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1、第 4 l卷 第 2期 2 O l 3年 3月 石 油 鉆 探 技 術(shù) P E R()LE UM DRI I I I NG TE CHNI QUES Vo 1 1 1 NO 2 M ar，2()1 3 一 鉆井完井 d o i：1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 1 0 8 9 0 2 0 1 3 0 2 0 0 9 新型鉆 井液成膜劑 的研 制及 其在埕海油 田的應(yīng) 用 張 朔，蔣官澄，郭海濤，湯新國(guó) ，金海鋒(1 中國(guó)石油大學(xué)(j E 京)石油工程學(xué)院，北京 1 0 2 2 4 9；2 中國(guó)石油大港油 田分公司，天津 3 0 0 2 8 9)摘要：為 了降低埕海油 田鉆

2、 井過程 中外 來流體 對(duì)儲(chǔ)層 的損 害，基 于成膜鉆 井液技 術(shù) 的基 本理論，以苯 乙烯、丙烯酸丁酯單體為原料，采用乳液聚合的方法，以過硫酸銨為引發(fā)劑，合成了新型鉆井液成膜劑 L C M一 8。室內(nèi)試 驗(yàn)表明：埕海油田上部鉆井液中加入戍膜劑 L C M-8后，流變性能能夠滿足攜巖要求；能在巖心污染端形成一個(gè)滲 透率極低的封堵帶，封堵率可達(dá) 9 0 以上；返排滲透率恢復(fù)率大于 9 O 。新型鉆井液成膜劑 L C M-8在埕海油田2 口井的儲(chǔ)層鉆進(jìn)過程 中進(jìn)行了應(yīng)用，結(jié)果表明，上部鉆井液加入該成膜劑后，其性能能滿足鉆井要求，2口井的表皮 系數(shù) 為一2 3 1和一3 1 1，而未用該成膜 劑 2

3、口鄰 井的表皮 系數(shù) 為一0 2 7和 0 2 3。這說 明，成膜 劑 L C M一 8能 滿足 埕海油 田鉆井要 求，實(shí)現(xiàn)鉆 井過程 中的儲(chǔ)層 保護(hù)。關(guān)鍵詞：鉆 井液 成 膜劑 防止地層損害 封堵 表皮 系數(shù) 埕海油 田 中圖分 類號(hào)：T E 2 5 4 4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1 0 0 1 0 8 9 0(2 0 1 3)0 2 0 0 4 4 0 5 De v e l o p me nt o f Ne w Fi l m。Fo r m i n g Ag e nt f o r Dr i l l i n g Fl u i d s a n d Ap pl i c a t i o n i

4、n Ch e ng ha i Oi l f i e l d Zh a n g S h u o ，J i a n g Gu a n c h e n g ，Gu o Ha i t a o ，Ta n g Xi n g u o ，J i n Ha i f e n g z (1 P e t r o l e u m E n g i n e e r i n g C o l l e g e，C h i n a U n i v e r s i t y o f P e t r o l e u m，Be i j i n g，1 0 2 2 4 9，C h i n a；2 Da g a n g O i Z f i

5、e l d B r a n c h o f C NPC，Ti a n j i n，3 0 0 2 8 9，C h i n a)Ab s t r a c t：I n o r d e r t o r e d u c e t h e r e s e r v o i r d a ma g e c a u s e d b y f o r e i g n f l u i d d u r i n g d r i l l i n g i n Ch e n g h a i Oi l f i e l d，a n e w f i l m-f o r mi n g a g e n t LCM一 8 h a d b e

6、 e n d e v e l o p e d u s i n g s t y r e n e，b u t y l a c r y l a t e mo n o me r a n d t r i g g e r a mmo n i u m p e r s u l f a t e，b y e mu l s i o n p o l y me r i z a t i o n me t h o d b a s e d o n t h e f i l m-f o r mi n g t e c h n o l o g y La b o r a t o r y t e s t s s h o we d t h

