留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

深水窄密度窗口地层封堵承压钻井液技术

李中 陈浩东 刘和兴 吕开河 白英睿

李中,陈浩东,刘和兴,等. 深水窄密度窗口地层封堵承压钻井液技术[J]. 钻井液与完井液,2021,38(4):428-434 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2021.04.005
引用本文: 李中,陈浩东,刘和兴,等. 深水窄密度窗口地层封堵承压钻井液技术[J]. 钻井液与完井液,2021,38(4):428-434 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2021.04.005
LI Zhong, CHEN Haodong, LIU Hexing, et al.Drilling fluid technology for plugging and strengthening formations with narrow mud weight windows in deep water drilling[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2021, 38(4):428-434 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2021.04.005
Citation: LI Zhong, CHEN Haodong, LIU Hexing, et al.Drilling fluid technology for plugging and strengthening formations with narrow mud weight windows in deep water drilling[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid,2021, 38(4):428-434 doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2021.04.005

深水窄密度窗口地层封堵承压钻井液技术

doi: 10.12358/j.issn.1001-5620.2021.04.005
基金项目: 中国海油集团公司“十三五”科技重大项目 “深水钻完井液,固井水泥浆体系评价方法及工艺研究”(CNOOC-KJ 135 ZDXM 05 LTD ZJ 03)
详细信息
    作者简介:

    李中,教授级高级工程师,博士,现在主要从事海上油气井钻完井技术研究和管理工作。E-mail:lizhong@cnooc.com.cn

  • 中图分类号: TE282

Drilling Fluid Technology for Plugging and Strengthening Formations with Narrow Mud Weight Windows in Deep Water Drilling

  • 摘要: 针对深水地层压实程度低、钻井液安全密度窗口窄、易导致井漏的技术难题,以烯类单体、大分子交联剂及层状结构硅酸盐矿物等为主要原料制备了柔性颗粒封堵剂,以此为基础构建了深水抗高温封堵承压水基钻井液。室内实验证明,柔性颗粒封堵剂韧性好,抗温达160 ℃,在10%盐水中性能稳定,对渗透性岩心、裂缝及砂床均具有良好的封堵效果,显著提高承压能力;构建的深水抗高温封堵承压钻井液160 ℃老化前后流变性能稳定,黏度和切力合适,4 ℃与25 ℃下的动切力比值小于1.35,具有显著的低温恒流变特性,封堵后岩心的渗透率接近于零,承压能力达11 MPa,抗膨润土粉及氯化钠污染的能力强,保护储层效果良好,岩心渗透率恢复率大于90%。该深水抗高温封堵承压水基钻井液在南海陵水区块进行了现场应用,提高了易漏地层的承压能力,承压能力提高6~11 MPa,确保了复杂井段的钻井安全。

     

  • 图  1  柔性颗粒封堵剂的热重分析曲线

    图  2  柔性颗粒封堵剂拉伸前的长度

    图  3  柔性颗粒封堵剂的拉伸长度

    图  4  柔性颗粒封堵剂拉伸后的长度

    图  5  NaCl浓度对柔性颗粒封堵剂吸水膨胀性的影响

    表  1  柔性颗粒封堵剂在不同温度下24 h的吸水膨胀倍数及拉伸倍数

    T/℃吸水膨胀倍数/(g/g)拉伸倍数
    室温7.104.9
    507.324.8
    757.644.6
    1008.274.5
    1258.314.5
    1508.834.3
    1609.054.3
    1706.152.6
    下载: 导出CSV

    表  2  加有封堵剂的聚合物井浆对渗透性岩心的封堵承压效果

    K岩心/
    D
    封堵剂承压能力/
    MPa
    FL/
    mL
    0.75空白5.228.5
    2%复合承压封堵剂7.342.1
    1%柔性颗粒封堵剂10.031.5
    2%柔性颗粒封堵剂13.261.0
    1.35空白4.5513.0
    2%复合承压封堵剂6.833.8
    1%柔性颗粒封堵剂9.512.4
    2%柔性颗粒封堵剂12.011.8
    下载: 导出CSV

    表  3  加有封堵剂的聚合物井浆对裂缝的封堵承压效果

    封堵剂裂缝宽度/
    mm
    FL/
    mL
    承压能力/
    MPa
    空白1135.65.34
    1%柔性颗粒封堵剂120.58.81
    2%柔性颗粒封堵剂112.610.32
    2%复合承压封堵剂137.46.78
    1%柔性颗粒封堵剂226.47.71
    2%柔性颗粒封堵剂219.78.93
    2%复合承压封堵剂250.26.35
    1%柔性颗粒封堵剂333.87.37
    2%柔性颗粒封堵剂324.58.21
    2%复合承压封堵剂389.35.22
    下载: 导出CSV

    表  4  在聚合物井浆中加入不同封堵剂对砂床的封堵效果

    封堵剂砂床侵入深度/cm
    10~20目20~40目40~60目
    0全漏13.68.2
    1%柔性颗粒封堵剂8.56.75.2
    2%柔性颗粒封堵剂7.85.54.3
    2%复合承压封堵剂12.18.87.5
    下载: 导出CSV

    表  5  柔性颗粒封堵剂对聚合物井浆性能的影响

    柔性颗粒封堵剂/
    %
    AV /
    mPa·s
    PV /
    mPa·s
    YP /
    Pa
    FL API/
    mL
    033.025.58.54.5
    1
    38.029.09.04.2
    2
    45.034.510.54.1
    下载: 导出CSV

