水平井钻井过程中钻井液污染油层特点及保护对策
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第 18 卷 第 4 期 1996 年 11 月
西南石油学院学报 Journal of Sout hwest Pet roleum Instit ute
Vol. 18 No. 4 Nov 1996
水平井钻井过程中钻井液 污染油层特点及保护对策
李健 杨柳 张健
(石 油 工 程 系)
摘要 本文阐述了水平井钻井过程中油层损害的特点 ,介绍了运用室内流动实验对损害的评价方 法 ,并提出了用于水平井钻井的钻井液选择原则 。 主题词 水平井 ; 油层损害 ; 钻井液 中图法分类号 TE 258 ①
4 结论和建议
(1) 由于水平井中水平段同油
成 分
基浆 :bb1 增粘剂/ 降滤失剂 :1b/ bb1
MMH , lb/ bbl 怀俄明般土 1b/ bb1 桥塞剂 (微细盐粒) ,1b/ bb1 桥塞剂 ( 微细碳酸钙) , 1b/
bb1 纯碱 ,1b/ bb1
NaOH ,1b/ bb1 细大理石或云石颗粒 , 1b/
致 ,而且钻井液滤液还应同地层流体 (矿化水 、地层原油) 相配伍 。
(3) 钻井液形成的泥饼还应容易反排清除掉和使用酸液或溶剂溶解掉 。一般要求启动
恢复反排的门限压力 ,不应高于 5～10psi ,即要求暂堵材料要能够非常容易反排解除 。同时
渗透率恢复值在 80 %以上 。
(4) 钻井液体系组成简单 、稳定 ,而且经济 、易操作 。
2 D Brant Bennior , F Brent Thomas , Douglas W Benion . Laboratory Coreflood Tests To Evaluate and Minimize Formation Damage In Horizontal Wells.
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
bb1 KCl ( % 重量) 密度 ,ppg 塑性粘度 ,mPa. s 屈服值 ,1b/ 100sq. ft 静切力 ,1b/ 100sq. ft
PH API 失水 ,CC/ 30min
钻井液 A 钻井液 B 钻井液 C
98 淡水 4. 5 1. 0 10 —
25 0. 5 0. 7 143
—
10. 5 29 51
此外 ,钻井液类型及其性能的选择还应考虑根据采取的完井方法来确定 。下面是
Baker Haghes 公司国外水平井钻井中的完井液采用的 MM H/ 微细碳酸钙 (钻井液 A) 、微细
碳酸钙/ 聚合物 (钻井液 B) 及 微细盐粒/ 聚合物 (钻井液 C) 等清洁体系大致组成和性能如表
1。
其中使用的聚合物大都为可降
The fracture created in reservoirs by hydraulic fracturing will propagate in t hree directions of lengt h , widt h and height . Consequently , in order to improve t he design of hydraulic fracturing and assure successful operation , a mat hematical model for hydraulic fracture t hree dimensional propagation is presented in t he paper. The model takes into account t he effect of t he heat transfer in t he wellbore and fractures during fracturing fluid injection on fracture geometry. On t he basis of t his , and according to t he fracture conductivity needed by each segment of fracture , t his paper determines t he in - situ area sand concentrations for each segment and t he sand ratio of t he corresponding surface injection segments. Key words : Fracturing design ; Fracturing fracture ; 3D model ; Flow conductivity ; Fracturing sand Liu Shuzhi (Dept . of Petroleum Engineering , SWPI , Sichuan , 637001)
(4) 水平井中油层损害带的位置也同直井存在显著差异 。如图 1 、2 所示 。
图 1 直井钻井中钻井液对油层 图 2 水平井钻井中钻井液对油层 损害的污染带示意图 损害的污染带示意图
在水平井钻井过程中 ,钻井液在油层形成的污染带较直井要深 ,且水平段端部污染更严
(2) 水平井中钻井液损害机理同直井相同 ,只是程度上和污染带位置上的差异 。
(3) 保护油层的钻井液选择应是尽可能减少钻井液滤液和固相侵入 。
(4) 钻井液体系建立还需要依据室内岩芯流动试验的实验结果 。
参考文献
1 N G GRUB ER , K L ADA IR . New Laboratory Procedures For Evaluation of Drilling Induced Formation Damage And Horizontal Well Performance.
