• / 6
  • 下载费用:5 下载币  

保护油气层的防塌钻井液技术研究

关 键 词:
保护 油气 钻井 技术研究
资源描述:
© 1994                   钻   井   液   与   完   井   液                     21 ,42004 年 7 月               N G L U               J 2004保 护 油 气 层 的 防 塌 钻 井 液 技 术 研 究王 富 华   邱 正 松   王 瑞 和(石 油 大 学 (华 东 )石 油 工 程 学 院 ,山 东 东 营 )摘 要   保 持 井 眼 稳 定 和 保 护 油 气 层 不 受 损 害 涉 及 较 多的 工 程 环 节 ,存 在 诸 多 影 响 因 素 ,钻 井 液 则 是 系 统 工 程 中 的一 个 重 要 环 节 。 钻 井 液 是 打 开 油 气 层 的 第 一 种 工 作 液 ,其 性能 好 坏 不 仅 影 响 钻 井 施 工 的 正 常 进 行 ,而 且 直 接 影 响 油 气 层保 护 和 油 气 产 量 。 钻 井 液 密 度 是 钻 井 液 的 重 要 性 能 指 标 ,直接 关 系 到 钻 井 压 差 的 高 低 。 如 果 按 照 钻 井 压 差 的 大 小 则 可把 钻 井 液 技 术 分 为 两 大 类 ,即 正 压 差 钻 井 液 技 术 和 负 压 差 钻井 液 技 术 。 从 油 气 层 保 护 的 角 度 ,分 析 了 钻 井 液 密 度 与 井 眼稳 定 和 油 气 层 保 护 的 辩 证 关 系 ,以 及 钻 井 液 对 油 气 层 的 损 害机 理 和 相 应 的 保 护 措 施 ,提 出 了 多 元 协 同 防 塌 新 原 理 ,即 在处 理 井 眼 不 稳 定 现 象 时 ,除 了 要 考 虑 钻 井 液 的 因 素 外 ,还 要综 合 考 虑 地 质 、 工 程 、 水 力 学 等 方 面 的 因 素 。 重 点 介 绍 了 目前 国 内 外 防 塌 与 保 护 油 气 层 的 稀 硅 酸 盐 钻 井 液 、 有 机 盐 钻 井液 、 聚 合 醇 (又 称 多 元 醇 )钻 井 液 和 合 成 基 钻 井 液 等 代 表 性 钻井 液 新 技 术 。关 键 词 :钻 井 液   钻 井 液 密 度   井 眼 稳 定   防 塌   防 止地 层 损 害钻 井 液 是 打 开 油 气 层 的 第 一 种 工 作 液 ,能 否 实现 储 层 的 正 常 钻 进 ,同 时 保 护 好 油 气 层 ,与 钻 井 液 性能 密 不 可 分 。 钻 井 液 的 滤 失 造 壁 性 是 钻 井 液 的 基 本性 能 ,钻 井 液 密 度 是 钻 井 液 的 首 要 性 能 指 标 ,因 为 钻井 液 密 度 的 高 低 关 系 到 钻 井 压 差 的 高 低 ,而 钻 井 压差 不 仅 直 接 影 响 钻 井 液 的 滤 失 造 壁 性 ,而 且 直 接 影响 井 眼 稳 定 和 油 气 层 保 护 。钻 井 液 密 度 与 井 眼稳 定 和 油 气 层 保 护 的 关 系11 钻 井 液 密 度 与 井 眼 稳 定 的 关 系钻 井 液 密 度 与 井 眼 稳 定 存 在 辩 证 关 系 ,钻 井 液密 度 必 须 适 当 ,过 高 或 过 低 都 不 利 于 井 眼 稳 定 。从 力 学 角 度 看 ,高 的 钻 井 液 密 度 有 利 于 井 眼 稳定 ,但 过 高 反 而 不 利 于 井 眼 稳 定 。 这 是 因 为 井 眼 稳定 问 题 不 仅 仅 是 一 个 力 学 问 题 ,而 且 还 是 一 个 复 杂的 物 理 化 学 问 题 。 