工艺技术_贝克休斯钻井堵漏材料及工艺课程

1 贝克休斯堵漏产品与工艺贝克休斯堵漏产品与工艺 Lost Circulation Materials and Technology 防漏堵漏新理念节约钻井总成本防漏堵漏新理念节约钻井总成本 陈来新陈来新 贝克休斯公司 泥浆商务拓展经理 贝克休斯公司 泥浆商务拓展经理 (北亚地区北亚地区) 贝克休斯技术展览会贝克休斯技术展览会 2009年中国成都年中国成都 2 Baker Hughes Drilling Fluids (China) 中国公司业绩简介 Achievements and Milestone 3 ?Water-based Fluids各种水基泥浆各种水基泥浆 ?Oil & Synthetic Fluids油基油基/合成基泥浆合成基泥浆 ?Drill-in Fluids油气储层钻井液油气储层钻井液 ?Completion Fluids各种完井液各种完井液 ?Reservoir Services 储层服务储层服务 ?Fluids Environmental Services流体环境服务流体环境服务 ?Engineering Technology工程技术工程技术 ?Research & Engineering科研与施工科研与施工 ?Industrial Products工业产品工业产品 贝克休斯钻完井液业务范围和服务能力贝克休斯钻完井液业务范围和服务能力 4 2006年7月加拿大哈斯基中国能源公司Husky China LtD.,在南海荔湾水域钻成中国第一口深水 井,并获惊人发现-目前国内勘探到的最大海上气 田. 施工 2006年7月加拿大哈斯基中国能源公司Husky China LtD.,在南海荔湾水域钻成中国第一口深水 井,并获惊人发现-目前国内勘探到的最大海上气 田. 施工水深1481m水深1481m, 完钻井深, 完钻井深3484m3484m. 钻井液就是贝克休斯中国泥浆公司( . 钻井液就是贝克休斯中国泥浆公司(BHDF ChinaBHDF China) 提供的 ) 提供的PERFORMAXPERFORMAX(HPWBM)体系,由蛇口基地精心组 织协调和现场工程师出色施工. (HPWBM)体系,由蛇口基地精心组 织协调和现场工程师出色施工. (相关报道：中国海洋石油总公司及加拿大赫斯基能源公司 最近在中国南海北部珠江口盆地发现大气田。这个大气田位于 南海北部水深1500米的白云凹陷深水区，钻孔揭示纯天然气层 厚56米，含气构造面积60平方公里，预计可采储量1133亿至 1699亿立方米.) (相关报道：中国海洋石油总公司及加拿大赫斯基能源公司 最近在中国南海北部珠江口盆地发现大气田。这个大气田位于 南海北部水深1500米的白云凹陷深水区，钻孔揭示纯天然气层 厚56米，含气构造面积60平方公里，预计可采储量1133亿至 1699亿立方米.) 5 ?15年来15年来BHDFBHDF用水基泥浆和完井液为用水基泥浆和完井液为CACTCACT公司成功开发惠中油田.公司成功开发惠中油田. ?在近两年,南海号和南海号为在近两年,南海号和南海号为CACTCACT所钻两口探井中,贝克钻井液功不可没所钻两口探井中,贝克钻井液功不可没 ?当前我们正在油基泥浆当前我们正在油基泥浆CARBO-DRILLCARBO-DRILL为为CACTCACT公司惠中25-4区块施工公司惠中25-4区块施工大位移井大位移井(首期5口井).(首期5口井). ?2007年钻成并投产的HZ25-4-4井(第一口),其斜深7758m 垂深2232m. 2007年钻成并投产的HZ25-4-4井(第一口),其斜深7758m 垂深2232m. 2008年钻成并投产的HZ25-4-2井(第二口),其斜深7905m 垂深1870m.2008年钻成并投产的HZ25-4-2井(第二口),其斜深7905m 垂深1870m. 2009年钻成并投产的HZ25-4-5井(第三口),其斜深8036m 垂深2178m.2009年钻成并投产的HZ25-4-5井(第三口),其斜深8036m 垂深2178m. 6 ?在在JHNJHN公司已开发12年的陆丰13-1油田,该油田钻了大 量高难度的定向井,水平井,绕障井和套管开窗侧钻井. 