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海洋油田水平井破胶液技术

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海洋 油田 水平 井破胶液 技术
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文章编号:1001-5620 ( 2010) 04-0029-03海洋油田水平井破胶液技术岳前升1,  刘书杰2, 谢克姜3, 向兴金1, 何保生2, 李玉光2( 1. 长江大学化工学院,湖北荆州 ; 2. 中海石油研究中心,北京 ; 3. 中海油田服务股份有限公司,广东湛江 )摘 要 为解除水平井无固相PRD钻井液中聚合物对储层造成的损害,研究了利用氧化剂作破胶剂降解聚合物的可行性,实验结果表明,过硫酸盐类氧化型破胶剂能够较好地降解聚合物,有效解除聚合物对储层造成的污染。并对过硫酸盐类氧化型破胶液的组成、评价方法和性能进行了研究。介绍了破胶液施工工艺和应用情况,最后分析了氧化型破胶液存在的主要问题。关键词 破胶剂;无固相钻井液;防止地层损害;水平井;裸眼完井中图分类号 : TE258    文献标识码 : A目 前, 海 洋 油 田 水 平 井 采 用 一 种 无 固 相 弱 凝胶 钻 井 液 打 开 产 层, 即 PRD 钻 井 液 ( Protecting Reservoir Drilling Fluid) , 由 于 其 是 无 固 相 钻 井 液,已 经 将 固 相 对 储 层 的 污 染 降 至 最 低 程 度, 而 聚 合 物大 分 子 对 储 层 造 成 的 损 害 就 成 为 PRD 钻 井 液 污 染产 层 的 主 要 因 素, 这 种 污 染 必 须 在 完 井 阶 段 通 过破 胶 液 来 解 除。 针 对 PRD 钻 井 液 造 成 的 储 层 损 害,研 究 了 用 破 胶 液 解 除 聚 合 物 污 染 储 层 的 可 行 性、 破胶实验评价方法及其应用情况。1 PRD钻井完井液的储层保护效果PRD 钻 井 液 主 要 由 增 黏 提 切 剂 VIS、 淀 粉 类 降滤 失 剂 FLO 和 聚 合 醇 类 防 塌 润 滑 剂 JLX 等 组 成,用氯化钾和甲酸钠可溶性一价盐加重, 其配方如下。海水+ 0.1%NaOH+0.15%Na2CO3+( 0.7% ~ 0.9%) VIS+( 2%~ 3%) FLO+3%JLX根 据 该 钻 井 液 损 害 储 层 评 价 程 序 和 方 法[1], 在80 ℃ 下 用 PRD 钻 井 液 对 文 昌 13-1 油 田 珠 江 组 储 层的 损 害 情 况 进 行 了 实 验, 结 果 见 表 1。PRD 钻 井 液用甲酸钠加重至密度为 1.15 g/cm3。 由表 1可以看出,经 过 PRD 钻 井 液 污 染 后 岩 心 渗 透 率 恢 复 值 在 80%左 右, 这 表 明, 用 甲 酸 钠 加 重 的 无 固 相 PRD 钻 井液损害储层的最主要因素是聚合物堵塞。表 1 PRD 钻井液储层保护效果评价岩心井深 /mKo/10-3μm2Kd/10-3μm2Kd/Ko/%23#1 211.60 246.5 193.7 78.625#1 226.35 185.2 153.3 82.82 破胶液组成和评价方法2.1 破胶剂种类和特点破 胶 剂 是 破 胶 液 的 核 心 处 理 剂, 用 于 降 解 聚 合物 的 破 胶 剂 主 要 有 氧 化 剂、 酸 和 生 物 酶 类[2-4], 用无 机 酸 或 有 机 酸 降 解 聚 合 物 的 原 理 和 酸 化 作 业 基 本相 同 ; 生 物 酶 降 解 聚 合 物 的 效 率 高, 具 有 用 量 少、不 污 染 环 境 等 优 点, 但 酶 具 有 专 一 性, 而 且 对 外 界环 境 条 件 比 较 敏 感, 如 温 度、 矿 化 度、pH 值 等 的变 化 会 显 著 影 响 其 活 性, 在 聚 合 物 种 类 未 知 条 件 下酶 的 种 类 难 以 选 择 ; 而 氧 化 剂 类 破 胶 剂, 如 次 氯 酸盐、 过硫酸盐等具有适用范围广、 原材料和种类多、破 胶 效 果 显 著 等 优 点。 因 此, 选 用 过 硫 酸 盐 类 氧 化剂作为破胶剂。2.2 破胶液组成由于破胶液与产层直接接触,因此破胶液除具有 降 解 聚 合 物 的 功 能 外, 还 需 具 备 抑 制 储 层 水 敏、第一作者简介:岳前升, 副教授,1973年生,1996年毕业于江汉石油学院,现在主要从事油田化学方面研究工作。地址:湖北省荆州市南环路1号长江大学东校区化工学院;邮政编码 434023;电话 13886578978;E-mail:yueqiansheng@163.com。30水 锁 等 损 害 的 特 点, 与 储 层 岩 石 和 流 体 的 配 伍 性 要好 ; 此 外, 由 于 破 胶 剂 的 强 氧 化 性, 破 胶 液 的 腐 蚀速 率 应 控 制 在 一 定 范 围。 因 此, 破 胶 液 的 组 成 有 破胶 剂、 黏 土 稳 定 剂、 缓 蚀 剂 等 添 加 剂, 具 体 组 成 和配方应视储层具体特性而定。2.3 破胶液评价方法2.3.1 实验仪器和药品六 速 旋 转 黏 度 计, 岩 心 流 动 实 验 装 置, 静 损害 仪, 中 压 常 温 滤 失 仪, 高 温 高 压 静 失 水 仪 ; 过硫 酸 盐 类 破 胶 剂 HBK, 黏 土 稳 定 剂 HCS, 缓 蚀 剂CA101-4,均为湖北汉科新技术股份有限公司产品。