虽 然 密 度 较 高 的 钻 井 液 产 生 的 液柱 压 力 对 井 壁 存 在 一 定 的 支 撑 作 用 ,但 同 时 也 会 导致 钻 井 液 滤 失 量 增 大 ,如 果 发 生 在 上 部 井 眼 ,会 引 起井 眼 附 近 地 层 粘 土 的 水 化 膨 胀 ,造 成 井 眼 缩 径 ;如 果发 生 在 下 部 硬 脆 性 泥 页 岩 或 微 裂 缝 发 育 的 地 层 ,则会 引 发 剥 落 掉 块 、 地 层 坍 塌 ,造 成 井 眼 扩 径 。 另 外 ,钻 井 液 密 度 过 高 ,超 过 地 层 破 裂 压 力 ,还 会 引 发 井 漏等 复 杂 事 故 。 再 者 ,从 物 理 化 学 的 角 度 看 ,如 果 钻 井液 抑 制 性 不 够 好 ,仅 靠 提 高 钻 井 液 密 度 是 不 能 平 衡钻 井 液 滤 液 与 井 壁 岩 石 作 用 产 生 的 水 化 应 力 的 。如 果 钻 井 液 密 度 过 低 ,井 眼 液 柱 压 力 低 于 地 层的 坍 塌 压 力 ,井 壁 岩 石 失 去 了 力 学 支 撑 作 用 ,也 会 膨胀 缩 径 和 垮 塌 掉 块 ,甚 至 引 发 井 涌 或 井 喷 等 复 杂 事故 。 长 期 以 来 ,石 油 系 统 流 行 的 一 个 概 念 是 “ 钻 井 液密 度 高 了 ,损 害 油 气 层 ,钻 井 液 密 度 低 了 ,有 利 于 保护 油 气 层 ” ;甚 至 认 为 新 区 探 井 钻 井 液 密 度 高 ,会 压死 油 气 层 ,影 响 油 气 田 的 发 现 。 自 20 世 纪 50 年 代以 来 ,这 种 认 识 就 占 主 导 地 位 ,大 大 影 响 了 勘 探 速度 [1 ] 。 不 少 新 区 勘 探 速 度 慢 、 钻 井 周 期 长 、 成 本 高的 重 要 原 因 是 受 钻 井 液 密 度 高 就 压 死 油 气 层 片 面 观点 指 导 造 成 的 结 果 。 在 这 种 片 面 观 点 影 响 下 ,不 少新 区 探 井 钻 井 液 密 度 规 定 过 死 ,一 旦 遇 到 井 下 复 杂情 况 ,现 场 不 能 及 时 调 整 钻 井 液 密 度 ,一 再 拖 延 时间 ,导 致 井 下 复 杂 情 况 更 复 杂 ,甚 至 发 生 井 下 事 故 。21 钻 井 液 密 度 与 油 气 层 保 护 的 关 系钻 井 液 密 度 的 选 择 必 须 适 当 ,过 高 或 过 低 都 不利 于 油 气 层 保 护 。 如 果 钻 井 正 压 差 过 高 ,超 过 地 层的 破 裂 压 力 ,则 会 压 漏 油 气 层 ,一 旦 发 生 井 漏 ,大 量的 钻 井 液 进 入 油 气 层 ,对 油 气 层 的 损 害 是 不 可 估 量的 ;如 果 钻 井 负 压 差 过 大 ,有 可 能 引 发 井 涌 或 井 喷 ,而 一 旦 发 生 井 喷 ,压 井 造 成 的 油 气 层 损 害 则 是 恶 性的 。 另 外 ,钻 井 负 压 差 过 大 还 可 能 造 成 应 力 敏 感 性损 害 。 但 并 不 是 说 钻 井 液 密 度 较 高 、 钻 井 正 压 差 较大 就 一 定 造 成 油 气 层 损 害 ,钻 井 液 密 度 低 、 钻 井 正 压© 1994 ,钻 井 液 对 油 气 层 的 损 害 就 一 定 小 。保 持 适 当 高 的 钻 井 液 密 度 不 仅 有 利 于 安 全 、 快速 、 优 质 钻 井 ,而 且 也 有 利 于 油 气 层 保 护 。 这 是 因为 : ① 钻 井 液 对 油 气 层 的 浸 泡 时 间 是 钻 井 液 损 害 油气 层 的 主 要 工 程 因 素 ,浸 泡 时 间 越 长 ,钻 井 液 损 害 油气 层 的 深 度 和 程 度 就 越 大 ,只 要 钻 井 施 工 正 常 ,就 可避 免 井 下 复 杂 事 故 的 发 生 ,进 而 缩 短 钻 井 液 浸 泡 油气 层 的 时 间 ,减 少 或 避 免 油 气 层 损 害 的 发 生 ; ② 对 于暂 堵 型 钻 井 液 ,适 当 高 的 钻 井 液 密 度 有 利 于 在 井 壁上 快 速 形 成 致 密 滤 饼 ,减 少 钻 井 液 滤 失 量 ,降 低 钻 井液 对 井 壁 的 水 力 冲 蚀 作 用 。 