(1) 水平井钻井中 ,由于水平段在油层段钻井时间较直井要长得多 。这样钻井过程当 中油层同钻井液接触的时间长 ,造成污染的机会随之增加 。
(2) 水平井完井通常大都不采用射孔完井 ,这样无法采用直井中利用射孔穿透污染带 减少污染的方法 ,增加了消除损害的难度 。
(3) 水平井中每单位长度的产油段的压力降比直井产油段压力降低 ,因而生产中反排 清除固相侵入造成孔喉或裂缝堵塞的能力下降 。
表 1 典型钻井液组成和性能
解的聚合物 。 这种完井液保护油层的基本思
路是在钻井液中加入同地层孔隙大 小及分布相匹配的微细碳酸钙和盐 粒 ,利用桥堵原理封堵孔喉 。同时 聚合物有效的吸附作用 ,使得形成 的滤饼异常致密 ,侵入较浅 (不超过 1cm) 。而当完井后 ,通过聚合物的 降解 ,降低了封堵层的强度 ,利用反 排或酸流可使渗透率迅速恢复 。
① 1996 —04 —23 收稿
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
42
西南石油学院学报 1996 年
44～59 10 6
94 淡水 2 (gal/ bbl)
— — —
50 — — —
2
9. 3
19
21 5～6
8. 4
4. 8
94 饱和盐水
7 — —
46 — — — …
2
105
13
24 8～14
9
1. 8
层接触长 ,同钻井液接触时间长 ,完井通常采用取裸眼或衬管完井 ,而且水平油层段压降低 ,
使水平井钻井中钻井液造成油层损害潜在趋势和程度较直井大 ,而且清除困难 。
No. 4 Abstract
121
St udy of Damage of Cement Slurry to Formation , JSWPI, 1996 , 18( 4) :19
～27
On t he basis of t he hole - buttom model experiment , t his paper studies t he damage of mud and cement slurry to foemation. The study shows t hat t he damage of mud is more serious t han t hat of cement slurry. Since t he aggressive quantity of cement particles and filtrate is limited by t he percolation properties of inner and outer mud cakes and rock core , t he damage of cement slurry to formation is t herefore decresed. The damage in t he area 122 cm inside t he wellface is resulted mainly from plugging of grain , while t he damage to t he formation 2 cm away from t he wellface is resulted from t he precipitates of filtrate of cement slurry. This paper also analyzes t he pollution dept h , t he filtrate composition , t he quantity of precipitates , and t he separation sequence. Key words : Formation damage ; Pollution zone ; Cement slurry ; Filtration rate ; Filtrate ; Grain ; Settling Guo Xiaoyang (Dept . of Petroleum Engineering , SWPI , Sichuan , 637001)
Optimum Selection of Full - Size Pulsed J et Nozzle , JSWPI, 1996 , 18
( 4) :36～38
In order to attain t he proper size matching t he oscillating cavity of t he full - size pulsed jet nozzle , t his paper , having made an optimization of t he full - size pulsed jet nozzles , obtains t he four optimum matching sizes. The power of t he optimum full - size pulsed jet nozzle is 1. 5 times t hat of t he ordinary ones of t he same size. The washing sand brick experiments show t hat t he above optimum study is reliable. Key words : Bit mozzle ; Hydraulic jetting laboratory testing ; Parameter optimum Yang Xiufu (Dept . of Petroleum Engineering , SWPI , Sichuan , 637001)
近年来 ,水平井技术已成为提高油井产量的主要途径 。然而 ,由于水平井中以较长井段 置于油层中 ,同直井相比 ,钻井过程中造成油层污染的机会和程度加剧 ,因此 ,减少水平井钻 井过程中的油层损害是提高水平井钻井成功率的关键 ,而且愈来愈受到重视 。
1 水平井பைடு நூலகம்井过程中油层损害的特点
