13-1油田和其它地層巖性類似油田鉆井作業(yè)中取得了良好的應(yīng)用效果。

BZ13-1油田 井壁失穩(wěn) 防塌鉆井液

渤海渤中地區(qū)東營組和沙河街組地層泥頁巖裂縫層理發(fā)育,鉆井時(shí)極易發(fā)生井壁縮徑、坍塌等失穩(wěn)問題,嚴(yán)重制約了本地區(qū)油氣田的規(guī)模開發(fā)。例如, BZ13-1油田在鉆探井和初期開發(fā)過程中就時(shí)常發(fā)生由于井壁失穩(wěn)造成的起下鉆阻卡、井底沉砂,甚至埋卡鉆具等復(fù)雜情況,極大地增加了鉆井周期和成本(表1)。為了有效解決該區(qū)域東營組和沙河街組的井壁失穩(wěn)問題,針對BZ13-1油田易坍塌地層井壁失穩(wěn)機(jī)理,研制出了具有強(qiáng)抑制性和強(qiáng)封堵能力的防塌鉆井液,并在該油田及BZ34-4、CFD 18-1/2油田進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用,取得了良好效果。

1 井壁失穩(wěn)原因分析

表1 BZ13-1油田已鉆探井鉆井時(shí)間統(tǒng)計(jì)表

通常認(rèn)為井壁失穩(wěn)主要基于兩方面原因:一是由于鉆井液液柱靜壓力不足以平衡地層的坍塌壓力,二是由于鉆井液或者濾液侵入泥頁巖孔隙造成“壓力穿透效應(yīng)”[1],所以在采用合理密度有效支撐井壁的前提下,提高鉆井液的封堵能力以減少鉆井液或者濾液侵入泥頁巖孔隙,則成為保證井壁穩(wěn)定的關(guān)鍵措施。

利用D/m ax-IIIA X-射線衍射儀進(jìn)行了BZ13-1油田易坍塌地層全巖礦物組分分析,并對其理化性能作了實(shí)驗(yàn)分析,結(jié)果分別見表2、3。

表2 BZ13-1油田易坍塌地層全巖礦物組分分析結(jié)果(%)

表3 BZ13-1油田易坍塌地層理化性能分析結(jié)果

由表2、3可以看出,該油田東營組和沙河街組易坍塌地層中非粘土礦物以石英和長石為主,粘土礦物以蒙皂石或伊蒙混層為主,巖石活性強(qiáng),易于水化分散而引起縮徑,造成井壁失穩(wěn),因此需要提高鉆井液的抑制性和增強(qiáng)鉆井液的封堵能力,以減少鉆井液濾失,從而達(dá)到穩(wěn)定井壁的目的。

2 鉆井液研制

根據(jù)上述井壁失穩(wěn)原因分析,結(jié)合渤中地區(qū)以往的作業(yè)經(jīng)驗(yàn),重點(diǎn)對氯化鉀聚合醇鉆井液中的抑制劑和封堵劑進(jìn)行了優(yōu)化。

2.1 鉆井液處理劑優(yōu)化

(1)抑制劑優(yōu)化

選取BZ13-1油田東營組巖屑,采用氯化鉀(KC l)、聚合醇(JLX)、大分子包被劑(PLH)以及聚胺(UH IB)等處理劑復(fù)配進(jìn)行巖屑回收和膨脹實(shí)驗(yàn),結(jié)果見表4。

由表4可以看出,氯化鉀與JLX復(fù)配能提高鉆井液的抑制性,但效果不夠理想;而采用5%KC l、2%JLX與0.5%～1%UH IB、0.5%PLH復(fù)配使用,巖屑回收率可增至93.30%,16 h膨脹率可降至10.12%,復(fù)配體系的抑制性隨UH IB加量的增加而增強(qiáng)?？紤]到成本因素和實(shí)際作業(yè)需要,確定的抑制劑為5% KC l+2%～3%JLX+0.5%PLH +0.5%～1%UH IB。

表4 BZ13-2油田防塌鉆井液抑制劑優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果(%)

(2)封堵劑優(yōu)化

選取不同的封堵材料進(jìn)行復(fù)配實(shí)驗(yàn),主要評價(jià)添加封堵材料后鉆井液樣品的高溫高壓濾失量和滲透失水,以及高溫高壓砂床濾失量和砂床滲透失水,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 鉆井液封堵劑優(yōu)選(mL)

由表5可以看出,DYFT和LPF復(fù)配使用效果較好,若再配以FCL2000或SZDL使用,其封堵效果更好,但由于FCL2000進(jìn)口成本過高,而SZDL的顆粒平均粒徑較大更有利于對不同微裂縫的地層進(jìn)行封堵,所以最終確定封堵材料為2%DYFT+1.5% LPF+1%SZDL。

