超低滲透鉆井液在水基儲(chǔ)層中的應(yīng)用

超低滲透鉆井液在水基儲(chǔ)層中的應(yīng)用

0超高壓滲透鉆井液封堵目采用超滲透鉆孔液系統(tǒng)，在井壁巖石表面形成凝膠，依靠聚合物束或節(jié)點(diǎn)的吸力和變形，封鎖巖面廣泛的孔喉嚨，形成致密、超滲透性的封鎖膜，有效封鎖各種滲透層和微裂縫泥漿巖層。超低滲透鉆井液使用同一配方就能有效封堵不同滲透性地層,具有自適應(yīng)廣譜防漏堵漏效果。超低滲透鉆井液封堵薄層形成速度快,且位于巖石表面上,沒有滲入巖石深處,所以在消除過平衡壓力后,封堵膜的作用就會(huì)消弱;只要有反向流動(dòng),封堵膜就會(huì)被清除。因此,在完井和生產(chǎn)過程中,封堵層易于清除,不會(huì)產(chǎn)生永久堵塞,損害儲(chǔ)層。超低滲透鉆井液封堵隔層承壓能力強(qiáng),能提高漏失壓力和破裂壓力梯度,相當(dāng)于擴(kuò)大了安全密度窗口,能較好地協(xié)同解決以往鉆長(zhǎng)裸眼多套壓力層系或壓力衰竭地層時(shí)易發(fā)生的漏失、卡鉆、坍塌和油層損害等共存技術(shù)難題。不同于常規(guī)鉆井液的泥餅,超低滲透鉆井液井壁表面封堵層很薄,且阻隔壓力傳遞能力強(qiáng),因此,能有效地避免泥餅壓差卡鉆。1發(fā)揮脹流性鉆井液的作用在鉆井施工過程中,如果無法減弱和消除對(duì)地層的過平衡壓力,勢(shì)必會(huì)造成井壁坍塌和鉆井液嚴(yán)重濾失。超低滲透鉆井液具有很好的封堵性能,它可將過平衡壓力消除到零,壓力不被傳送到地層,通過有效地封堵地層,鉆桿不會(huì)由于過平衡壓力而沖擊井壁。在這種情況下,由過平衡壓力產(chǎn)生的摩擦力被削減到零,故而不會(huì)造成井壁坍塌和鉆井液嚴(yán)重濾失。超低滲透鉆井液膠束在弱地層原生的裂縫處形成一個(gè)屏障,膨脹變大限制滲透,在摩擦系數(shù)大于井眼壓力處的深度時(shí),薄片吸入液體后膨脹,在漏失處鎖住堵漏材料,壓力從顆粒中擠出濾液,由于堵漏材料的去水化作用,所以在漏失處封堵效果更好。配制不同脹流性鉆井液其添加劑的量也不同,水基鉆井液中的濃度為142.5kg/m3,油基或合成基鉆井液中的濃度為199.5kg/m3。鉆井液的脹流性使其粘在一起,當(dāng)脹流性鉆井液進(jìn)入濾失區(qū)時(shí),隨流速增加,其粘度進(jìn)一步增大。通過在濾失區(qū)的增稠,滲漏進(jìn)入地層的一小部分鉆井液停留在原地。其結(jié)果是架橋的固體可抗6.9MPa的壓差。此外,超低滲透鉆井液含有氣泡和泡沫,這些氣泡和泡沫可使過平衡壓力降到最低,并且氣泡和泡沫可橋塞各種孔徑的喉道,阻止了鉆井液的滲漏,防止了地層層理裂隙的擴(kuò)大和井下復(fù)雜情況的發(fā)生。2內(nèi)部測(cè)試2.1零濾失井眼穩(wěn)定劑4.表1是在配制好的鉆井液(基漿1:4%膨潤(rùn)土+0.5%FA367+0.8%NPAN+0.3%XY27+1%FT-1+0.3%CSW-1+5%BaSO4)中,加入一定量的零濾失井眼穩(wěn)定劑,室溫養(yǎng)護(hù)24h,以及勝利油田車272-2井井深2600m處井漿(基漿2)加入1.5%零濾失井眼穩(wěn)定劑YW-1、YW-2前后鉆井液各項(xiàng)性能的測(cè)試結(jié)果。由表1可知,2種零濾失井眼穩(wěn)定劑均具有一定的降濾失作用,在加量小于1.5%時(shí)對(duì)鉆井液的其他性能影響較小。