2.3.2 评价方法1) 黏 度 法。 该 方 法 原 理 是 聚 合 物 降 解 前 后 其 黏度 必 然 会 发 生 明 显 变 化, 其 降 解 程 度 和 溶 液 黏 度 之间有对应关系。 实验方法为: 配制 PRD 钻井液胶液,将 破 胶 液 与 PRD 钻 井 液 等 体 积 混 合, 在 恒 温 箱 中于 80 ℃ 下 放 置 8 h, 在 室 温 下 测 定 混 合 液 的 黏 度,以 混 合 液 的 黏 度 大 小 来 衡 量 破 胶 剂 的 破 胶 效 果。 如果 混 合 液 φ600读 数 低 于 4, 即 认 为 完 全 达 到 了 破 胶效果。2) 岩 心 滤 失 量 法。PRD 钻 井 液 在 钻 进 过 程 中 形成 滤 饼 的 主 要 成 分 为 聚 合 物, 包 括 改 性 淀 粉 类 降 滤失 剂 和 增 黏 剂。 当 滤 饼 被 破 胶 液 解 除 时, 必 然 会 发生 漏 失 现 象, 漏 失 速 率 和 储 层 物 性 有 关。 实 验 方 法为 : 采 用 高 温 高 压 岩 心 静 态 损 害 仪, 模 拟 一 定 的 现场 条 件 ( 1.5 MPa、80 ℃、30 min) , 让 PRD 钻 井 液正 向 在 岩 心 端 面 形 成 滤 饼, 保 留 污 染 端 滤 饼, 用 海水在 0.5 MPa 压差下正向测定不同时间下的滤失量;再 用 破 胶 液 浸 泡 岩 心 滤 饼 端 ( 0.5 MPa、80 ℃ ) , 并记 录 滤 失 量, 如 果 岩 心 端 的 滤 饼 被 解 除, 则 岩 心 出口端的滤失量会大幅度增大。3) 滤 饼 浸 泡 法。 将 PRD 钻 井 液 用 高 温 高 压 失水 仪 压 制 形 成 滤 饼 ( 3.5 MPa、80 ℃、30 min) , 将该滤饼放在破胶液中 ( 80 ℃ ) 浸泡 4 h 后,观察 PRD钻井液滤饼解除情况。4) 岩 心 流 动 法。 根 据 相 关 标 准[1], 将 已 被 PRD钻井液污染后的岩心, 用破胶液驱替岩心 2 PV, 放置 4 h 后, 测 定 岩 心 渗 透 率 恢 复 值, 以 此 评 价 破 胶液的作用效果。2.4  实验结果分析与讨论1) 黏 度 法 。 在 过 滤 海 水 +2%HCS+2%CA101-4 中加 入 不 同 量 的 破 胶 剂 HBK, 其 破 胶 效 果见 图 1。 由图 1 看 出 , 随破胶剂 HBK 加量增加, 破胶效果明显变好,加量为 2% 时混合液黏度接近清水黏度。图 1  破胶剂加量对破胶效果的影响2) 岩 心 滤 失 量 法。 破 胶 液 组 成 : 过 滤 海 水+2%HBK+2%HCS+2%CA101-4, 使 用 岩 心 空 气 渗透 率 为 1×10−3 μm2的 人 造 岩 心, 破 胶 前 后 岩 心 滤失量比较结果见图 2。图 2 破胶前后岩心滤失量比较由图 2 可以看出, 当破胶时间为 20 min 左右时,岩 心 滤 失 量 出 现 大 幅 度 上 升, 说 明 此 时 破 胶 液 已 经将 PRD 钻 井 液 对 岩 心 的 堵 塞 基 本 疏 通, 也 就 是 说聚合物已经开始大幅度降解。3) 滤 饼 浸 泡 法。 将 PRD 钻 井 液 在 80 ℃ 下 高 温高 压 形 成 的 滤 饼 放 在 破 胶 液 中 浸 泡 2 h 后 的 情 况 见图 3 和图 4。图 3  PRD 钻井液滤饼 岳前升等:海洋油田水平井破胶液技术31图 4 破胶液浸泡后的滤饼由 图 3 和 图 4 可 以 得 知,PRD 钻 井 液 形 成 的 滤饼 较 薄、 致 密, 破 胶 液 2 h 后 已 看 不 见 滤 饼, 说 明滤饼已经被破胶液解除。4) 岩 心 流 动 法。 将 被 PRD 钻 井 液 污 染 后 的 岩心用破胶液处理后,岩心的渗透率变化情况见表 2。表 2 破胶液对岩心聚合物堵塞的解除效果岩心 井深 /m Ko/10-3 μm2Kd2/10-3 μm2Kd2/Ko/%23#1211.60 246.5 243.5 98.825#1226.35 185.2 191.7 103.5由 此 可 知, 经 过 破 胶 液 处 理 后, 岩 心 渗 透 率 大幅 度 上 升, 甚 至 超 过 原 始 渗 透 率, 这 是 因 为 破 胶 液呈弱酸性,有一定改造储层的能力。3 破胶液施工程序和应用情况3.1 破胶液施工工艺及应用情况将 破 胶 液 顶 替 至 储 层 是 发 挥 破 胶 液 作 用 的 关键, 裸 眼 和 优 质 筛 管 完 井 的 施 工 工 艺 如 下 : ① 下 筛管 前 将 井 眼 替 满 干 净 的 PRD 钻 井 液, 以 防 止 污 染物 堵 塞 筛 管 和 保 证 筛 管 顺 利 下 入 ; ② 用 隐 形 酸 完 井液 替 出 筛 管 里 的 PRD 钻 井 液 ; ③ 替 入 破 胶 液 ; ④下生产管柱。氧 化 型 破 胶 液 在 东 方 1-1 气 田 一 期、 二 期 成 功应 用, 并 在 文 昌、 涠 洲 等 油 田 推 广 应 用, 在 下 生 产管 柱 过 程 中 有 明 显 漏 失 现 象, 说 明 破 胶 液 发 挥 了 作用, 滤 饼 和 侵 入 储 层 的 聚 合 物 被 有 效 清 除, 投 产 效果良好。