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      水基鉆井液在渤中淺層大位移井中的研究與應(yīng)用

      2014-11-22 05:27:16王洪偉張恒付順龍中海油田服務(wù)股份有限公司油田化學(xué)事業(yè)部天津300452
      石油天然氣學(xué)報(bào) 2014年8期
      關(guān)鍵詞:渤中摩阻水基

      王洪偉,張恒,付順龍(中海油田服務(wù)股份有限公司油田化學(xué)事業(yè)部,天津 300452)

      王薦,舒福昌(荊州市漢科新技術(shù)研究所,湖北 荊州 434000)

      渤中34-1油田新增4口大位移井/大斜度調(diào)整井,其中2口針對(duì)渤中34-1油田二、三井區(qū)進(jìn)行調(diào)整,但目標(biāo)靶點(diǎn)距離現(xiàn)有平臺(tái)渤中34-1油田A水平距離達(dá)到3km以上,水垂比大于2,開發(fā)難度大。在盤活邊際地質(zhì)儲(chǔ)量、降低開發(fā)成本的整體開發(fā)思路指導(dǎo)下,決定在A平臺(tái)外掛井槽(渤中34-1-D)采用大位移井技術(shù)開發(fā)二、三井區(qū)新近系明化鎮(zhèn)組(Nm)油藏。

      對(duì)于大位移井,國(guó)際上自20世紀(jì)末起普遍使用油基鉆井液,但環(huán)境難以接受、成本高,有時(shí)廢棄鉆井液的處理費(fèi)用甚至高于鉆井液自身價(jià)值[1]。渤海作為一級(jí)海域,在渤中34-1油田使用水基鉆井液是環(huán)保首選,同時(shí)也能大大降低鉆井液費(fèi)用。

      1 鉆井液體系的構(gòu)建

      1.1 渤中34-1油田大位移井基本情況

      A平臺(tái)外掛井槽(渤中34-1-D)調(diào)整二、三井區(qū)的2口井分別為渤中34-1-D8H井、34-1-D6井,大位移井基本情況如表1所示。

      表1 渤中34-1大位移井基本情況

      Nm組油藏有大段活性軟泥巖,泥質(zhì)含量高,黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)高(一般為30%~60%),泥巖層段黏土極易水化黏結(jié)成塊,同時(shí)造成鉆井液流變性容易失控;并有起下鉆阻卡,倒劃眼憋壓、憋扭矩等困難現(xiàn)象。

      1.2 大位移井鉆井作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)

      經(jīng)實(shí)踐總結(jié),要成功完成大位移井鉆井作業(yè),必須統(tǒng)籌考慮6大關(guān)鍵技術(shù):定向井優(yōu)化設(shè)計(jì)、鉆柱組合與工具、潤(rùn)滑性控制、井壁穩(wěn)定技術(shù)、井眼清潔技術(shù)和鉆機(jī)配套要求 。

      1.3 體系構(gòu)建思路

      根據(jù)關(guān)鍵技術(shù)并結(jié)合渤中34-1大位移井基本情況,構(gòu)建的鉆井液體系必須以4個(gè)方面作為主要內(nèi)容進(jìn)行研究:①潤(rùn)滑性控制,即降低摩阻/扭矩;②井壁穩(wěn)定技術(shù),即體系防泥巖水化能力;③井眼清潔技術(shù),即體系高效攜帶性能;④鉆井液體系流變性穩(wěn)定,體系抗巖屑污染能力。

      2 鉆井液體系的研究與室內(nèi)評(píng)價(jià)

      室內(nèi)通過(guò)處理劑研發(fā)與優(yōu)選試驗(yàn),優(yōu)化出適合渤中淺層大位移井開發(fā)需要的水基鉆井液基本配方:3%海水膨潤(rùn)土基漿+0.25%高黏聚陰離子纖維素PF-PAC HV+1%提切降濾失劑PF-VIF+1.5%封堵劑PF-LPF+1.2%抑制劑PF-HAS+0.5%聚丙烯酰胺PF-PLH+1.5%高效潤(rùn)滑劑 RT101+加重劑(配方中百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

      2.1 高效潤(rùn)滑劑研發(fā)與評(píng)價(jià)

      大位移井突出的特點(diǎn)為大井眼處在大斜度長(zhǎng)裸眼穩(wěn)斜段,鉆柱躺在下井壁。這個(gè)特點(diǎn)決定了摩阻/扭矩是大位移井鉆井工程問(wèn)題的核心,主要表現(xiàn)為鉆柱不能以自重下鉆到底,鉆柱因?yàn)榕ぞ剡^(guò)大而無(wú)法旋轉(zhuǎn)。降低摩阻/扭矩常規(guī)措施包括:在油基鉆井液中增加油水比,在水基鉆井液中使用潤(rùn)滑劑和玻璃珠增加鉆井液的潤(rùn)滑性。

