新型钻井液封堵剂FLD的研究及应用_梁文利

第21卷 第2期2009年4月
中国海上油气
CHIN A OF FSH OR E O IL A ND G A S
V ol.21 N o.2
Apr.2009
第一作者简介:梁文利,男,长江大学油气田开发工程专业硕士研究生,主要从事钻井液、完井液、堵漏、储层保护等方面的研究。

地址:湖北省荆州市南环路1号长江大学石油工程学院07级研究生901信箱(邮编:434023)。

E -m ail:n ijian g2007@ 。

新型钻井液封堵剂FLD 的研究及应用
梁文利 赵 林
(长江大学石油工程学院)
摘 要 渤海某些油田油层段为高孔高渗砂岩,钻井液大量漏失,并且对油层造成污染,研究开发了一种新型钻井液封堵剂FLD 。

实验结果表明,加入新型钻井液封堵剂FLD 的PLU S/KCl 钻井液体系,可以减小钻井液侵入深度,提高渗透率恢复值,具有良好的储层保护效果,能够满足微裂缝发育、高孔高渗等易产生漏失复杂地层钻井技术的要求。

现场应用也取得了良好的效果。

关键词 钻井液封堵剂FLD 封堵机理 封堵效果 高孔高渗地层 渤海油田 渤海某些油田油层段存在高孔高渗砂岩地层,钻遇时钻井液大量漏失,对地层产生一定程度的污染,并造成泥饼增厚,易导致钻具黏附卡钻。

现场使用的PLUS/KCl 钻井液降滤失剂只能降低API 失水和高温高压失水,不能对高孔高渗地层进行良好封堵,需要加入常规的堵漏剂(如锯末、单向压力封堵剂等),但加入常规堵漏剂属于物理封堵,不易进行返排解堵,容易造成地层污染,导致渗透率降低。

针对以上问题,研究开发了一种能够提高地层承压能力的新型钻井液封堵剂,这种新型封堵剂具有易封堵、易解堵,渗透率恢复值高、油层配伍性良好等特点。

1 新型钻井液封堵剂及其封堵机理
研究开发了新型钻井液封堵剂FLD 。

将粉碎的沥青溶于柴油中,加入发烟硫酸进行磺化,然后加入NaOH 将pH 值调节到8左右,即得到磺化沥青;将磺化沥青、腐殖酸钾、表面活性剂、外观形状具
有毛刺的树脂、高改性麦秸纤维按一定比例进行混合均匀,得到一种黑色粉末状物质,即封堵剂FLD 。

FLD 的封堵机理为:在钻遇高孔高渗砂岩地层时,磺化沥青颗粒会吸附到砂岩表面,使砂岩表面由亲水性变为弱亲油性;带毛刺的树脂在亲油环境中会自由分散被吸附到砂岩表面并在砂岩表面形成一种吸附油膜,而这种树脂带有毛刺又可以相互搭配连
接形成网状结构,因此可以阻止钻井液滤液向地层深部渗透;高改性麦秸纤维在压力的作用下,能提高泥饼的致密性、拉伸性和韧性以及与井壁的粘
合力,可以防止钻井液对泥饼的紊流冲刷造成泥饼脱落。

2 封堵效果评价
2 1 利用无渗透砂床滤失实验仪进行评价利用无渗透砂床滤失实验仪对FLD 的封堵效果进行了评价。

在透视砂床漏失桶中装入350mL 20~40目的黄砂,砂床厚度为21cm ,铺平使其均匀;然后缓慢地倒入500mL PLUS/KCl 钻井液,在室温、0 7MPa 下将不同加量封堵剂FLD 分别加入到钻井液中进行30min 滤失实验,记录侵入深度和滤失量,结果见表1。

PLU S/KCl 钻井液基本配方:3%海水土浆+0 3%PLU S +0 2%H V -PAC +1 5%PF -TEX +0 5%T EM P +0 5%RS -1+3%KCl +0 5%LUBE +石灰石(密度1 20g /cm 3)。