这 几 年 不 少 新 探 区 在 发现 油 气 田 的 探 井 中 ,钻 井 液 的 密 度 都 比 较 高 。 如 塔里 木 盆 地 柯 克 亚 构 造 的 柯 深 1 井 ,井 深 为 6481 m。使 用 密 度 为 2. 12 g/ 钻 井 液 钻 井 ,在 下 第 三 系卡 拉 塔 尔 组 6370~ 6388. 1 m 井 段 射 孔 试 油 ,日 产 天然 气 47 × 10 - 4 凝 析 油 242 为 高 产 气 层 。 塔里 木 盆 地 库 车 凹 陷 克 拉 苏 构 造 的 克 参 1 井 ,井 深 为6150 m ,使 用 密 度 为 1. 90~ 2. 10 g/ 钻 井 液 钻井 ,在 下 第 三 系 2654~ 2675 m 井 段 ,发 现 2 层 油 气显 示 ,在 白 垩 系 3011. 5~ 5492 m 井 段 ,发 现 5 层 油气 显 示 。 东 秋 里 塔 克 5 号 井 ,井 深 为 5316 m ,钻 井液 密 度 为 2. 26 g/ 在 下 第 三 系 4315~ 4336 岩 心 含 油 。 以 上 这 些 构 造 ,都 是 使 用 密 度 在 2.0 g/ 上 的 钻 井 液 发 现 油 气 层 的 [1 ] 。从 物 理 化 学 角 度 来 说 ,泥 页 岩 井 壁 与 水 基 钻 井液 之 间 存 在 非 理 想 半 透 膜 ,如 果 钻 井 液 水 活 度 较 高 ,仅 靠 降 低 钻 井 液 密 度 是 不 能 有 效 抑 制 钻 井 液 滤 液 向地 层 侵 入 的 ,高 活 度 的 钻 井 液 滤 液 侵 入 地 层 不 仅 可以 降 低 井 壁 岩 石 的 强 度 ,而 且 可 诱 发 油 气 层 中 水 敏性 粘 土 矿 物 的 水 敏 性 损 害 。 如 果 钻 井 液 水 活 度 足 够低 (低 于 地 层 水 活 度 ) ,则 地 层 水 可 以 从 地 层 渗 入 井眼 ,引 起 泥 页 岩 井 壁 失 水 ,泥 页 岩 强 度 增 加 ,有 利 于井 壁 稳 定 ,减 少 或 避 免 油 气 层 损 害 的 发 生 。钻 井 液 损 害 油 气 层 的 机 理 与 保 护 措 施钻 井 过 程 中 钻 井 液 对 油 气 层 的 损 害 大 致 分 为 固相 和 液 相 两 个 方 面 ,固 相 颗 粒 侵 入 油 气 层 对 油 气 流动 孔 道 产 生 堵 塞 作 用 ,液 相 (钻 井 液 滤 液 ) 侵 入 油 气层 与 地 层 岩 石 和 地 层 流 体 作 用 ,分 别 产 生 水 敏 、 盐敏 、 碱 敏 、 润 湿 反 转 、 水 锁 或 贾 敏 效 应 损 害 ,以 及 乳 化堵 塞 、 无 机 或 有 机 沉 淀 等 ,最 终 导 致 近 井 地 带 油 气 渗透 率 下 降 。 因 此 ,结 合 钻 井 液 本 身 的 损 害 因 素 和 钻井 工 程 情 况 (主 要 是 钻 井 压 差 ) ,可 将 保 护 油 气 层 的钻 井 液 技 术 措 施 分 为 相 应 的 两 个 方 面 ,即 正 压 差 钻井 液 技 术 措 施 和 负 压 差 钻 井 液 技 术 措 施 。11 正 压 差 钻 井 条 件 下 的 保 护 油 气 层 措 施对 于 固 相 损 害 ,可 采 用 以 下 措 施 : ① 降 低 固 相 含量 ,采 用 低 固 相 或 无 固 相 钻 井 液 ,消 除 固 相 损 害 源 ;② 物 化 封 堵 和 射 孔 / 酸 化 相 结 合 ,选 择 暂 堵 型 钻 井液 、 硅 酸 盐 钻 井 液 等 ,阻 隔 固 相 损 害 源 ; ③ 形 成 可 清除 的 泥 饼 ,含 酶 泥 饼 、 含 破 胶 剂 的 泥 饼 、 油 溶 性 泥 饼 ,分 解 固 相 损 害 源 ; ④ 极 度 超 平 衡 射 孔 新 技 术 ,采 用 射孔 与 压 裂 解 堵 增 产 联 作 技 术 ,突 破 固 相 损 害 源 。