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(guó))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(guó))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(yíng)組和沙河街組泥頁(yè)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(píng)價(jià)表明,所研制的防塌鉆井液具有良好的抑制性能、潤(rùn)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(yíng)組和沙河街組地層泥頁(yè)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(wèn)題,嚴(yán)重制約了本地區(qū)油氣田的規(guī)模開(kāi)發(fā)。例如, BZ13-1油田在鉆探井和初期開(kāi)發(fā)過(guò)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(yíng)組和沙河街組的井壁失穩(wěn)問(wèn)題,針對(duì)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(chǎng)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(yè)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(yè)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(duì)其理化性能作了實(shí)驗(yàn)分析,結(jié)果分別見(jiàn)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(yíng)組和沙河街組易坍塌地層中非粘土礦物以石英和長(zhǎng)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(duì)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(yíng)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(jiàn)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)。考慮到成本因素和實(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(píng)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(jiàn)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(guò)高,而SZDL的顆粒平均粒徑較大更有利于對(duì)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(píng)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(duì)所研制的鉆井液進(jìn)行了性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)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(rùn)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(shuō)明該鉆井液具有良好的儲(chǔ)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(rùn)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(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 現(xiàn)場(chǎng)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(guò)程中沒(méi)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(chǎng)對(duì)所研制的防塌鉆井液性能和儲(chǔ)層保護(hù)效果也作了測(cè)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(rùn)滑性能和儲(chǔ)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(kāi)發(fā)井和BZ34-4油田的3口調(diào)整井,均沒(méi)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(chǎng)防塌鉆井液基本性能測(cè)試

表10 現(xiàn)場(chǎng)防塌鉆井液儲(chǔ)層巖心滲透率恢復(fù)值的測(cè)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(rùn)滑性能,儲(chǔ)層保護(hù)效果良好。

(2)BZ13-1、CFD18-1/2和BZ34-4油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明,新研制防塌鉆井液解決了東營(yíng)組和沙河街組鉆進(jìn)井壁失穩(wěn)的難題,對(duì)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(chǎng)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