3.2 存在问题综 上 所 述, 氧 化 型 破 胶 液 破 胶 效 果 明 显, 但作 用 时 间 较 短, 对 下 完 生 产 管 柱 后 发 生 的 漏 失 无 法处 理 ; 再 者 由 于 过 硫 酸 盐 类 破 胶 剂 产 生 自 由 基 时 有温 度 制 约, 一 般 温 度 需 高 于 65 ℃, 在 储 层 埋 藏 浅、储层温度较低的油田中应用会受到限制。4 结论1. PRD 钻井完井液储层保护效果较好,聚合物堵塞是其损害储层的主要因素。2. 过 硫 酸 盐 类 氧 化 型 破 胶 剂 能 够 较 好 地 降 解 聚合物,有效解除聚合物对储层造成的污染。参 考 文 献钻 井 液 完 井 液 损 害 油 层 室 内 评 价 方 法 [S]. 石 油 天 然 气[1] 行业标准,SY/T6540—2002.李 蔚 萍, 向 兴 金, 舒 福 昌, 等 . 生 物 酶 破 胶 剂 HSW-L[2] 对 PRD 钻 井 液 破 胶 效 果 的 影 响 因 素 [J]. 油 田 化 学,2009,26 ( 1) : 8-11.李 蔚 萍, 向 兴 金, 舒 福 昌, 等 . 无 固 相 弱 凝 胶 钻 井 完 井[3] 液生物酶破胶技术 [J]. 钻井液与完井液,2008,25 ( 6) :8-10.刘 洪 升, 曹 健, 张 红, 等 .DF-07 低 温 压 裂 液 复 合 破 胶[4] 体系的研究及应用 [J]. 河南化工,2008,25 ( 9) : 26-29.(收稿日期2010-01-29;HGF=1003A7;编辑 张炳芹)97First author’s address College of Petroleum Engineering, China University of Petroleum, Qingdao, Shandong 266555, ChinaStudy on Ultra High-Density Poly-sulfonated Nearly-saturated Formate Drilling Fluid. DFCF, 2010, 27(4):26-28 Authors LIAO Tianbin, PU Xiaolin, LUO Xingshu, KUANG Shaohua, MO Chengxiao Abstract The Myanmar block has the characteristics of abnormal high-pressure and high-temperature. The drilling fluid density reaches 1.80-1.90 g/cm3when the well depth is 500 m, even the drilling fluid densities are up to 2.30 g/cm3and 2.50 g/cm3when the well depths are 1,700 m and 2,300 m, as while the geothermal gradient is also high, up to 5.2°/100 m. Based on bentonite content control, a high density, ranges from 1.80 to 2.80 g/cm3,nearly-saturated poly-sulfonate formate drilling fluid had been formulated. Laboratory studies show that this drilling fluid, with density 1.80-2.80 g/cm3, has good rheology, inhibition and strong calcium resistance performance, excellent lubrication and sedimentation stability, which is able to meet the drilling operation needs in Myanmar block. Key words High-density drilling fluid; Wellbore stability; Salt resistant; RheologyFirst author’s address State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation, Southwest Petroleum University, Chengdu, Sichuan 610500, ChinaResearch and Application of Breaker Fluid for Horizontal Wells in Offshore Oilfield. DFCF, 2010, 27(4):29-31Authors YUE Qiansheng, LIU Shujie, XIE Kejiang, XIANG Xingjin, HE Baosheng, LI YuguangAbstract In order to remove the reservoir pollution through polymers in solid-free weak gel drilling fluids in horizontal wells, the feasibility of polymer degradation was studied by using oxidant as gel