水平井钻井过程中 ,钻井液中固相和液相侵入油层仍是造成油层损害的主要原因 。同 直井相比 ,水平井中钻井液造成污染的程度要更为严重 ,污染带的位置也略有不同 。这主要 是由水平井钻井特点决定的 :
Establishment of Mat hematical Model for Hydraulic Fract ure 3D Propagation and Determination of Proppant Injection Schedule ,
JSWPI , 1996 , 18( 4) :28～35
西南石油学院学报 Journal of Sout hwest Pet roleum Instit ute
Vol. 18 No. 4 Nov 1996
水平井钻井过程中钻井液 污染油层特点及保护对策
李健 杨柳 张健
(石 油 工 程 系)
摘要 本文阐述了水平井钻井过程中油层损害的特点 ,介绍了运用室内流动实验对损害的评价方 法 ,并提出了用于水平井钻井的钻井液选择原则 。 主题词 水平井 ; 油层损害 ; 钻井液 中图法分类号 TE 258 ①
4 结论和建议
(1) 由于水平井中水平段同油
成 分
基浆 :bb1 增粘剂/ 降滤失剂 :1b/ bb1
MMH , lb/ bbl 怀俄明般土 1b/ bb1 桥塞剂 (微细盐粒) ,1b/ bb1 桥塞剂 ( 微细碳酸钙) , 1b/
bb1 纯碱 ,1b/ bb1
NaOH ,1b/ bb1 细大理石或云石颗粒 , 1b/
致 ,而且钻井液滤液还应同地层流体 (矿化水 、地层原油) 相配伍 。
(3) 钻井液形成的泥饼还应容易反排清除掉和使用酸液或溶剂溶解掉 。一般要求启动
恢复反排的门限压力 ,不应高于 5～10psi ,即要求暂堵材料要能够非常容易反排解除 。同时
渗透率恢复值在 80 %以上 。
(4) 钻井液体系组成简单 、稳定 ,而且经济 、易操作 。
2 D Brant Bennior , F Brent Thomas , Douglas W Benion . Laboratory Coreflood Tests To Evaluate and Minimize Formation Damage In Horizontal Wells.
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
bb1 KCl ( % 重量) 密度 ,ppg 塑性粘度 ,mPa. s 屈服值 ,1b/ 100sq. ft 静切力 ,1b/ 100sq. ft
PH API 失水 ,CC/ 30min
钻井液 A 钻井液 B 钻井液 C
98 淡水 4. 5 1. 0 10 —
25 0. 5 0. 7 143
—
10. 5 29 51
此外 ,钻井液类型及其性能的选择还应考虑根据采取的完井方法来确定 。下面是
Baker Haghes 公司国外水平井钻井中的完井液采用的 MM H/ 微细碳酸钙 (钻井液 A) 、微细
碳酸钙/ 聚合物 (钻井液 B) 及 微细盐粒/ 聚合物 (钻井液 C) 等清洁体系大致组成和性能如表
1。
其中使用的聚合物大都为可降
The fracture created in reservoirs by hydraulic fracturing will propagate in t hree directions of lengt h , widt h and height . Consequently , in order to improve t he design of hydraulic fracturing and assure successful operation , a mat hematical model for hydraulic fracture t hree dimensional propagation is presented in t he paper. The model takes into account t he effect of t he heat transfer in t he wellbore and fractures during fracturing fluid injection on fracture geometry. On t he basis of t his , and according to t he fracture conductivity needed by each segment of fracture , t his paper determines t he in - situ area sand concentrations for each segment and t he sand ratio of t he corresponding surface injection segments. Key words : Fracturing design ; Fracturing fracture ; 3D model ; Flow conductivity ; Fracturing sand Liu Shuzhi (Dept . of Petroleum Engineering , SWPI , Sichuan , 637001)
(4) 水平井中油层损害带的位置也同直井存在显著差异 。如图 1 、2 所示 。
图 1 直井钻井中钻井液对油层 图 2 水平井钻井中钻井液对油层 损害的污染带示意图 损害的污染带示意图
在水平井钻井过程中 ,钻井液在油层形成的污染带较直井要深 ,且水平段端部污染更严
(2) 水平井中钻井液损害机理同直井相同 ,只是程度上和污染带位置上的差异 。
(3) 保护油层的钻井液选择应是尽可能减少钻井液滤液和固相侵入 。
(4) 钻井液体系建立还需要依据室内岩芯流动试验的实验结果 。
参考文献
1 N G GRUB ER , K L ADA IR . New Laboratory Procedures For Evaluation of Drilling Induced Formation Damage And Horizontal Well Performance.