对 于 液 相 损 害 ,可 采 用 以 下 措 施 : ① 屏 蔽 暂 堵 技术 ,在 工 程 允 许 的 条 件 下 尽 量 降 低 钻 井 液 滤 失 量 ,减少 滤 液 的 损 害 深 度 和 程 度 ; ② 提 高 滤 液 的 抑 制 性 ,如各 种 强 抑 制 性 钻 井 液 ,包 括 盐 水 和 饱 和 盐 水 钻 井 液 、硅 酸 盐 钻 井 液 、 有 机 盐 钻 井 液 、 正 电 胶 钻 井 液 、 聚 合醇 钻 井 液 、 油 基 钻 井 液 、 合 成 基 钻 井 液 等 ; ③ 加 入 表面 活 性 物 质 ,降 低 油 水 表 / 界 面 张 力 ,降 低 或 消 除 乳化 堵 塞 、 润 湿 性 改 变 、 水 锁 和 贾 敏 效 应 损 害 。21 负 压 差 钻 井 对 油 气 层 的 保 护 作 用采 用 负 压 差 (欠 平 衡 )钻 井 可 以 避 免 钻 井 液 侵 入油 气 层 ,最 大 限 度 地 保 护 油 气 层 ,另 外 ,负 压 差 钻 井有 利 于 提 高 钻 井 速 度 ,缩 短 钻 井 周 期 ,延 长 钻 头 寿命 ,提 示 产 层 以 及 在 钻 井 过 程 中 进 行 动 态 监 测 等 。据 国 外 石 油 公 司 报 道 :与 常 规 水 平 井 相 比 ,运 用 欠 平衡 钻 井 技 术 ,水 平 井 的 产 量 可 提 高 7~ 10 倍 。 因 此 ,负 压 差 钻 井 越 来 越 受 到 石 油 工 业 界 的 重 视 。 英 国 、委 内 瑞 拉 、 阿 曼 、 墨 西 哥 、 哥 伦 比 亚 等 先 后 都 成 功 地应 用 了 欠 平 衡 钻 井 技 术 。 在 中 国 胜 利 、 中 原 、 大 港 、辽 河 、 新 疆 和 塔 里 木 油 田 都 进 行 过 欠 平 衡 钻 井 的 施工 ,取 得 了 可 观 的 经 济 效 益 。负 压 差 钻 井 对 油 气 层 的 保 护 具 体 表 现 在 以 下 方面 : ① 避 免 钻 井 液 滤 液 滤 失 速 率 高 引 起 的 速 敏 损 害 ;② 避 免 钻 井 液 固 相 侵 入 堵 塞 ; ③ 避 免 液 相 侵 入 引 起的 粘 土 膨 胀 、 化 学 吸 附 、 润 湿 反 转 、 水 锁 与 贾 敏 效 应损 害 、 沉 淀 与 结 垢 ; ④ 避 免 高 渗 透 层 或 低 压 易 漏 失 层的 钻 井 液 漏 失 性 损 害 ; ⑤ 大 幅 度 提 高 机 械 钻 速 ,缩 短钻 井 液 浸 泡 油 气 层 的 时 间 。保 护 油 气 层 的 防 塌 钻 井 液 新 技 术11 多 元 协 同 防 塌 新 原 理井 眼 稳 定 问 题 是 世 界 性 技 术 难 题 ,井 眼 不 稳 定94第 21 卷 第 4 期               王 富 华 等 :保 护 油 气 层 的 防 塌 钻 井 液 技 术 研 究              © 1994 ,钻 井 液 只 是 一 个 方 面 ,因 此 ,钻 井 工 作 者 除 了 考 虑 钻 井 液 因 素 外 ,还 要 综 合考 虑 地 质 、 工 程 、 水 力 学 等 多 方 面 的 因 素 。(1)地 质 因 素   这 是 井 壁 不 稳 定 的 根 本 因 素 ,不同 类 型 的 地 层 其 坍 塌 的 机 理 与 防 治 措 施 不 同 ,因 此 ,必 须 自 始 至 终 地 把 握 地 层 的 特 点 ,选 择 合 理 的 井 身结 构 和 合 适 的 钻 井 液 类 型 。