breaker.The results showed that the persulfate, an oxidation-type gel breaker, could effectively degrade water-soluble polymers and avoid polymer polluting the reservoir. Composition, evaluation methods and performance of the breaker fluid were studied. The operation technology and application of the breaker fluid were introduced. Finally, shortages of breaker fluid were analyzed.Key words Gel breaker; Solid-free drilling fluid; Formation damage prevention; Horizontal well; Open hole completionFirst author’s address College of Chemical Engineering and Chemistry, Yangtze University, jingzhou, Hubei 434023, ChinaDrilling Fluid Thixotropic Equation for Relationship of Gel Strength and Stable Time. DFCF, 2010, 27(4):32-34Authors DENG Jianmin, TANG Hongfa, LI DengqianAbstract A drilling fluid thixotropic equation with definite physical significance parameters was chosen, according to the relationship of the gel strength and standing time. The comparison result of predicted and measured values shows that the chosen thixotropic equation can describe the relationship of the gel strength and standing time accurately.Key words Drilling fluid; Gel strength; Standing time; Thixotropic equationFirst author’s address College of Petroleum Engineering, Southwest University of Petroleum, Chengdu, Sichuan 610500, ChinaResearch and Application of High-temperature and High-pressure Multifunction Damage Evaluation Apparatus. DFCF, 2010, 27(4):35-37Authors WANG Yongheng, KANG Yili, YOU Lijun, CHEN Yijian, YANG YuguiAbstract A high-temperature and high-pressure multifunction damage evaluation apparatus was developed aiming at the more and more complicated damages during drilling completion and stimulation in horizontal and branch wells. This apparatus has some advantages such as multifunction and automation. The result of the application that simulates the dynamic fluid loss of horizontal well shows that affected by the permeability nonisotropy of reservoirs, soak time and decenter pipe, there are anisotropic damages on the top side and bottom of horizontal well. As well as the thin and tough mud cake can reduce the damages from filtration fluid and other factors.Key words Horizontal well; Permeability nonisotropy; Preventing formation damage; Drilling and completion fluid; Experimental apparatus
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