(1) 水平井钻井中 ,由于水平段在油层段钻井时间较直井要长得多 。这样钻井过程当 中油层同钻井液接触的时间长 ,造成污染的机会随之增加 。
(2) 水平井完井通常大都不采用射孔完井 ,这样无法采用直井中利用射孔穿透污染带 减少污染的方法 ,增加了消除损害的难度 。
(3) 水平井中每单位长度的产油段的压力降比直井产油段压力降低 ,因而生产中反排 清除固相侵入造成孔喉或裂缝堵塞的能力下降 。
表 1 典型钻井液组成和性能
解的聚合物 。 这种完井液保护油层的基本思
路是在钻井液中加入同地层孔隙大 小及分布相匹配的微细碳酸钙和盐 粒 ,利用桥堵原理封堵孔喉 。同时 聚合物有效的吸附作用 ,使得形成 的滤饼异常致密 ,侵入较浅 (不超过 1cm) 。而当完井后 ,通过聚合物的 降解 ,降低了封堵层的强度 ,利用反 排或酸流可使渗透率迅速恢复 。
① 1996 —04 —23 收稿
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
42
西南石油学院学报 1996 年
44～59 10 6
94 淡水 2 (gal/ bbl)
— — —
50 — — —
2
9. 3
19
21 5～6
8. 4
4. 8
94 饱和盐水
7 — —
46 — — — …
2
105
13
24 8～14
9
1. 8
层接触长 ,同钻井液接触时间长 ,完井通常采用取裸眼或衬管完井 ,而且水平油层段压降低 ,
使水平井钻井中钻井液造成油层损害潜在趋势和程度较直井大 ,而且清除困难 。
No. 4 Abstract
121
St udy of Damage of Cement Slurry to Formation , JSWPI, 1996 , 18( 4) :19
～27
On t he basis of t he hole - buttom model experiment , t his paper studies t he damage of mud and cement slurry to foemation. The study shows t hat t he damage of mud is more serious t han t hat of cement slurry. Since t he aggressive quantity of cement particles and filtrate is limited by t he percolation properties of inner and outer mud cakes and rock core , t he damage of cement slurry to formation is t herefore decresed. The damage in t he area 122 cm inside t he wellface is resulted mainly from plugging of grain , while t he damage to t he formation 2 cm away from t he wellface is resulted from t he precipitates of filtrate of cement slurry. This paper also analyzes t he pollution dept h , t he filtrate composition , t he quantity of precipitates , and t he separation sequence. Key words : Formation damage ; Pollution zone ; Cement slurry ; Filtration rate ; Filtrate ; Grain ; Settling Guo Xiaoyang (Dept . of Petroleum Engineering , SWPI , Sichuan , 637001)
Optimum Selection of Full - Size Pulsed J et Nozzle , JSWPI, 1996 , 18
( 4) :36～38
In order to attain t he proper size matching t he oscillating cavity of t he full - size pulsed jet nozzle , t his paper , having made an optimization of t he full - size pulsed jet nozzles , obtains t he four optimum matching sizes. The power of t he optimum full - size pulsed jet nozzle is 1. 5 times t hat of t he ordinary ones of t he same size. The washing sand brick experiments show t hat t he above optimum study is reliable. Key words : Bit mozzle ; Hydraulic jetting laboratory testing ; Parameter optimum Yang Xiufu (Dept . of Petroleum Engineering , SWPI , Sichuan , 637001)
近年来 ,水平井技术已成为提高油井产量的主要途径 。然而 ,由于水平井中以较长井段 置于油层中 ,同直井相比 ,钻井过程中造成油层污染的机会和程度加剧 ,因此 ,减少水平井钻 井过程中的油层损害是提高水平井钻井成功率的关键 ,而且愈来愈受到重视 。
1 水平井பைடு நூலகம்井过程中油层损害的特点
水平井钻井过程中 ,钻井液中固相和液相侵入油层仍是造成油层损害的主要原因 。同 直井相比 ,水平井中钻井液造成污染的程度要更为严重 ,污染带的位置也略有不同 。这主要 是由水平井钻井特点决定的 :
Establishment of Mat hematical Model for Hydraulic Fract ure 3D Propagation and Determination of Proppant Injection Schedule ,
JSWPI , 1996 , 18( 4) :28～35