公司已开发12年的陆丰13-1油田,该油田钻了大 量高难度的定向井,水平井,绕障井和套管开窗侧钻井. ?甲方一直确信贝克的优质钻井液是成功保障,而精心 设计施工的完井液及修井液是提高产量的关键因素. 甲方一直确信贝克的优质钻井液是成功保障,而精心 设计施工的完井液及修井液是提高产量的关键因素. ?在12-1/4在12-1/4“ 井段井段(长度长度2200-2500米米) 我们选用了AQUAL- DRILL,战胜了高井斜,长井段及复杂地层的三重挑战, 安全和快速中完. 我们选用了AQUAL- DRILL,战胜了高井斜,长井段及复杂地层的三重挑战, 安全和快速中完. 钻井时泥浆密度1.10-1.12 SG.钻井时泥浆密度1.10-1.12 SG. ?8-1/2” 水平段水平段: (长度长度300-450m)优选具有卓越油气层保 护性能的 优选具有卓越油气层保 护性能的PERFFLOW DIF体系打开并钻穿产层体系打开并钻穿产层.根据井 下需要加入 根据井 下需要加入MIL-LUBE润滑钻具润滑钻具. 钻井时泥浆密度1.08-1.11 SG.钻井时泥浆密度1.08-1.11 SG. 完井采用完井采用1.10-1.12的的KCL清洁盐水清洁盐水. 特殊完井段替入防腐液以保护井下工具特殊完井段替入防腐液以保护井下工具(如封隔器等如封隔器等). China Perception vs. Challenges 7 ?2004年年9月至今月至今, 丹文中国能源公司丹文中国能源公司(Devon China Ltd.) 选用选用BHDF 的钻井液完井液成功地开发了番禺的钻井液完井液成功地开发了番禺5-1 和 番禺 和 番禺4-2 区块区块, 两平台日产量达两平台日产量达8-12 万桶万桶,使作业者只 用几个月就收回全部前期风险投资 使作业者只 用几个月就收回全部前期风险投资. ?已经为几十口定向井已经为几十口定向井,水平井和大位移井提供了优质 的钻井液及完井液专业服务 水平井和大位移井提供了优质 的钻井液及完井液专业服务. ?12-1/4” 斜井段斜井段: (长度长度1600-2000m)都采用了低密度低 固相的 都采用了低密度低 固相的NEW DRILL体系体系.配方中淘汰了重晶石和土粉配方中淘汰了重晶石和土粉. 钻井时泥浆密度钻井时泥浆密度1.08-1.10SG. ?8-1/2” 水平段水平段: (长度长度400-700m)优选具有卓越油气层保 护性能的 优选具有卓越油气层保 护性能的PERFFLOW DIF体系打开并钻穿产层体系打开并钻穿产层.钻井时 泥浆密度 钻井时 泥浆密度1.08-1.10 SG. ?贝克英特公司提供了定向井工服务,优质的钻井液使 AUTO-TRAK工具发挥了最大优势,达到了安全,快速钻 井的目标. 贝克英特公司提供了定向井工服务,优质的钻井液使 AUTO-TRAK工具发挥了最大优势,达到了安全,快速钻 井的目标. 8 封堵封堵与与堵漏堵漏的区别的区别 封 堵封 堵 ?概念: 渗流条件下，在井壁孔缝进行的 物化阻隔. ?目的: 阻止压力传递，有效支撑井壁， 减小滤失量和滤失速度. ?特征: 井眼-地层压力系统稳定. ?原理: 桥赛填充. ?方法: 多在循环过程中进行. 堵 漏堵 漏 ?概念: 固液流体进入井壁孔缝 后, 进行的物化阻隔. ?目的: 阻止流体漏失, 提高漏层承 压能力. ?特征:井眼-地层压力系统失去平衡. ?原理: 桥赛填充凝结. ?方法: 多在静止条件下进行. 区别区别 9 封堵封堵的类型的类型 屏蔽永堵屏蔽永堵 ?用途:用于多微裂缝硬脆性泥 页岩地层. ?目的: 防塌. ?方式: 不考虑解堵和荧光. ?原理: 桥塞填充. ?要求: 堵快, 堵严实. 屏蔽暂堵屏蔽暂堵 ?用途用途: 用于油气地层用于油气地层. ? 目的目的: 保护油气层保护油气层. ? 方式方式: 考虑解堵和荧光考虑解堵和荧光. ? 原理原理: 桥塞桥塞填充填充. ? 要求要求: 堵快堵快, 堵严实堵严实, 堵层薄堵层薄, 能解堵能解堵. 封堵封堵 10 封堵裂缝 注:缝越短越宽越想。 在缝形成后,桥堵颗和 饼将迅速地封堵在缝口上. 当浆浆压梯增超出破压 的梯时,會产生缝. 高挤堵压通过加宽缝口增加 井眼强, 因此增加井壁周围 应. 11 治漏原则 ?