2.2井液濾失測(cè)試在可視式砂床中壓濾失儀的圓柱筒中加入350cm3粒徑為0.45～0.90mm經(jīng)清水洗凈后烘干的砂子,壓實(shí)鋪平,慢慢加入500mL鉆井液,按測(cè)試API濾失量同樣方法加壓測(cè)試7.5min濾失量或測(cè)量濾液進(jìn)入砂床的深度。表2是遼河油田常用的3種鉆井液體系(1#為聚合物鉆井液、2#為聚合醇鉆井液、3#為硅氟鉆井液)的現(xiàn)場(chǎng)井漿中加入不同量的零濾失井眼穩(wěn)定劑前后,砂床濾失量的測(cè)試結(jié)果。由表2可知:在3種水基鉆井液體系中加入零濾失井眼穩(wěn)定劑,可以將其轉(zhuǎn)化為超低滲透鉆井液體系,實(shí)現(xiàn)近零濾失。隨著零濾失井眼穩(wěn)定劑加量的增加,鉆井液進(jìn)入砂床的深度變淺。2.3零濾失井眼穩(wěn)定劑加入量在配制好的基漿中,分別加入各種配比的零濾失井眼穩(wěn)定劑及其它處理劑,水化3～4h,裝入DLM-01型堵漏裝置(華北石油管理局鉆井工藝研究院生產(chǎn)),并按照其操作規(guī)程,考察鉆井液在不同溫度下封堵裂縫的效果,見表3。表3中基漿配方如下。4.0%膨潤(rùn)土+0.5%FA367+0.8%NPAN+0.3%XY27+1%FT-1+0.3%CSW-1+15%重晶石由表3可知,加入1.5%零濾失井眼穩(wěn)定劑能夠封堵小于1mm的裂縫,抗溫達(dá)150℃;對(duì)于大于2mm的裂縫,用適量的零濾失井眼穩(wěn)定劑配合適量粒徑大小合適的核桃殼等架橋粒子,就能達(dá)到堵漏效果,抗溫達(dá)150℃;而僅用核桃殼無法達(dá)到堵漏效果。2.4巖心充壓能力用巖心承壓能力評(píng)價(jià)儀器進(jìn)行高壓(3.5MPa)巖心濾失試驗(yàn),把測(cè)試巖心濾失量后的巖心取下,輕輕刮下巖心表面的濾餅,重新裝入巖心夾持器中,將鉆井液杯中的鉆井液換成清水,加壓,開啟平流泵,逐漸加壓直至濾液接收杯中有液滴流出時(shí),此時(shí)平流泵壓力即為巖心的承壓能力。幾種鉆井液對(duì)巖心承壓能力的影響結(jié)果見表4。鉆井液配方如下。聚合物鉆井液4%鈉膨潤(rùn)土+0.3%80A51+2%FT-1+2%SPNH+0.5%NPAN正電膠鉆井液4%鈉膨潤(rùn)土+0.4%MMH+2%FT-1+2%SPNH+0.5%DFD由表4可知,零濾失降濾失劑可以降低鉆井液侵入巖心的深度并且可以封堵裂縫。通過增強(qiáng)巖心內(nèi)泥餅強(qiáng)度,大幅度提高巖心甚至裂縫性巖心的承壓能力。在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中,該劑能有效封堵不同滲透性地層和微裂縫泥頁巖地層,提高地層的漏失壓力和破裂壓力梯度,擴(kuò)大安全密度窗口。3現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用3.1設(shè)計(jì)井深10井大港油田官字井的生物灰?guī)r井段(1950～2055m)幾乎每口井都發(fā)生嚴(yán)重漏失,常規(guī)方法堵漏效果差,導(dǎo)致井下復(fù)雜情況多,嚴(yán)重影響該地區(qū)的開發(fā)速度。官23-50井是一口定向生產(chǎn)井,設(shè)計(jì)井深為2400m,1950～2055m井段為生物灰?guī)r,鉆至井深1950m發(fā)生井漏,漏速為10～15m3/h,強(qiáng)行鉆至井深2055m,配制30m3超低滲透鉆井液打入井底起鉆,漏失停止,下鉆后沒有出現(xiàn)漏失及滲漏現(xiàn)象,順利鉆至設(shè)計(jì)井深。