(2)工 程 因 素   ① 钻 具 对 井 壁 的 碰 撞 :如 胜 利 油田 史 深 100 井 ,在 井 深 2500 m 处 剥 落 掉 块 ;又 如 王古 1 井 潜 山 地 层 ,井 深 3818 m 处 地 层 疏 松 ,都 是 由于 钻 具 碰 撞 引 起 垮 塌 ; ② 起 下 钻 速 度 :起 下 钻 速 度 过大 易 引 起 井 壁 激 动 压 力 ,下 钻 速 度 过 快 造 成 井 漏 ,起钻 速 度 过 快 ,产 生 抽 吸 作 用 引 起 井 壁 垮 塌 等 ; ③ 环 空水 力 学 :必 须 根 据 地 层 特 点 、 井 身 结 构 、 钻 井 液 类 型等 因 素 选 择 钻 井 液 泵 排 量 和 环 空 钻 井 液 流 型 ,避 免对 井 壁 过 度 冲 蚀 。(3)钻 井 液 因 素   加 强 钻 井 液 对 地 层 的 物 理 封堵 、 化 学 固 结 ,抑 制 水 化 、 降 低 失 水 等 性 能 ,并 考 虑 钻井 液 对 井 壁 的 必 要 应 力 支 撑 作 用 (密 度 问 题 ) 。21 钻 井 液 新 体 系 [2 ](1)稀 硅 酸 盐 钻 井 液   所 使 用 的 硅 酸 盐 主 要 为 模 数 m 为 2. 84~ 3. 22 ,加 量 为 2 %~ 5 % ,采 用 改 性 淀 粉 、 水 解 聚 丙烯 腈 、 腐 植 酸 类 等 产 品 作 为 稳 定 剂 ,并 加 入 适 量 的 降粘 剂 ,其 流 变 性 与 滤 失 性 能 都 比 较 好 控 制 。 该 钻 井液 的 最 大 特 点 是 兼 具 稳 定 井 壁 与 保 护 油 气 层 作 用 。硅 酸 盐 在 水 中 可 以 形 成 不 同 大 小 离 子 的 、 胶 体 的 和高 分 子 的 颗 粒 ,这 些 颗 粒 通 过 吸 附 、 扩 散 等 途 径 结 合到 井 壁 上 ,封 堵 地 层 孔 隙 与 裂 缝 ;进 入 地 层 中 的 硅 酸盐 与 岩 石 表 面 或 地 层 中 的 钙 镁 离 子 起 作 用 形 成 硅 酸钙 沉 淀 覆 盖 在 岩 石 表 面 起 封 堵 作 用 ;此 外 ,进 入 地 层的 硅 酸 根 遇 到 p H 值 小 于 9 的 地 层 水 ,会 立 即 变 成凝 胶 而 封 堵 孔 隙 与 裂 缝 ;在 温 度 低 于 80 ℃ 时 ,稀 硅酸 盐 稳 定 泥 页 岩 的 机 理 是 通 过 多 个 氢 键 、 静 电 力 和范 德 华 力 的 叠 加 而 与 泥 页 岩 中 的 粘 土 矿 物 结 合 ;而当 温 度 超 过 80 ℃ 时 (在 105 ℃ 以 上 更 明 显 ) ,硅 酸 盐的 硅 醇 基 与 粘 土 矿 物 的 铝 醇 基 发 生 缩 合 反 应 ,产 生胶 结 性 物 质 ,把 粘 土 等 矿 物 颗 粒 结 合 成 牢 固 的 整 体 ,封 固 井 壁 ;硅 酸 盐 稳 定 含 盐 膏 地 层 主 要 是 硅 酸 根 与地 层 中 的 钙 镁 离 子 起 作 用 ,形 成 沉 淀 ,从 而 在 含 膏 地层 表 面 形 成 坚 韧 致 密 的 封 固 壳 来 加 固 井 壁 。 利 用 硅酸 盐 钻 井 液 钻 进 储 层 时 在 储 层 井 壁 上 形 成 的 封 固层 ,可 用 破 碎 剂 来 破 坏 或 射 孔 穿 破 ,恢 复 储 层 的 渗 透率 。 该 钻 井 液 体 系 在 北 海 、 阿 拉 斯 加 、 纽 芬 兰 、 墨 西哥 湾 等 地 区 广 泛 使 用 。 中 国 于 1997 年 开 始 研 究 稀硅 酸 盐 钻 井 液 ,现 已 在 国 内 油 田 多 口 井 中 成 功 使 用 。(2)有 机 盐 钻 井 液   所 使 用 的 有 机 盐 主 要 由 有机 酸 根 和 碱 金 属 阳 离 子 组 成 ,一 元 有 机 盐 为 甲 酸 盐 ,如 甲 酸 钠 ( 、 甲 酸 钾 ( ) 等 ,有 时 用甲 酸 铯 ( ;二 元 有 机 盐 为 乙 酸 盐 ;三 元 有 机盐 为 柠 檬 酸 盐 等 。 目 前 较 多 使 用 甲 酸 盐 钻 井 液 。