7、 a t r h e o l o g i c a l p r o p e r t i e s o f t h e d r i l l i n g f l u i d c o u l d b e g o t t e n t o c a r r y c u t t i n g s a f t e r a d d i n g LCM-8，wh i c h c o u l d f o r m a p l u g g i n g a r e a wi t h l o w p e r me a b i l i t y a t t h e p o l l u t e d e n d o f t h e c

8、o r e Th e p l u g g i n g r a t e a n d f l o wb a c k p e r me a b i l i t y r e c o v e r y r a t e c o u l d b e h i g h e r t h a n 9 0 L CM-8 h a d b e e n a p p l i e d i n t wo we l l s i n Ch e n g h a i Oi l f i e l d，t h e r e s u l t s s h o we d t h a t t h e d r i l l i n g f l u i d f

9、 o r t h e u p p e r we l l s e c t i o n c o u l d me e t t h e d r i l l i n g d e ma n d a f t e r a d d i n g t h e f i l m-f o r mi n g a g e n t，r e s u l t i n g i n s k i n f a c t o r s o f 2 3 1 a n d 一3 1 1 r e s p e c t i v e l y，wh i l e t h e s k i n f a c t o r s o f t wo a a c e n t

10、we l l s we r e-0 2 7 a n d 0 2 3 r e s p e c t i v e l y wi t h o u t a d d i n g t h e f i l m f o r mi n g a g e n t I t s h o we d t h a t LCM-8 c o u l d me e t t h e d e ma n d o f d r i l l i n g a n d r e s e r v o i r p r o t e c t i o n i n Ch e n g h a i Oi l f i e l d Ke y wo r d s：Dr i

11、l l i n g f l u i d，f i l m-f o r mi n g a g e n t，p r e v e n t f o r ma t i o n d a ma g e，p l u g g i n g，s k i n f a c t o r，Ch e n g h a j Oj】f i e 1 d 埕海油 田位于大港油 田南部埕 寧隆起 向歧 口 凹陷過渡的斜坡部位，面積約 3 0 0 k m。該油 田主 要開發(fā)層 系有 Nm、Ng、E s，已探 明石油地 質(zhì)儲(chǔ) 量 1 0 1 0。t，含油面積 6 O 7 1 k m2。其中沙河街組儲(chǔ) 層為中低孔、低滲儲(chǔ)層，非均質(zhì)性強(qiáng)，易發(fā)生敏

12、感性 損害，當(dāng)外來流體進(jìn)入孔道會(huì)造成水化膨脹，將對(duì)儲(chǔ) 層造成嚴(yán)重傷害_ 卜 引。儲(chǔ)層孔隙類型 以粒間孔 和次 收稿 日期：2 O 1 2 一 l O 0 9；改回 日期：2()l 3-0 1 2 4。作者簡(jiǎn) 介：張 朔(1 9 8 6)，男，安徽阜 陽人。2 0 0 7年 畢業(yè) 于 中國(guó) 石油大學(xué)(華東)信 息與計(jì) 算科 學(xué)專業(yè) 2()1 1 年 獲常州大 學(xué)化 _7-過程 機(jī)械 專業(yè)碩 士學(xué)位，在讀博 士研 究生，主要 從事 油氣層損 害與保護(hù)、油田化學(xué)等方面的研 究工作。聯(lián)系方式：z h a n g s h u o 9 1 5 s i n a c()m。基金項(xiàng) 目：國(guó)家科技重 大專項(xiàng)“渤海

