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        強(qiáng)抑制封堵鉆井液體系研究及應(yīng)用

        2019-09-10 07:22:44劉浩冰趙素娟李思李必平王曉亮
        石油研究 2019年5期

        劉浩冰 趙素娟 李思 李必平 王曉亮

        摘要:由于某油田某區(qū)塊在鉆井的時(shí)候很容易出現(xiàn)井壁坍塌和漏失問題,所以研制開發(fā)出一種全新的強(qiáng)抑制封堵鉆井液體系是非常必要的。此體系的原理是利用氯化鉀、硅酸鈉與聚胺抑制劑的多元復(fù)合作用,來有效的抑制頁巖水化分散,頁巖膨脹率相比于清水降低了68.2%,毛細(xì)管吸入時(shí)間相比于清水降低了63.5%。這一體系的物理原理是以封堵為基礎(chǔ)配合硅酸鹽的化學(xué)固壁作用,低滲沙盤封堵試驗(yàn)濾失量只有8.9mL,能夠充分封堵地層孔隙、微裂縫,減小濾液對(duì)地層侵入的幾率,提升井壁的穩(wěn)定性,防止井下發(fā)生漏失問題。這一體系在某油田**-41井的五開井段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用,結(jié)果顯示這一體系在鉆進(jìn)過程當(dāng)中具有穩(wěn)定性,流變的狀態(tài)優(yōu)良,井徑規(guī)則,五開井段平均井徑擴(kuò)大的幾率只有1.3%。

        關(guān)鍵詞:強(qiáng)抑制;強(qiáng)封堵;水基鉆井液;井壁穩(wěn)定

        引言:

        以白堊系與第三系碳酸鹽巖油藏為主的大型油田其開發(fā)對(duì)象主要包括:第三系的某油藏以及白堊系某油藏,這其中**地層上、中部主要是大套泥巖,下部是大套泥巖夾薄層石膏,另一地層主要是泥巖與厚薄不均勻的石膏不等厚互層,下部地層主要是灰?guī)r,鉆井施工當(dāng)中十分容易出現(xiàn)井壁失穩(wěn)、漏失等復(fù)雜情況。對(duì)于地層特性開發(fā)新型強(qiáng)抑制封堵鉆井液體系,體系當(dāng)中引入硅酸鈉,不但能夠提升鉆井液的抑制性,還能夠利用化學(xué)的作用,充分封堵井壁孔隙與微裂縫,降低孔隙壓力的傳遞作用,使化學(xué)固壁得以實(shí)現(xiàn),保證井下的安全。

        1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

        主要材料:膨潤(rùn)土、碳酸鈉、氯化鉀、硅酸鈉、流型調(diào)節(jié)劑BZ-HXC、抗溫抗鹽降濾失劑BZ-JLS-I、聚合醇BZ-YRH、防塌封堵劑BZ-YFT、聚胺抑制劑BZ-YZJ、細(xì)鈣、重晶石。

        實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備:ZNN-D6S型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)、高溫滾動(dòng)加熱爐、OFI高溫高壓濾失儀和封堵儀、ZNS-4中壓失水儀、CST毛細(xì)血管吸入時(shí)間測(cè)定儀以及NP-01A線性頁巖膨脹儀。

        2 各因素對(duì)鉆井液性能影響

        經(jīng)過實(shí)驗(yàn)考察硅酸鈉加量對(duì)鉆井液性能的影響,優(yōu)化鉆井液的配方。

        2.1硅酸鈉模數(shù)

        研究結(jié)果顯示,硅酸鈉的模數(shù)越大,其抑制力越強(qiáng),但是鉆井液體系的表現(xiàn)黏度、塑性黏度以及動(dòng)切力都表現(xiàn)出下降的趨勢(shì),以綜合抑制防坍塌和流變性為基礎(chǔ),選擇的模數(shù)是:2.4~2.8。