为满足客户需求,BHDF 提供广泛的堵漏产品系列,泥浆体系和工程服务以减 少井漏及其影响. ?堵漏材料两要素堵漏材料两要素:性能可靠性能可靠, 与钻井液配伍兼容与钻井液配伍兼容. BHDF开发了针对水基泥浆 和油基泥浆的系列堵漏产品. ?最大限度地减少和治愈井漏的三个原则最大限度地减少和治愈井漏的三个原则 预防预防:正确的钻井施工和良好维护的泥浆, 预处理也是有效预防. 确认确认:是井下漏失而非地面各种损失. 评估评估:确定漏速和漏层深度是堵漏成功的关键. 12 井漏主要有两种类型 自然漏失与自然漏失 自然漏失自然漏失:在各种渗透性地层发生, 包括 裂缝, 孔隙和溶洞 自然漏失自然漏失:当井内水力压力大于地层强 度时发生, ?泥浆密度高 ?当量循环密度高 ?水力压力过高 ? 井眼清洗差 ?井眼环空堵塞. 堵漏材料 类型与用法 ?用于渗漏及预防用于渗漏及预防(预处理预处理)的桥堵材料的桥堵材料 粒状粒状, 片状片状, 纤维状纤维状, 混合状混合状 ?挤堵挤堵 交联体系交联体系 ? X-LINK 柴油柴油/般土般土 ?高滤失挤堵高滤失挤堵 ? SOLU-SQUEEZ(酸溶性挤堵酸溶性挤堵) ? 硅藻土硅藻土 ? 绿坡缕石绿坡缕石(凹凸棒石凹凸棒石)/重晶石重晶石 ?水泥水泥 ? 特殊特殊-酸溶性水泥酸溶性水泥 14 用于渗漏及预防用于渗漏及预防(预处理预处理)的的桥堵材料 ?MIL-CEDARTM ?MIL FIBER ?MILFLAKE ?MILMICA ?MIL-PLUG ?MIL-SEALTM-粒状, 薄片和纤维状的混合物, 有三中级别可用. ?PAPER ?Walnut Shells 15 贝克休斯用于渗漏及预防用于渗漏及预防(预处理预处理)的的桥堵材料 ?优质产品 SOLUFLAKE-薄片碳酸钙, 有三个级别 MILCARB系列- 严格QA/QC下生产的优质碳酸钙混合物 W.O. TM30 SUPERCOARSE 粗碳酸钙 LC-LUBE TM- 特别配方的人造石墨人造石墨, 防漏同时也起润滑作用. 现有两个 级别. CHEK-LOSS- 非水溶性的超细复合纤维材料复合纤维材料, 用于低压层. CHEK-LOSS PLUS- 用于非水基泥浆, 对油基性能没有不利影响. 16 贝克休斯贝克休斯堵漏产品简介堵漏产品简介 SOLUFLAKE 薄片状碳酸钙薄片状碳酸钙 能有效控制循环漏失和渗漏 适用于水基泥浆和油基泥浆 有四个粒度级别可供选择,99%酸溶度(在 10-15% 盐酸中). SOLUFLAKE是理想的产层堵漏剂. CHEK-LOSS 是我们首要复合式纤维质产品,用于 控制渗漏和非严重漏失如压力枯竭层, 破裂层及其它渗透性地层 处理渗漏, 一般在钻井液中加2-8 ppb, 也经常配成30-40ppb 的高粘扫井液. CHEK-LOSS 的粗材料也可用来应 对较大的漏失. 井场作业简单,可直接通过漏斗混入. 17 贝克休斯贝克休斯堵漏产品简介堵漏产品简介 MIL-CARB 系列产品系列产品 ?为减少钻井中地层渗漏造成的时间及成本损失BHDF专门设计了 各种尺寸的碳酸钙 ?按不同比例和所需浓度,提前加入钻井液里以在地层微裂缝中形 成桥塞封堵. ?产品微米范围 ?MIL-CARB 0-200 ?MIL-CARB 5 0-50 ?MIL-CARB 25 0-150 ?MIL-CARB 50 0-400 ?MIL-CARB 150 0-600 ?MIL-CARB 450 0-1200 18 贝克泥浆公司各种堵漏剂颗粒尺寸范围贝克泥浆公司各种堵漏剂颗粒尺寸范围 0.1110100100010000 AQUA-MAGIC BLACKMAGIC SFT CARBO-SEAL CARBO-TROL HT CHEK-LOSS CHEK-LOSS C COTTONSEED HULLS DFE-911 KWIKSEAL F LC-LUBE MIL-CARB MIL-CARB 5 MIL-CARB 25 MIL-CARB 50 MIL-CARB 150 MIL-CARB 450 MIL CEDAR FIBER MIL-GRAPHITE MIL MICA F MIL MICA C MIL-PLUG F MIL-PLUG M MIL-PLUG C MIL-SEAL F MIL-SEAL M MIL-SEAL C PROTECTOMAGIC PROTECTOMAGIC M SHALE-BOND SOLUFLAKE F SOLUFLAKE M SOLUFLAKE C SOLUFLOW SF SOLUFLOW F SOLUFLOW M WALNUT SHELLS F WALNUT SHELLS C WO-30 F WO-30 M WO-30 C Particle Size, microns 19 计算机模拟 ?ADVANTAGE 软件软件 ECD 管理 泥浆在地表时的密度 ? 