      通過(guò)基礎(chǔ)油、油性劑、抗磨極壓劑、乳化劑、抗腐蝕和抗氧化劑等方面的研究與篩選,自主研發(fā)出了用于大位移井中的高效潤(rùn)滑劑RT101。經(jīng)國(guó)家石油產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢驗(yàn),無(wú)論是降低摩阻(表2)或是扭矩(表3)方面都達(dá)到或超過(guò)國(guó)際同類產(chǎn)品。

      2.2 防泥巖水化能力評(píng)價(jià)

      取渤中34-1油田Nm組泥巖,在配方中進(jìn)行滾動(dòng)回收率和線性膨脹率試驗(yàn)(表4),結(jié)果表明體系具有很好的防泥巖水化能力。

      2.3 體系高效攜帶能力評(píng)價(jià)

      鉆井液的主要作用之一就是清潔井眼并將巖屑攜帶出井眼,這取決于鉆井液的流變性能。在大井斜大位移井中鉆井液攜巖效果極為重要,隨著井斜的增加,動(dòng)切力作用有所減弱,但動(dòng)塑比對(duì)攜巖的影響仍然較大,因此在大井斜井段中盡可能使鉆井液的動(dòng)塑比高,使鉆井液在環(huán)空形成平板型層流,動(dòng)塑比保持在0.36~0.48Pa/(mPa·s),動(dòng)切力保持在6~12Pa,旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)3r/min對(duì)應(yīng)讀數(shù)值要大于4[2]。從表5可以看出,該水基鉆井液體系的攜帶性能滿足大斜度大位移井鉆進(jìn)要求。

      表2 降低摩阻檢驗(yàn)結(jié)果

      表3 降低扭矩檢驗(yàn)結(jié)果

      表4 滾動(dòng)回收率和線性膨脹率試驗(yàn)結(jié)果

      表5 流變性試驗(yàn)結(jié)果

      2.4 體系抗巖屑污染能力評(píng)價(jià)

      取渤中34-1油田Nm組油藏泥巖巖屑粉,按照不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)加入到鉆井液體系中進(jìn)行污染試驗(yàn),經(jīng)老化后對(duì)體系流變性能進(jìn)行對(duì)比(表6)。結(jié)果表明該鉆井液體系最高可抗質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的巖屑污染,能滿足大位移井井段長(zhǎng)、作業(yè)周期長(zhǎng)的鉆井要求。

      表6 抗巖屑污染能力試驗(yàn)結(jié)果

      3 鉆井液體系的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

      水基鉆井液成功完成了渤中34-1-D8H井、34-1-D6井這2口大位移井鉆井作業(yè),無(wú)起泥球、憋抬鉆具等任何復(fù)雜情況發(fā)生,并且體現(xiàn)出了非常優(yōu)異的潤(rùn)滑性能,2口井終完時(shí)啟動(dòng)摩阻皆在3t以內(nèi)。由于體系在這2口井的成功應(yīng)用,截至2014年3月,該水基鉆井液體系已迅速應(yīng)用到渤海的旅大、錦州等區(qū)塊。

      4 結(jié)論

      1)通過(guò)專項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)化確定了鉆井液體系的基本配方:3%海水膨潤(rùn)土基漿+0.25%高黏聚陰離子纖維素PF-PAC HV+1%提切降濾失劑PF-VIF+1.5%封堵劑PF-LPF+1.2%抑制劑PF-HAS+0.5%聚丙烯酰胺PF-PLH+1.5%高效潤(rùn)滑劑RT101+加重劑(配方中百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

      2)體系配方簡(jiǎn)單、操作方便,其優(yōu)良的潤(rùn)滑性能、高效攜帶能力和抗巖屑污染能力,尤其適合大位移井的使用。

      3)通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,該體系完全滿足渤中34-1油田淺層大位移井的鉆進(jìn)要求。

      4)體系的成功開發(fā)和應(yīng)用,為較大范圍控制含油面積形成多個(gè)油氣構(gòu)造聯(lián)合開發(fā),盤活邊際地質(zhì)儲(chǔ)量、降低開發(fā)成本提供了技術(shù)保障。

      [1]姜偉 .大位移鉆井技術(shù)在渤海QK17-2油田的應(yīng)用 [J].石油鉆采工藝,2000,22(3):1~7.

      [2]楊曉莉 .大位移井井眼凈化的理論與方法 [J].鉆采工藝,2005,28(6):24~26.

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