13、灣盆地黃驊坳陷灘海開發(fā)示 范工程”(編號(hào)：2 O 1 1 Z XO 5 O S O)、中國(guó)國(guó)家杰 出青年基金 項(xiàng) 目“多孔介 質(zhì)油氣藏氣溫性基礎(chǔ)理論研 宄”(編號(hào)：5 0 9 2 5 4 l 4)和 國(guó)家自然科學(xué)基 金面上項(xiàng) 目“復(fù)雜地層條件 下 提 高井壁穩(wěn) 定性新 方法研 究”(編號(hào)：5 l 0 7 4 1 7 3)聯(lián)合資助。石 油 鉆 探 技 術(shù) 表 1為基漿和 1 3種 配方鉆井液 的基本 性能。從表 1 可 以看 出：基漿加入成膜劑后對(duì)其 流變性影 響不大，各配方的動(dòng)塑 比都 比較高，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)施 工對(duì)鉆井液攜巖性能的要求；與其他成膜劑相 比，在 同一加量下，基漿加入 L C M一

14、 8 后 的 AP I 濾失量和 高溫高壓濾失量明顯低 于加入其他成膜材料，這表 明 L C M-8的成膜能力更好，具有更強(qiáng)的封堵能力。表 1 鉆井液基本性能 Ta b l e 1 Ba s i c p e r f o r ma nc e of d r i l l i n g f l ui ds 配方 NNN 動(dòng) 動(dòng)齜濾失m L量 N濾N譬 N ,0 4 3 0 0 4 4 0 0 4 7 5 0 4 9 0 O 5 1 0 0 4 6 0 0 4 6 5 0 4 7 0 0 4 6 5 0 4 8 0 0 4 4 0 0 4 6 0 0 4 5 0 0 4 4 5 3 1 封堵率和滲透率恢復(fù)

15、率評(píng)價(jià) 采用人造巖心(滲透率 6 0 8 0 mD)和 J HMD-I I 高溫高壓動(dòng)態(tài)損害評(píng)價(jià)儀，在污染壓差 3 5 MP a、污 染溫度 8 O、污染時(shí)間 1 2 h條件下，分別對(duì)各種配 方鉆井液進(jìn)行了動(dòng)態(tài)污染評(píng)價(jià)，結(jié)果見圖 2、圖 3。7 7 _ 一 7 7 _ ，7 _ 7 _ 7 ，：，。，圖 2各 配方鉆井液 的封堵 率 Fi g 2 Pl ug g i ng r a t e s of d r i l l i ng flui d s wi t h di f f e r e nt f o r mu l as 從圖 2可 知：與基漿相 比，采用屏蔽 暫堵技術(shù) 后，封堵率有明顯提高，即對(duì)

16、污染端造成較嚴(yán)重 的堵 塞 力 口 人 成 膜劑 L C M一 8比加 入廣 譜“油 膜”暫堵 劑 GP J 和 C MJ 一 2造成的堵塞程度更高；當(dāng) L C M一 8 加量達(dá)到 3 時(shí)，封堵率達(dá)到 9 8 以上，而當(dāng)其加量 大于 3 時(shí)封堵率增加幅度不大。因此，當(dāng) L C M一 8 加量為 3 時(shí)，污染端 的滲透率已經(jīng)降至很低，可避 免鉆井液濾液進(jìn)一步侵入儲(chǔ)層內(nèi)部。r _ 7 7 _ 7 一 7一 7 _ 一 ，圖 3 各配方鉆 井液 的滲透率恢 復(fù)率 Fi g 3 Re c o v e r y r a t e of pe rm e a b i l i t y of d r i l l i

17、 n g f l ui ds wi t h d i f f e r e nt f orm ul as 圖 3 為各配方鉆井液污染巖心污染端切除 4 6 mm后，各巖樣 的滲透率恢復(fù)率。由圖 3可看出，污染端切除 4 6 mm后，配方 1 2和配方 1 3鉆井液 污染巖心的滲透率恢復(fù)率最高。這表明加入 L C M一 8 確實(shí)可在污染端 形成一個(gè)滲透 率極低 的屏蔽環(huán)，從而充分阻止鉆井液 中的固相顆粒 和濾液進(jìn)入儲(chǔ) 層，達(dá) 到 保 護(hù) 儲(chǔ) 層 的 目的。從 圖 3還 可 看 出，當(dāng) L C M-8 加 量 為 3 時(shí) 的 滲 透 率 恢 復(fù) 率 大 于 9 0 ，而其加量超過 3 的滲透率恢復(fù)率幾