从表1可以看出:随着FLD 加量的增加,钻井液流变性略有增加,API 滤失量有所降低,明显地降低了侵入深度,加5%FLD 时的侵入深度仅有2 0cm,说明FLD 可以起到很好的封堵效果。

2 2 利用高温高压滤失量测定仪进行评价
将20~40目、60~80目的砂和500目碳酸钙按质量比例1 2 1均匀混合填入失水桶中,砂层厚
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中国海上油气2009年
表1 FLD加量对PLUS/KCl钻井液性能的影响
PLD加量(%)实验
条件
A V
(mPa s)
P V
(mPa s)
YP
(Pa)
FL API
(m L)
砂床滤
失量(mL)
侵入深度
(cm)
0热滚前22 5202 5
热滚后19 5172 56 635全部渗透
2热滚前24 5213 5
热滚后21 0192 05 006 8
3热滚前28 0244 0
热滚后23 5203 55 205 8
4热滚前29 0245 0
热滚后24 0204 05 204 5
5热滚前30 0255 0
热滚后27 0234 05 002 0
注:热滚温度为80 ,热滚时间为16h。

度为10cm(该砂层模拟储层岩心渗透率在500mD 左右)。

铺平压实,然后分别倒入适量的PLUS/ KCl钻井液和加FLD的PLUS/KCl钻井液,使用两端开口的高温高压滤失量测定仪在不同压力、温度为80 条件下进行30m in的封堵实验,测定侵入深度和滤失量,实验结果见表2。

表2 高温高压滤失量测定仪实验数据
钻井液类型
压力
(M Pa)
侵入深度
(cm)
滤失量
(mL)
PLUS/KCl 18 00 2全部渗透28 12 50
PL US/KCl+5%FLD 24 00 35 80 48 00
从表2可以看出:PLU S/KCl钻井液在2M Pa 下全部渗透;加入5%FLD之后,在4M Pa下侵入深度为8cm,接近全部穿透,说明FLD在射孔弹的射孔范围之内能够满足现场射孔完井的技术要求。

2 3 根据高温高压失水泥饼致密性评价封堵效果
使用两端开口的高温高压滤失量测定仪对PLUS/KCl钻井液和加2%FLD的PLUS/KCl钻井液分别进行高温高压失水实验,待实验完成后将钻井液换成清水,泥饼不动,再进行30min高温高压滤失实验,并根据清水滤失量的多少来判断泥饼致密性,评价封堵剂的封堵效果,实验结果见表3。

从表3可以看出:PLU S/KCl钻井液加入2% FLD之后,清水滤失量降低43 7%,说明泥饼渗透率降低,致密性增强,封堵剂FLD可以减少泥浆以及滤液对地层的侵入量。

表3 高温高压失水泥饼致密性实验数据
钻井液类型
FL HTH P
(mL)
清水滤失量
(mL)
滤失量降低率
(%)
PLUS/KCl18 86 4
PLUS/KCl+
2%FLD
12 63 643 7
注:FL H THP失水条件为80 、3 5M Pa、30min。

3 油层保护效果评价
3 1 利用高温高压岩心静态滤失量测定仪进行
评价
将已经测定过污染前油相渗透率的岩心反向装入JH CD环压式高温高压岩心静态滤失量测定仪的岩心夹持器中,并把一定体积的PLU S/KCl钻井液和加FLD的PLU S/KCl钻井液分别倒入釜体中,调节温度加热到80 ,压差为3 5MPa,围压为5 0 M Pa,进行90m in静滤失实验,记录不同时间的滤失量,实验结束后测定渗透率恢复值,结果见表4。

实验所用岩心来源于渤海某油田太古界潜山储层,
表4 高温高压岩心静态滤失量测定仪实验数据
钻井液类型岩心长度
(cm)
岩心直径
(cm)
空气渗透率
(mD)
污染前油相
渗透率(m D)
污染后油相
渗透率(mD)
渗透率恢复值
(%)
F L HT HP
(mL)
PLU S/KCl8 132 ******** 7162 877 65 1 PLUS/KCl+2%FLD7 952 451196216 6191 888 52 5 注:煤油排量0 5mL/min。