11.5 lbm/gal 井下条件 ? 温度 ? 压力 ?“架桥架桥-参谋参谋” 在互联网上为用户提供优质服务 “架桥” 计算器 评估出最佳粒度分布, 钻储层时对孔隙进行桥堵 三个架桥原则(选一) ? Abrams 1/3 Rule ? Kaeuffer SQRT Rule ? Vickers Rule 可以使用已知的孔隙数据选择最佳的粒度分布 为选择适合特别应用的产品提供了灵活性 最优化滤饼沉积, 从而最小化地层伤害并增加产量 Required and Resultant PSD 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.050.0100.0150.0 Particle Size, microns P e r c e n t le s s th a n Kaeuffer Product mix 20 贝克休斯贝克休斯堵漏方案路线图堵漏方案路线图 解決严重井的技术 22 贝克休斯专利贝克休斯专利堵漏产品及工艺堵漏产品及工艺 X-LINK 交联剂交联剂 (类别类别:定位沉降塞定位沉降塞) ?是用来堵大裂缝或溶洞造成的井漏(不返泥浆). ? 该产品 可在套管或裸眼形成一个胶塞以防止承压状态下的泥浆漏失. ? 此胶塞一经打到漏位进入漏层就会形成一个刚性胶体. ? 该交联塞易钻易划(眼),且随循环由常规振动筛筛除. ? 发生胶联速率/时间受温度控制, 随温度升高,凝胶速率加快.掌握漏层 温度对成功应用很关键.井底温度越高,需要加越多的缓凝剂. X-LINK 的应用的应用 ?关键优势 快速,可控的成塞时间 井底施工温度段:5-160C 最大施工比重:2.18 SG 能通过MWD工具泵入 以温度作用 ?用于治愈每小时大于 40桶(6.4方) ?套管及裸眼均能成塞 ?其它用途 水流关闭 ? 注水井 疏松砂层 24 X-LINK 是什么是什么? ?合成聚合物 ?交联剂 ?纤维状桥堵材料 ?交联机理, 温度诱始, 根据 温度测井 MWD 温度数据 ?缓凝剂缓凝剂:高温时使用高温时使用 ?速凝剂速凝剂:底温时使用底温时使用 25 井位井位打入量 桶 比重打入量 桶 比重 lbs/gal 混合罐通过的井下 工具尺寸 混合罐通过的井下 工具尺寸 North Sea8012.5加重罐加重罐6” MWD & Motor Ship Shoal5010.5混合罐混合罐6.75” MWD C. North Sea13013.9加重罐加重罐12 ” Autotrak S. Texas10010.5固井混合罐固井混合罐6 x 10 jets X-LINK的泵入工具 26 贝克泥浆公司贝克泥浆公司堵漏产品应用简介堵漏产品应用简介 类别:高滤失高固相(快速沉降类) SOLU-SQUEEZ ”储层堵漏剂储层堵漏剂” ?我们设计SOLU-SQUEEZ 堵漏材料是为快速有效封堵漏层. ?SOLU-SQUEEZ超高的酸溶性使其成为理想的”储层堵漏剂” ?是产层钻井液(DIF)FERFFLOW OMNIFLOW 的首选堵漏剂. ?现场快速反应:袋装易储存, 能在重浆池或固井池内迅速配制. ?只要将其其泵到位并用泥浆挤入地层,就能有效控制循环漏失. ?有些漏失严重的地层常规堵漏剂很难奏效, 要用高交联体系X- LINK和高滤失体系SOLU-SQUEEZ进行交替堵漏. 这些地层包括: 碳酸盐层:岩穴和溶洞,引起大量漏失 软泥岩或脆弱页岩:极易引起地层破裂 SOLU-SQUEEZ X-LINK 27 SOLU-SQUEEZ 的施工与应用 ?高滤失高固相快速堵剂 ?可加重到 2.16 SG ?可溶于15% HCl酸 ?从淡水到饱和盐水 ?可混于水基、油基或合成基浆 ?