18、乎 變化 不大。因此，結(jié)合 封 堵 率 評(píng) 價(jià) 結(jié)果，在 基 漿 中加 入 3 L C M_ 8(即配方 1 2)作為建立屏蔽暫堵 的最 優(yōu) 配方。3 2 抗壓 性 能 由以上分析可知，L C M一 8的最佳加量 為 3 ，因此，僅需對(duì)配方 1 2進(jìn)行成膜 鉆井液抗 壓性能測(cè) 試，結(jié)果見表 2。由表 2可看 出，加入 L C M一 8能夠 對(duì)不 同滲透率 的巖心形成有效 的屏蔽，當(dāng)滲透率超 過 6 0 mD時(shí)，壓差達(dá)到 3 0 MP a以上時(shí)，巖心滲透 表 2 屏蔽巖心在不 同壓差 下的滲透 率 Ta b l e 2 Pe rm e a b i l i t y u nd e r d i f f

19、 e r e nt p r e s s u r e s 蓑 蘭 竺 蘭 一 虧1 D 1 5 MPa 2 0 MPa 2 5 M Pa 3 0 M Pa 3 5 M Pa 。u 4 8 7 l 5 3 2 8 8 l 6 2 1 4 4 5 5 6 2 8 6 7 8 2 9 4 9 5 9 6 O 3 3 4 4 5 盯窨 8 即 O l 1 2 2 3 5 3 l 7 8 3 7 0 4 4 5 7 O 1 1 1 1 1 3 2 9 5 1 7 6 8 8 9 O O O O O O 1 1 娩他 曲 蛆鼴 1 2 3 4 5 6 第 4 l 卷第2期 張 朔等 新型鉆井液成膜劑的研制及

20、其在埕海油田的應(yīng)用 率有了較大的增加，屏蔽逐漸被破壞。埕海油 田主 力儲(chǔ)層沙河街組地層平均滲透率為 3 1 8 7 mD，建議 在實(shí)際鉆井中，井底與地層的壓差不超過3 0 MP a。3 3 不同孔喉直徑條件下的滲透率恢復(fù)率 采用配方 1 2的鉆井液，用 不 同滲 透率 的巖心(2 1 3 8 roD)進(jìn)行封堵率和滲透率恢復(fù)率測(cè)試，結(jié) 果見圖 4。從圖 4可以看 出，不 同孔喉直徑下 的封 堵率和滲透率恢復(fù)率都大于 9 0 ，埕海油 田沙河街 組儲(chǔ)層 的滲透率一般小于 1 0 0 mD，表 明上部井漿加 入 3 L C M-8 后能夠滿足儲(chǔ)層保護(hù)的需要。褂 禱 蝌 褂 滲透率 ro d 圖 4

21、封堵率與滲透率恢復(fù)率 Fi g 4 Pl ug gi ng r at e a nd r e c o v e r y r at e 3 4返排解堵效果評(píng)價(jià) 選取被配方 1 O、配方 1 1 和配方 1 2 鉆井液污染過 的巖樣，測(cè)定其在不 同返排壓力下(0 O 5 O 1 9 MP a)的反 向油相滲透率，然后 計(jì)算在不 同返排壓力下的 滲透率恢復(fù)率，結(jié)果見圖 5。從 圖 5可以看 出：隨著 返排壓力的增大，滲透率恢復(fù)率增大，解除屏蔽堵塞 的效果也更好；在相同返排壓力下，采用 L C M-8 作為 靜 褥 蝌 圖 5 返排效果評(píng)價(jià) F i g 5 F l o wb a c k e f f e c