第21卷 第2期梁文利等:新型钻井液封堵剂F LD的研究及应用129
埋深1920m左右。

从表4可以看出:PLU S/KCl钻井液高温高压岩心静滤失量为5 1mL,加2%FLD后滤失量降为2 5mL,岩心渗透率恢复值可以提高到接近90%,说明封堵剂FLD具有良好的油层保护效果。

3 2 利用高温高压动态滤失量测定仪进行评价
将已经测定过污染前油相渗透率的岩心反向装入JH DS高温高压动态滤失量测定仪的岩心夹持器中,并分别把一定体积的PLU S/KCl钻井液和加FLD的PLU S/KCl钻井液倒入釜体中,加热到80 ,在压差为3 5MPa、围压为5 0M Pa条件下进行120min动滤失实验,记录滤失量,实验结束后测定渗透率恢复值,实验数据见表5。

实验所用岩心来源于渤海某油田太古界潜山储层,埋深1920m 左右。

从表5可以看出:加2%FLD的PLUS/KCl钻井液滤失量较小,岩心渗透率恢复值高,达75%以上,能够满足钻井需要,说明FLD能够对微裂缝及高孔隙性地层起到封堵填充作用,减少滤液对地层的侵入,从而起到保护储层的作用。

表5 高温高压动态滤失量测定仪实验数据
钻井液类型岩心长度
(cm)
岩心直径
(cm)
空气渗透率
(mD)
污染前油相
渗透率(m D)
污染后油相
渗透率(mD)
渗透率恢复值
(%)
F L HT HP
(mL)
PLU S/KCl9 052 44932181 3121 166 910 2 PLUS/KCl+2%FLD7 032 441089163 9130 579 65 9 注:煤油排量为0 5mL/min。

4 现场应用
渤海某油田某井 311 15m m井段有大量的中、细砂岩,局部有砾岩,部分是细砂岩,孔隙度大于20%,渗透率大于100mD,有溶蚀孔洞并发育大量的裂缝和微裂缝(宏观裂缝宽度在0 1~1 0m m之间,裂缝的扩溶现象比较普遍,个别达到5m m;微裂缝缝宽在10~100 m之间,部分可达0 8mm),部分层段是含油气层系。

针对这些特点,在钻井中采取了边循环边加入封堵剂FLD的储层保护措施。

应用结果表明,该井井壁稳定效果明显,震动筛上没有出现大量的粘泥块,没有发生钻具粘卡、刮拉、短程起下钻、倒划眼等现象,而且钻速明显高于邻井,施工过程中未发生漏失,达到了油气层保护的目的。

5 结束语
针对渤海某些油田储层具有高孔高渗特征,开发出了一种新型钻井液封堵剂FLD;室内实验评价表明该封堵剂能够提高封堵效率和地层承压能力,降低侵入深度和滤失量,提高渗透率恢复值,现场应用也取得了良好的效果,说明FLD具有广阔的应用前景。

收稿日期:2008-06-19 改回日期:2009-02-16
(编辑:叶秋敏)
Research and application of new blocking
agent FLD for drilling fluid
Liang Wenli Zhao Lin
(P etr oleum E ngineer ing Co llege of Yangtz e Univer sity,
H ubei,434023)
Abstract:A new blo cking agent FLD fo r drilling fluid w as dev elo ped to deal w ith the larg e leakage of drilling mud and reservo ir pollution in high po-rosity and hig h permeability sandsto ne in Bohai oi-l field.The r esults o f ex perim ents show that the PLU S/KCl drilling mud sy stem added w ith new blocking ag ent FLD can decr ease depth of invasion of drilling mud,raise permeability recov ery,pres-ent w ell reserv oir protecting effect,and m eet the technical need of drilling in bad g round causing leakag e easily,such as in micr ocrack gr ow ing, high porosity and hig h permeability formation. T he blo cking agent presented the w ell effect in its field application.
Key words:blocking ag ent FLD for drilling fluid; blocking mechanism;blocking effect;hig h poros-i ty and hig h perm eability form ation;Bohai oilfield。