2.2 鉆井液性能評價(jià)

根據(jù)上述鉆井液處理劑優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果,最終確定的BZ13-1油田防塌鉆井液配方為4%鈉土基漿+0.2%PAC-LV+1.5%TEM P+1.5%SM P I+ 1.5%LPF+2%DYFT+1%SZDL+2%JLX+5% KC l+0.5%PLH+0.8%UH IB,最后用重晶石加重到1.40 g/cm3。

對所研制的鉆井液進(jìn)行了性能評價(jià)實(shí)驗(yàn),結(jié)果見表6～8。從表6、7可以看出,該防塌鉆井液既具有良好的流變性能和潤滑性能,又具有較強(qiáng)的抑制性能和優(yōu)異的封堵性能。從表8可以看出,所研制的鉆井液使得BZ13-1-1井天然巖心的滲透率恢復(fù)值達(dá)到了82.75%,而人造巖心滲透率恢復(fù)值則高達(dá)93.33%,說明該鉆井液具有良好的儲層保護(hù)性能。

表6 BZ13-1油田防塌鉆井液抗溫性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表7 BZ13-1油田防塌鉆井液抑制性能、潤滑性能和濾失性實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表8 BZ13-1油田防塌鉆井液油氣保護(hù)性能評價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果

BZ13-1油田一期共完成鉆井6口,在應(yīng)用所研制的防塌鉆井液過程中沒有發(fā)生井壁失穩(wěn)的復(fù)雜情況,整個(gè)鉆井作業(yè)的事故率為0,總的作業(yè)周期比鉆探井時(shí)有了大幅度提高(平均單井作業(yè)周期為38.32 d),比原先3口探井(平均單井作業(yè)周期78.54 d)的作業(yè)周期減少了51%,并且6口井油、氣預(yù)投產(chǎn)產(chǎn)量分別超出配產(chǎn)產(chǎn)量255%和169%?，F(xiàn)場對所研制的防塌鉆井液性能和儲層保護(hù)效果也作了測試(表9、10),表明所研制的防塌鉆井液具有良好的流變性能、潤滑性能和儲層保護(hù)效果。隨后將所研制的防塌鉆井液又應(yīng)用于CFD 18-1、CFD 18-2油田的7口開發(fā)井和BZ34-4油田的3口調(diào)整井,均沒有發(fā)生由于井壁失穩(wěn)造成的井下復(fù)雜情況,投產(chǎn)效果也均達(dá)到了配產(chǎn)要求。

表9 現(xiàn)場防塌鉆井液基本性能測試

表10 現(xiàn)場防塌鉆井液儲層巖心滲透率恢復(fù)值的測試

4 結(jié)論

(1)結(jié)合BZ13-1地層特點(diǎn),研制出了具有強(qiáng)抑制性、強(qiáng)封堵能力的防塌鉆井液,該鉆井液具有良好的流變性能和潤滑性能,儲層保護(hù)效果良好。

(2)BZ13-1、CFD18-1/2和BZ34-4油田現(xiàn)場應(yīng)用表明,新研制防塌鉆井液解決了東營組和沙河街組鉆進(jìn)井壁失穩(wěn)的難題,對于其他類似地層的井壁穩(wěn)定有指導(dǎo)意義。

[1] 楊振杰.井壁失穩(wěn)機(jī)理和幾種新型防塌鉆井液的防塌機(jī)理:文獻(xiàn)綜述[J].油田化學(xué),1999,16(2):179-182.

(編輯:孫豐成)

Development and application of anti-collapsing drilling fluid for BZ13-1 oilfield

Zhang Rong1Han Fengxin2Miao Hailong1Hu Chengjun1
(1.China Offshore Oilfield Services L td.,Tianjin,300452; 2.Tianjin Brach of CNOOC Ltd.,Tianjin,300452)

Through the analysis on the reasons of sidewall instability in sloughing formation in BZ 13-1 oilfield,an anti-collapsing drilling fluid was developed for mud shale of Dongying and Shahejie Formations in the oilfield.The experiments indicate that the anti-collapsing drilling fluid,with strong inhibitive,lubricity and the filtration characteristics,can protect reservoir effectively.The newly developed anti-collapsing drilling fluid has been applied successfully in the drilling operations in BZ13-1 oilfields and other similaroilfields.

BZ13-1 oilfield;sidewall instability;anticollapsing drilling fluid

張榮,男,工程師,現(xiàn)主要從事鉆井液現(xiàn)場技術(shù)研究和支持工作。地址:天津市塘沽區(qū)576信箱(郵編:300452)。E-mail:zhangrong1@cosl.com.cn。

2010-01-20