甲 酸 盐 钻 井 液 主 要 用 物 聚 合 物 、 淀 粉 及其 它 聚 合 物 处 理 剂 与 甲 酸 盐 配 合 控 制 滤 失 性 和 流 变性 。 根 据 具 体 情 况 可 选 用 降 粘 剂 、 p H 缓 冲 剂 、 或 二 价 金 属 离 子 清 除 剂 及 暂 堵 剂 等 。 最 好 不 用 固 体加 重 材 料 。 当 所 需 密 度 超 过 1. 60 g/ ,可 使 用 酸 溶 性 加 重 材 料 。甲 酸 盐 钻 井 液 具 有 如 下 优 良 性 能 [3 ] : ① 密 度 范围 较 宽 : 饱 和 溶 液 的 密 度 分 别为 1. 34 g/ 1. 60 g/ 如 需 更 高 密 度 ,还 可使 用 甲 酸 铯 ( 井 液 ,其 最 高 密 度 可 达 2. 3g/ ② 保 护 油 气 层 性 能 较 强 :首 先 ,甲 酸 盐 具 有很 强 的 抑 制 作 用 ,与 储 层 岩 石 和 流 体 配 伍 性 好 ,有 利于 保 护 储 层 ;其 次 ,由 于 不 需 另 添 加 膨 润 土 ,有 时 甚至 可 不 加 固 体 加 重 材 料 ,因 此 钻 井 液 固 相 含 量 低 ,可减 少 固 相 侵 入 对 油 气 层 的 损 害 ;第 三 是 避 免 二 价 阳离 子 沉 淀 ,由 于 甲 酸 盐 仅 含 有 一 价 离 子 ,而 且 二 价 碱土 金 属 的 甲 酸 盐 溶 解 度 同 样 很 大 ,因 此 甲 酸 根 离 子与 地 层 流 体 接 触 时 ,不 会 产 生 伤 害 性 的 沉 淀 ,这 些 都不 是 传 统 的 卤 化 物 盐 水 钻 井 完 井 液 所 具 备 的 特 点 ;第 四 ,钻 井 液 水 力 特 性 优 良 ,环 空 压 耗 小 ,有 利 于 提高 机 械 钻 速 ,减 少 钻 井 液 浸 泡 油 气 层 的 时 间 。 ③ 钻井 液 抗 温 性 好 ,抗 盐 、 抗 钙 、 抗 固 相 污 染 能 力 明 显 优于 淡 水 钻 井 液 。 ④ 甲 酸 盐 的 毒 性 极 低 ,并 可 生 物 降解 ,另 外 ,甲 酸 盐 水 溶 液 对 金 属 的 腐 蚀 性 很 弱 。该 钻 井 液 不 仅 能 用 于 常 规 钻 井 ,而 且 已 在 小 井眼 钻 井 、 侧 钻 水 平 井 钻 井 和 连 续 软 管 钻 井 等 新 技 术中 得 到 应 用 ,并 取 得 了 非 常 显 著 的 效 果 。(3)聚 合 醇 (又 称 多 元 醇 ) 钻 井 液 [4 ]   聚 合 醇 是一 类 非 离 子 型 的 低 分 子 量 聚 合 物 。 其 结 构 通 式 为n H 或 ( n。 主 要 产 品有 聚 乙 二 醇 、 聚 乙 烯 乙 二 醇 、 聚 丙 烯 乙 二 醇 和 聚 甘 油等 。 在 常 温 下 易 溶 于 水 ,但 当 升 至 一 定 温 度 时 ,会 出现 相 分 离 现 象 而 形 成 乳 状 液 。 当 聚 合 醇 钻 井 液 在 井下 的 温 度 超 过 浊 点 时 ,所 形 成 乳 状 液 的 乳 滴 容 易 吸附 在 井 壁 上 ,或 包 被 在 钻 屑 表 面 ,形 成 一 层 类 似 于 油05                                      钻   井   液   与   完   井   液                       2004 年 7 月© 1994 ,从 而 可 提 高 钻 井 液 的 抑 制 、 防 塌 和 润 滑 性能 。 当 钻 井 液 返 回 地 面 时 ,又 因 温 度 降 至 浊 点 以 下 ,聚 合 醇 重 新 恢 复 其 水 溶 性 。聚 合 醇 稳 定 井 壁 机 理 如 下 。 ① 浊 点 机 理 :聚 合醇 在 浊 点 温 度 以 上 析 出 ,以 油 相 液 滴 的 形 式 进 入 泥页 岩 的 微 裂 缝 和 孔 隙 ,起 到 物 理 封 堵 的 作 用 ,阻 止 钻井 液 中 的 水 进 入 泥 页 岩 。 ② 协 同 作 用 :聚 合 醇 在 钾离 子 的 存 在 下 ,与 泥 页 岩 形 成 稳 定 的 复 合 物 ,抑 制 了泥 页 岩 的 水 化 膨 胀 。 ③ 润 湿 反 转 作 用 :聚 合 醇 为 非离 子 表 面 活 性 剂 ,在 泥 页 岩 表 面 吸 附 后 ,将 泥 页 岩 的亲 水 表 面 转 变 成 亲 油 表 面 ,则 钻 井 液 中 的 水 在 侵 入泥 页 岩 时 会 受 到 反 向 附 加 压 力 的 阻 碍 。 ④ 活 度 机理 :聚 合 醇 能 降 低 钻 井 液 的 活 度 ,使 水 侵 入 泥 页 岩 的化 学 势 下 降 。因 此 ,聚 合 醇 能 增 强 钻 井 液 的 抗 温 性 、 抑 制 性 和润 滑 性 ;与 常 用 聚 合 物 钻 井 液 具 有 很 好 的 配 伍 性 ,并且 在 聚 合 物 钻 井 液 中 ,具 有 一 定 的 降 粘 和 降 滤 失 作用 ;荧 光 度 很 低 ,有 利 于 识 别 和 发 现 油 气 层 ;毒 性 低 ,可 生 物 降 解 ,满 足 环 保 要 求 。 目 前 ,聚 合 醇 钻 井 液 已在 中 国 胜 利 、 辽 河 、 大 港 、 塔 里 木 、 江 苏 ,以 及 渤 海 、 南海 西 部 和 东 海 等 油 田 得 到 成 功 应 用 。(4)合 成 基 钻 井 液   以 人 工 合 成 或 改 性 有 机 物 ,即 合 成 基 液 为 连 续 相 ,盐 水 为 分 散 相 ,再 加 上 乳 化剂 、 有 机 土 、 石 灰 等 组 成 的 油 包 水 乳 化 钻 井 液 ,根 据性 能 要 求 加 配 降 滤 失 剂 、 流 变 性 调 节 剂 和 重 晶 石 等 。目 前 ,所 使 用 的 合 成 基 液 有 酯 、 醚 、 缩 醛 、 聚 α 2烯 烃线 性 α 2烯 烃 内 烯 烃 线 性 石 蜡 L 均 为 无 毒 或 低 毒 有 机 物 。 合 成 基 钻 井 液 具 有 优良 的 流 变 性 、 较 高 的 热 稳 定 性 和 广 泛 的 适 应 性 、 优 良的 井 眼 稳 定 性 和 润 滑 性 ,以 及 有 效 的 保 护 油 气 层 性能 。 目 前 ,该 钻 井 液 已 在 墨 西 哥 湾 、 北 海 等 地 区 得 到了 广 泛 应 用 。 使 用 合 成 基 钻 井 液 由 于 提 高 了 机 械 钻速 ,减 少 了 通 井 次 数 和 卡 钻 等 井 下 事 故 ,从 而 缩 短 了钻 井 周 期 ,节 约 了 总 成 本 ,显 著 提 高 了 经 济 效 益 。31 欠 平 衡 钻 井 流 体 [5~ 7 ]对 于 高 渗 、 固 结 良 好 的 砂 岩 和 碳 酸 盐 岩 ,高 渗 、胶 结 差 的 地 层 、 微 裂 缝 地 层 、 负 压 和 枯 竭 地 层 ,以 及对 水 基 钻 井 液 敏 感 地 层 ,地 层 流 体 与 常 规 钻 井 液 不相 容 的 地 层 和 脱 水 地 层 等 都 可 使 用 欠 平 衡 钻 井 技术 。 可 用 于 欠 平 衡 钻 井 的 流 体 主 要 有 泡 沫 钻 井 液 、空 气 钻 井 流 体 、 雾 化 钻 井 液 、 充 气 钻 井 液 ,目 前 应 用较 多 的 为 泡 沫 钻 井 液 和 充 气 钻 井 液 。结 束 语11 井 眼 稳 定 和 油 气 层 保 护 问 题 不 是 对 立 而 是辩 证 统 一 的 关 系 ,合 理 的 钻 井 液 密 度 对 井 眼 稳 定 和油 气 层 保 护 都 是 有 利 的 ;二 者 既 相 互 独 立 、 又 互 相 联系 ,均 为 复 杂 的 系 统 工 程 问 题 ,涉 及 较 多 的 工 程 环节 ,存 在 诸 多 影 响 因 素 ,钻 井 液 只 是 系 统 工 程 中 的 一个 重 要 环 节 ,因 此 ,钻 井 设 计 和 施 工 过 程 中 应 该 树 立系 统 工 程 、 多 元 协 同 观 念 ,综 合 考 虑 地 质 、 工 程 、 水 力学 、 物 理 化 学 多 方 面 的 因 素 。