一袋产品配一桶浆 ?温稳定至 204C ?常规钻井设备就能配制和泵入. ?能满足海上及海岸作业的环境保护要求 12, 14, 16 lb/gal SOLU-SQUEEZ Pill 28 MAGNE-SET “酸溶性水泥” ?MAGNE-SET 镁和钙氧化的混合物, 并且跟水起化学作用而形式水似的固体从 而控制井漏. ?贝克泥浆公司的独家产品. ?MAGNE-SET 应在井场配制, 用于严重井或无浆返回等情况. ?对大多数井漏情况, 使用25 或50 bbl MAGNE-SET浆即可. ?耐压强度在24小时以后有200 到400 psi 25C, 7天以后线性收缩最大为0.5% . ?根据配方和添加剂的用量, 在25C下凝固时间为1至12个小时. ?MAGNE-SET 可在井场槽罐或泥浆罐中混合,并可以直接用浆泵泵入井下. ?MAGNE-SET 可与任何可用的水混合. MAGNE-SET 及其添加剂为袋包装便于己于人井场存贮. 29 小结 ?X-LINK 和 SOLU-SQUEEZ 的技术以被证明可用于在水基和油基浆体系 ?在世界的许多区域使用后都得以成功 ?提供最佳的密和温的控制范围 ?使用X-LINK其凝固时间可通过加缓凝剂和促凝剂人为控制 ?SOLU-SQUEEZ 特别适用于有潜在油藏污染的产油层 碳酸钙过滤介质 可迅速地溶于酸 ?MAGNE-SET 可被用于严重井或需大的固相堵材等情况。 30 贝克泥浆公司堵漏产品应用简介 LC-LUBE和和 LC-LUBE FINE ?LC-LUBE是不同尺寸石墨的特别配方 ?用来控制钻井液的循环漏失,部分漏失和渗漏 ?这种具有弹性的人造石墨不只是卓越的桥塞剂,同时也是优良的井眼润滑剂 ?适用于各种不同类型的钻井液,石墨是惰性物质不会对钻井液性能产生影响,并且环保,因 此具有使用和操作优势. ?现场使用一般配成小段塞: 渗漏所需浓度6-12 lbs/bbl, 严重漏失需配成30-40 lbs/bbl. ?控制钻井液滤失的配方可能导致200 psi 或大的耐压强 ?进一步调整LC-LUBE 系合成石墨颗并包括粗颗的LC-LUBE COARSE ?进一步增加井壁强度的研究 31 壳牌公司(北海)布伦特油田 每口井漏失量分析(桶) 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 20000 BB-30 S1-3 BA-02 S1-2 BC-05 S2 BD-12 S4-5 BC-07 S1-2 BB-14 S2-5 BD-43 S1-2 BB-30 S4 BC-37 S1 BC-14 S2 BD-42 S4 BB-09 S4 BC-33 S1 BD-30 S1 Wells pre- BLAG Wells using LC-Lube Average pre- BLAG Average using LC-Lube 32 LC-LubeTM在油基泥浆中 渗透率恢复实验 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Return Permeability Test ATest B No LC Lube 5ppb LC Lube 实验所用岩芯来自实验所用岩芯来自44区块区块. 岩芯初始渗透率为岩芯初始渗透率为40-150mD. 33 什么是 MAX-BRIDGESM ? ?Max-Bridge是为用户量身定做的组合桥接 剂以迎接井眼的多重挑战-压差卡钻、 井漏与井塌并存的地层 ?Max-Bridge 是多种桥接技术的艺术级综 合，用以提供“一个方案多重途径”，从 而达到一并解决这些难题的效果 34 MAX-BRIDGESM 一箭三雕一箭三雕 - 同时解决令人头疼的三个相关钻井问题同时解决令人头疼的三个相关钻井问题 ?防漏防漏 ?防卡防卡 ?防塌防塌 35 MAX-BRIDGE 的组成成分 ?MAX-SHIELD 封闭地层孔喉与微裂缝封闭地层孔喉与微裂缝 巩固井壁巩固井壁 将致密砂岩的压差卡钻几率降到最低将致密砂岩的压差卡钻几率降到最低 ?盐盐 -通过渗析效应稳定页岩通过渗析效应稳定页岩 ?LC-LUBE FINE LC-LUBE 人造石墨：具有经久耐用和井下可变形的优 势性能 人造石墨：具有经久耐用