    表  6  抗高温封堵承压水基钻井液的流变及滤失性能

    实验
    条件
    T/
    AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    YP/PV/
    Pa/ mPa·s
    FLAPI/
    mL
    FLHTHP/
    mL
    热滚前2530.520.010.50.534.211.2
    1032.02111.00.524.2
    439.026.013.00.504.1
    热滚后2529.019.59.50.494.512.6
    1031.521.010.50.504.4
    438.025.512.50.494.4
      注:热滚条件为160 ℃、16 h,FLHTHP 在160 ℃、3.5 MPa下测定
    下载: 导出CSV

    表  7  深水抗高温封堵承压水基钻井液的封堵承压性能

    岩心孔隙
    度/%
    岩心渗
    透率/mD
    封堵后岩心在不同驱替
    压力下的渗透率/mD
    3.5 MPa5 MPa8 MPa11 MPa
    21.2312.20.0810.0180.0060.000
    23.3442.50.1320.0360.0080.002
    23.7572.20.1020.0240.0030.000
    25.2889.40.0760.0050.0030.001
    26.51121.30.1180.0230.0070.001
    下载: 导出CSV

    表  8  优选水基钻井液的抗岩屑污染性能

    污染条件AV/
    mPa·s
    PV/
    mPa·s
    YP/
    Pa
    FLAPI/
    mL
    FLHTHP/
    mL
    030.520.010.54.211.2
    3%土粉32.021.011.04.211.3
    6%土粉34.523.011.54.311.3
    9%土粉37.015.511.54.511.5
    4%NaCl33.522.011.54.512.1
    10%NaCl34.523.012.54.813.5
    下载: 导出CSV

    表  9  深水抗高温封堵承压水基钻井液的储层保护效果

    岩心号Ka/
    mD
    K0 /
    mD
    Kd /
    mD
    渗透率恢复率/
    %
    1637.2108.5101.393.4
    2405.886.477.990.2
    3210.254.349.791.5
    下载: 导出CSV
  • [1] CLOSE F, VAVITT M B, SMITH. Deepwater gulf of Mexico development challenges [R]. SPE 113011, 2008.
    [2] DEKKER M, REID D. Deepwater development strategy[R]. OTC-25135, 2014.
    [3] SONG J J H, ROJAS J C. Preventing mud losses by wellbore strengthening [A]. SPE 101593, 2006.
    [4] 李怀科,罗健生,耿铁,等. 国内外深水钻井液技术进展[J]. 钻井液与完井液,2015,32(6):85-87.

    LI Huaike, LUO Jiansheng, GENG Tie, et al. Technical progress of deep water drilling fluids in China and abroad[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2015, 32(6):85-87.
    [5] 黄进军,罗平亚,李家学,等. 提高地层承压能力技术[J]. 钻井液与完井液,2009,26(2):69-71.

    HUANG Jinjun, LUO Pingya, LI Jiaxue, et al. A study on the enhancement of formation bearing resistance[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2009, 26(2):69-71.
    [6] 王贵,蒲晓林. 提高地层承压能力的钻井液堵漏作用机理[J]. 石油学报,2010,31(6):1009-1012.

    WANG Gui, PU Xiaolin. Plugging mechanism of drilling fluid by enhancing wellbore pressure[J]. Acta Petrolei Sinica, 2010, 31(6):1009-1012.
    [7] 黄达全,刘永存,穆剑雷,等. 承压堵漏技术在AT5井的应用[J]. 钻井液与完井液,2007,24(4):78-80.

    HUANG Daquan, LIU Yongcun, MU Jianlei, et al. Application of mud loss control under pressures technology in well AT5[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2007, 24(4):78-80.
    [8] 孙金声,苏义脑,罗平亚,等. 超低渗透钻井液提高地层承压能力机理研究[J]. 钻井液与完井液,2005,22(5):4-6.

    SUN Jinsheng, SU Yinao, LUO Pingya, et al. Mechanism study on ultra-low invasion drilling fluid for improvment of formation pressure-bearing ability[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2005, 22(5):4-6.
    [9] 万鑫,吴金桥,杨超,等. 延长油田页岩气水平井安全钻井液密度窗口探讨[J]. 非常规油气,2016,3(5):121-126.

    WAN Xin, WU Jinqiao, YANG Chao, et al. Study of safe drilling mud weight window for shale gas horizontal well in Yangchang oilfield[J]. Unconventonal Oil & Gas, 2016, 3(5):121-126.
    [10] 王禹,黄达全,解文,等. 板南储气库井承压封堵技术[J]. 钻井液与完井液,2013,30(3):47-49.

    WANG Yu, HUANG Daquan, XIE Wen, et al. Pressure-blocking technology for wells in Bannan gas storage[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2013, 30(3):47-49.
    [11] ASTON M S, ALBERTY M W, et al. Drilling fluids for wellbore strengthening [R]. SPE 87130, 2004.
    [12] 侯士立,黄达全,杨贺卫,等. 刚性楔入承压封堵技术[J]. 钻井液与完井液,2015,32(1):49-52.

    HOU Shili, HUANG Daquan, YANG Hewei, et al. Rigid wedge pressure-blocking technology[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2015, 32(1):49-52.
    [13] 张文哲,孙金声,白英睿,等. 抗高温纤维强化凝胶颗粒堵漏剂研究[J]. 钻井液与完井液,2020,37(3):269-274.

    ZHANG Wenzhe, SUN Jinsheng, BAI Yingrui, et al. Study on anti-high temperature fiber-reinforced gel particles[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid, 2020, 37(3):269-274.
  • 加载中
图(5) / 表(9)
计量
  • 文章访问数:  608
  • HTML全文浏览量:  279
  • PDF下载量:  74
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-01-13
  • 网络出版日期:  2023-11-09
  • 刊出日期:  2021-07-31

目录

    /

    返回文章
    返回