21 在 水 基 钻 井 液 方 面 ,今 后 主 要 的 研 究 方 向 是开 发 多 功 能 钻 井 液 处 理 剂 ,以 及 抗 高 温 、 耐 盐 钙 的 高效 降 滤 失 剂 、 抑 制 剂 、 降 粘 剂 、 润 滑 剂 ,并 进 行 高 温 稳定 机 理 研 究 。 在 油 基 钻 井 液 方 面 ,主 要 是 研 制 新 型的 油 基 钻 井 液 处 理 剂 ,尤 其 是 高 温 高 效 乳 化 剂 。31 随 着 环 境 保 护 法 规 的 日 益 严 格 和 环 保 意 识的 提 高 ,以 及 钻 探 的 难 度 和 深 度 逐 渐 增 大 ,应 该 研 制和 应 用 既 有 利 于 井 壁 稳 定 和 油 气 层 保 护 ,又 有 利 于环 境 保 护 的 防 塌 “ 双 保 ” 钻 井 液 新 体 系 (如 合 成 基 钻井 液 体 系 ) ,实 现 体 系 的 高 效 、 多 功 能 化 。参 考 文 献1   李 克 向 . 保 护 油 气 层 的 概 念 与 技 术 . 石 油 钻 采 工 艺 ,2000 ,22 (5) :1~ 52   鄢 捷 年 . 钻 井 液 工 艺 学 (第 一 版 ) . 山 东 东 营 :石 油 大 学 出版 社 ,2001 :206~ 2213   姚 少 全 ,汪 世 国 ,谢 远 灿 ,等 . 有 机 盐 钻 井 液 的 研 究 和 应用 . 石 油 钻 探 技 术 ,2001 ,29 (5) :43~ 454   王 富 华 ,邱 正 松 . B 列 多 功 能 油 层 保 护 剂 应 用 研 究 化 学 ,2002 ,19 (3) :196~ 2005   吕 振 华 ,成 效 华 ,宋 玉 宽 等 . 欠 平 衡 钻 井 完 井 液 技 术 的 研究 和 应 用 . 油 田 化 学 ,2001 ,18 (1) :3~ 76   方 敏 ,李 家 龙 ,何 纶 . 欠 平 衡 泡 沫 流 体 钻 井 工 艺 技 术 . 天 然气 工 业 ,2001 ,21 (1) :72~ 747   徐 同 台 ,赵 敏 ,雄 友 明 ,等 . 保 护 油 气 层 技 术 (第 二 版 ) . 北京 :石 油 工 业 出 版 社 ,2003 :98~ 100作 者 简 介   王 富 华 ,副 教 授 ,1968 年 生 ,1991 年 毕 业 于山 东 大 学 化 学 专 业 ,1997 年 获 石 油 大 学 应 用 化 学 专 业 硕 士学 位 ,现 为 石 油 大 学 (华 东 ) 石 油 工 程 学 院 在 读 博 士 ,一 直 从事 油 气 层 保 护 和 油 田 化 学 方 面 的 教 学 和 科 研 工 作 。 地 址 :山东 省 东 营 市 ; 邮 政 编 码 257061 ; 电 话 ( 0546) 8398099 或13505464356 ; 收 稿 日 期 2004202202 ; 043编 辑   李 晓 岚 )15第 21 卷 第 4 期               王 富 华 等 :保 护 油 气 层 的 防 塌 钻 井 液 技 术 研 究              © 1994 , to be in s in 28 7X. 2004 ,21( 4) :42~ 44 L 28X 7X of characteristics
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:保护油气层的防塌钻井液技术研究
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-19868.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开