22、 t e v a l u a t i o n 暫堵劑時(shí)的巖心滲透率恢復(fù)率大于其他 同類型暫堵 劑的滲透率恢復(fù)率；返排壓力達(dá)到 0 1 9 MP a時(shí)，配 方 1 2鉆井液的滲透率恢復(fù)率大于 9 0 。在實(shí)際生 產(chǎn) 中，地下油氣流至井 眼內(nèi)的流動(dòng)壓力一般會(huì)大于 試驗(yàn)中的返排壓力，因此解除 L C M一 8的堵塞 是完 全可能的。此外也可通過射孑 L 解堵。4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果 埕海油 田在張海 3 3 2 2井和張海 2 8 3 2井應(yīng)用 了優(yōu)選 的成膜鉆井液。當(dāng)鉆 至油層頂部時(shí)，在上部 鉆井液 中加入 3 L C M-8，將其轉(zhuǎn)化為成膜鉆井液，轉(zhuǎn)化后 的鉆井液流變性能、p H值等均無明顯變化。在鉆

23、進(jìn)過程中嚴(yán)格控制鉆井液密度處于設(shè)計(jì)中限至 高限之間。與同區(qū)塊采取常規(guī)屏蔽技術(shù) 的張海 3 4 1 7井和張 海 2 8 3 3井相 比，張 海 3 3 2 2井 和張海 2 8 3 2 井 的表皮 系數(shù)有較大程度 的降低，儲(chǔ)層得到 有效 保 護(hù)(見 表 3)。說 明 鉆 井 液 中加 入 成 膜 劑 L C M一 8能夠滿足埕海油 田鉆井過程 中儲(chǔ)層保護(hù) 的需要，建議推廣使用。表 3 成膜鉆 井液 與常規(guī)暫 堵技 術(shù)實(shí)際效 果對(duì)比 Ta bl e 3 Co mpa ri s o n o f t he r e s ul t s of f i l mi n g dr i l l i ng f l

24、u i d an d c o nv e n t i o n al t e mp o r a r y p l u g g i ng a g e nt 5 結(jié)論與建議 1)鉆井液成膜劑 L C M_ 8 與 目前油 田常用的鉆 井液成膜劑相比，具有更好的成腠l 生 能和降濾失效果。2)在埕海油田 2口井 的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表 明，鉆井液 成膜劑 L C M-8能有效保護(hù)該油田的儲(chǔ)層。3)與 國(guó)內(nèi)油 田常用鉆井液成 膜劑相 比，成 膜 劑 L C M一 8 性能得 到一定 的改善，但跟 國(guó)外鉆井 液 成膜劑相比其成膜效率仍有較大的差距。建議研制 在地 面配制鉆井液時(shí)加入成膜單體、在地下發(fā)生化 學(xué)聚合的成膜劑

25、，以提高成膜效率。參考文獻(xiàn) Re f e r e nc e s E l i 張鳳英，鄢捷年，周勁輝，等 蘇丹六區(qū)低傷害防塌鉆井液技術(shù) E J 3 石油鉆探技術(shù)，2 0 1 0，3 8(4)：4 3 4 6 石 油 鉆 探 技 術(shù) 2 O l 3年 3月 Z ha n g Fe ng y i n g，Ya n J i e n i a n，Z h o u J i n hu i，e t a 1 An a nt i s l o u g h i n g a n d l o w d a ma g e d r i l l i n g f l u i d u s e d i n B l o c k 6，S u

26、 d a n J Pe t r o l e u m Dr i l l i n g Te c h n i q ue s，2 0 1 0，3 8(4)：4 3 4 6 2 李懷科，鄢捷年，葉艷，等 保 護(hù)裂縫性氣 藏的超低 滲透鉆井 液 體系 _ J 石油鉆探技術(shù)，2 0 0 8，3 6(4)：3 4 3 6 Li Hu a i k e Ya n J i e n i a n，Ye Y a n，e t a 1 Ul t r a l o w f i l t r a t i o n d r i l l i n g f l u i d f o r p r o t e c t i n g f r a c t