而鄰井23-49井設(shè)計(jì)井深為2357m,在井深1938m發(fā)生井漏,漏速為10～15m3/h,用常規(guī)方法堵漏,漏速雖減小(4～5m3/h),但無法完全堵住,只好邊鉆邊漏邊補(bǔ)充新漿,直到鉆至完鉆井深。3.2應(yīng)用效果該油田目前常用的3套鉆井液體系使用情況為:0～2000m井段使用聚合物不分散鉆井液,1800～3000m井段用聚合醇降粘劑鉆井液,2400～4300m井段用硅氟(SF)鉆井液。3種鉆井液在砂床濾失儀上試驗(yàn),0.7MPa下30s左右全部漏失。該劑先后在歐51井、小22平1井、歡612平1井上進(jìn)行了試用。①歐51井是一口探井,技術(shù)套管下入火成巖裂縫油藏頂部(遼河稱為粗面巖),該油藏壓力低,時(shí)有井漏發(fā)生。為了防止鉆入井深2834m粗面巖發(fā)生井漏卡鉆,加入了JYW-1、JYW-2各0.5t(加入前測(cè)定鉆井液中壓砂床濾失量時(shí)30s全部漏失,加入后侵入深度為7.2cm),鉆穿粗面巖,中途完鉆,電測(cè)一次成功,下套管固井施工順利。三開順利鉆至井深3398m完井。②小22平1井是目前遼河油田最深的一口水平井,目的是開發(fā)火成巖(粗面巖)裂縫油藏,使用SF鉆井液,在井深2600m開始造斜,至井深3067m時(shí)井斜為88°,中途完鉆,順利下入技術(shù)套管。該段鉆穿煤層、觸變玄武巖等復(fù)雜地層。為了防止井漏劃眼,鉆井液密度控制為1.28g/cm3左右,但進(jìn)入粗面巖后裂縫發(fā)育且壓力低,鄰井井漏嚴(yán)重,密度為1.08g/cm3時(shí)液面在179m,更有一口井液面在900m,采用泡沫等鉆井液仍未能建立循環(huán),后來有進(jìn)無出地鉆了150m完井。本井只有300m表層套管,為了防止發(fā)生井漏卡鉆,加入JYW-1、JYW-2各1t,當(dāng)鉆入粗面巖后,有輕微滲漏,漏速為0.5～1.0m3/s,順利中途完鉆,下入技術(shù)套管?，F(xiàn)在該井水平段施工鉆進(jìn)到井深3376m,正在進(jìn)行完井電測(cè),該井試用見到了明顯防漏效果。③歡612平1井是一口古潛山水平井,為了準(zhǔn)確掌握潛山油藏,該井設(shè)計(jì)先打領(lǐng)眼,確定潛山油藏后再填井,造斜進(jìn)入水平段施工。該潛山油藏為花崗巖風(fēng)化油藏,壓力低。鄰井也發(fā)生過嚴(yán)重井漏,鉆井液密度為1.03g/cm3時(shí)液面在井深200m左右。進(jìn)入潛山前鉆井液密度為1.20g/cm3,為防止鉆井、固井工程中發(fā)生井漏,進(jìn)入潛山前30m加入JYW-1、JYW-2各1t,進(jìn)入潛山面只發(fā)生滲漏,漏速為1m3/h左右,鉆入10m后基本不漏,順利打完領(lǐng)眼,填井造斜中途完鉆,采用φ311mm大井眼,進(jìn)入潛山前又加入JYW-1、JYW-2各1t,同樣只是滲漏,順利下入φ244.5mm套管到A點(diǎn)(90°/2263m),鉆至井深2384m完鉆,測(cè)井、固井施工順利。4防漏堵漏效果1.零濾失井眼穩(wěn)定劑可以通過在井壁巖石表面形成致密封閉超低滲透膜降低濾失量,甚至實(shí)現(xiàn)近零濾失量。2.超低滲透鉆井液對(duì)不同孔隙的砂巖、巖心和裂縫性巖心具有很強(qiáng)的封堵能力,可有效防漏堵漏。3.超低滲透鉆井液通過增強(qiáng)內(nèi)泥餅封堵強(qiáng)