        2.2硅酸鈉加量

        為了使體系的抑制性得以提升,應(yīng)用氯化鉀-硅酸鈉-聚胺抑制劑復(fù)合作用。應(yīng)用大港油田明化鎮(zhèn)組泥頁巖巖石樣品,處理成過100目規(guī)格的巖屑,經(jīng)過線性頁巖膨脹率和毛細(xì)管吸入時(shí)間測(cè)試法對(duì)這一復(fù)合抑制體系展開抑制性的評(píng)價(jià)。

        根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,利用氯化鉀-硅酸鈉-聚胺抑制劑復(fù)合作用,膨脹率與毛細(xì)管吸入時(shí)間均明顯降低,抑制效果比單一的抑制劑強(qiáng)。伴隨著硅酸鈉量的增加,抑制效果也大大提升,但是增加的量超出百分之四,抑制效果增強(qiáng)幅度減弱。

        對(duì)于不同的碳酸鈉加量來評(píng)價(jià)體系的性能影響,老化條件是120℃、16h,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,體系表現(xiàn)黏度、動(dòng)切力隨著硅酸鈉的加入先降低以后再升高,然而濾失量在加量超出3%以后明顯提升。綜合抑制性、流變性與濾失性,最終明確體系硅酸鈉加量為3%。

        根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)我們可以知道,明確強(qiáng)抑制封堵鉆井液配方如下:

        水+2%膨潤(rùn)土+0.3%純堿+3%硅酸鈉+0.1BZ-HXC+1.5%BZ-JLS-I+1%BZ-YRH+1%BZ-YFT+7%氯化鉀+0.5%BZ-YZJ+10%細(xì)目鈣(325目)+10%細(xì)目鈣(600目)+重晶石。

        3 強(qiáng)抑制封堵鉆井液體系性能評(píng)價(jià)

        3.1耐溫性能

        檢測(cè)出了強(qiáng)抑制封堵鉆井液體系的耐溫性能,結(jié)果如下表1所示。

        實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,隨著溫度的不斷提升,體系表觀黏度和動(dòng)切力稍微降低,濾失量的流變性與較小的濾失量。

        3.2抑制性能

        運(yùn)用滾動(dòng)回收率實(shí)驗(yàn)來評(píng)價(jià)鉆井液體系的抑制性,并且和運(yùn)用相同實(shí)驗(yàn)條件的7%氯化鉀水溶液實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,這一實(shí)驗(yàn)巖屑利用新疆克深208井的紅色泥巖。測(cè)試結(jié)果顯示,強(qiáng)抑制封堵鉆井液體系的巖屑回收率是95.8%,遠(yuǎn)超出7%氯化鉀溶液的回收率(8.5%),表示這一體系能夠有效的抑制泥頁的水化分散,抑制性良好。

        3.3封堵性能

        利用OFI高溫高壓封堵儀進(jìn)行封堵性測(cè)試(測(cè)試用巖心滲透率是400mD),在120℃、7MPa條件下開展實(shí)驗(yàn),封堵的效果:瞬間失水3.4mL,濾失量9.6mL,靜態(tài)濾失速率為1.1mL/min。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,這一體系具備很好的封堵效果,能夠充分填充井壁孔隙與微裂縫,提升井壁的強(qiáng)度,避免發(fā)生漏失,確保井下的施工安全。

        4 總結(jié):

        (1)強(qiáng)抑制封堵鉆井液體系經(jīng)過多元復(fù)合作用,使體系的強(qiáng)抑制性和強(qiáng)封堵能力得以實(shí)現(xiàn),可以充分解決井壁穩(wěn)定的難題,避免出現(xiàn)井下漏失的問題。

        (2)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)用表示,強(qiáng)抑制封堵鉆井液體系能夠充分解決某油田某區(qū)塊井壁坍塌以及漏失難題,具備很好的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用效果。

        參考文獻(xiàn):

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        [3]羅人文,龍大清,王昆,范建國(guó),呂佳,白晶.馬深1井超深井鉆井液技術(shù)[J].石油鉆采工藝,2016,38(5):588-593.

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