27、 u r e d r e s e r v o i r s J P e t r o l e u m Dr i l l i n g Te c h n i q u e s，2 0 0 8，3 6(4)：3 4 3 6 3 鄢捷年，趙勝英，王兆霏，等 理想 充填油氣層 保護(hù)技 術(shù)在青海 油田深探井 中的應(yīng)用 I J 石油鉆探技術(shù)，2 0 0 7，3 5(4)：5 3 5 5 Ya n J i e n i a n，Z ha o Sh e n gy i n g，W a n g Z h a o l i n，e t a 1 Ap p l i c a t i o n o f f or ma t i o n d

28、a ma g e c o nt r o l t e c h n o l o g y b a s e d o n i d e a l p a c k i ng t h e o r y t o d e e p e x p l o r a t i o n we l l s i n Qi n g h a i Oi l f i e l d J P e t r o l e um Dr i l l i n g Te c h n i q u e s，2 0 0 7，3 5(4)：5 3 5 5 4 徐 同臺(tái)，沙東，王偉，等 埕海油 田 2區(qū)沙河街組地 層井壁 失穩(wěn) 原因及對(duì)策r J 石油鉆探技術(shù)，2 0 1

29、0，3 8(3)：4 9 5 3 Xu To n g t a i，S ha Do n g，W a n g W e i，e t a 1 Re a s o ns o f b or e h o l e i n s t a b i l i t y i n Bl o c k 2 o f Ch e n g h a i Oi l f e i l d a nd it s me a s u t r e s l_ J P e t r o l e u m D r i l l i n g T e c h n i q u e s，2 0 1 0，3 8(3)：4 9 5 3 5 李公讓，藍(lán)強(qiáng)，張敬輝，等 低滲透儲(chǔ) 層水

30、平井 傷害機(jī) 理及保護(hù) 技術(shù) _ J 石油鉆探技術(shù)，2 0 1 0，3 8(0 6)：6 0 6 4 L i Go n g r a n g L a n Qi a n g，Z h a n g J in g h u i，e t a 1 L o w p e r me a b i l i t y r e s e r v o i r ho r i z o n t a l f o r m a t i o n d a m a g e a n d f o r m a t i o n p r o t e c t io n J P e t r o l e u m D r i l l i n g T e c h n

31、 i q u e s，2 0 1 0，3 8(6)：6 O 一 6 4 6 王富華，邱正松，馮京海，等“超廣譜”屏蔽暫堵鉆井完井液新 技術(shù)室內(nèi)研究_ J 石油鉆探技術(shù)，2 0 0 1，2 9(5)：3 9 4 2 W a n g F u h u a，Qi u Z h e n g s o n g，F(xiàn) e n g J i n g h a i，e t a 1 L a b s t u d y o n t h e ne w t e c h n ol o g y o f s u p e r i o r s h i e l d i n g a n d t e m p or a r y p l u g g i

32、 n g d r i l l i n g-i n f l u i d s J P e t r o l e u m D r i l l i n g Te c h n i q u e s，2 0 0 1，2 9(5)：3 9 4 2 7 羅春芝，曾繁滌，向興金，等 鉆井液及其處理劑抑制性評(píng)價(jià)方 法 的室 內(nèi)研究 J 石油鉆探技術(shù)，2 0 0 0，2 8(1)：3 5 3 6 I u o C h u n z h i，Z e n g F a n d i，X i a n g X i n g j i n，e t a 1 L a b r e s e a r c h o n e v a l u a t i o

33、 n me t h o d f o r i n h i bit i o n o f d r i l l i n g f l uids a n d t r e a t me n t a g e n t s J P e t r o l e u m Dr i l l i n g T e c h n i q u e s，2 0 0 0，2 8(1)：3 5 3 6 8 胡玉國(guó)，袁繼存 油井堵 漏材 料的應(yīng)用 J 鉆井 液與 完井 液，2 0 0 0，l 7(3)：3 8 4 0 Hu Yu g u o，Yu a n J i c u n Ap p l i c a t i o n o f p l u gg i n g ma t e r i a l s f o r l o s t c i r c u l a t i o n i n p e t r o l e u m d r i l l i n g J