隔离膜降滤失防塌剂的室内评价与现场应用.doc

隔离膜降滤失防塌剂的室内评价与现场应用魏民洁1 肖登林2 薛红军3 逯登智4（青海石油管理局井筒服务公司 甘肃敦煌）摘要：本文介绍了一种新型抗盐抗温隔离膜降滤失防塌剂CMJ-2。该剂是通过其特有的结构在井壁表面形成完全隔离的分子膜，阻止钻井液及滤液进入地层，达到稳定井壁，保护储层效果，在实验室给出了隔离膜钻井液配方，评价了成膜钻井液的抗温性，抗盐性和抑制性，表明该剂是一种综合性能很好的降滤失防塌剂，室内评价表明该剂的淡水、复合盐水钻井液中均具有良好的降滤失防塌能力。将配方分别应用于马北105井，涩南2井。现场应用表明隔离膜降滤失剂具有良好的抗温抗盐降滤失效果，特别对稳定井壁保护油气层方面起到了重要作用。关键词：隔离膜、井壁稳定、抗温、抗盐、室内研究、现场应用。一、室内评价实验1、CMJ-2在淡水浆中的抗温性能在4%钠膨润土淡水基浆中加入2.0%CMJ-2，高速搅拌5min，再不同温度下老化16h，测试其钻井液老化前后的性能，实验结果见表一，表一说明CMJ-2具有良好的抗温能力，在2200C老化后仍具有较小的滤失量。表一CMJ-2在淡水基浆中的抗温性实验序号热滚温度（）AV/mPa.sPV /mPa.sYP/PaFL/mlPH1常温18.010.08.04.09.0212015.012.03.07.09.0315013.011.02.09.09.0418012.010.02.011.09.052207.56.51.014.09.02、CMJ-2的抗盐能力。 在4%钠膨润土淡水基浆中，加入1%和4%NaCl和不同量的CMJ-2后，在150下老化16小时测定其老化前后的性能，实验结果见表2，由表2看出，CMJ2在1%的盐水浆中老化前后表观粘度和中压滤失量变化较小，在4%的盐水浆中表观粘度和滤失量变化较大，当加量为2%时，老化后的滤失量大幅度降低，说明CMJ2具有良好的抗盐能力。表2钻井液中加入不同量的CMJ-1后体系的抗盐实验序号盐加量%CMJ-2加量%测试条件AVPVYPFLPH111.5老化前16.012.04.011.08.5211.5老化后11.07.53.511.08.5312.0老化前17.012.53.04.58.5412.0老化后12.08.52.54.68.5512.5老化前17.514.03.53.58.5612.5老化后14.011.52.53.88.5712.8老化前18.513.55.02.58.5812.8老化后14.512.52.53.08.0941.5老化前10.59.01.5368.01041.5老化后8.07.01.0228.01142.0老化前13.010.52.5158.01242.0老化后9.07.51.56.58.01342.5老化前21.016.05.08.58.01442.5老化后12.09.52.54.58.01542.8老化前19.014.05.03.68.01642.8老化后10.58.52.03.88.03、CMJ2在盐水浆中的抗温性在4%钠膨润土基浆中分别加入1%和4%NaCl，然后加入2%CMJ-2，测定体系在不同温度下的性能，实验结果见表3。表3在盐水浆中加入2%CMJ-2后体系的抗温性实验序号盐加量%温度AVPVYPFLPH11室温17.012.54.54.58.02112021.515.06.55.58.03115015.511.04.55.08.04118014.010.04.06.08.054室温13.010.52.515.08.06412012.09.52.57.08.0741509.58.01.54.08.0841807.06.01.08.58.0由表三可以看出，CMJ-2具有良好的抗盐、抗温性能，在盐水中抗温达180。二、成膜水基钻井液性能评价1、基本配方与性能1#、4%膨润土浆+2.5%BTM-1+1%CFJ-12#、1#+2.0%CMJ-23#、4%膨润土浆+3.0%BTM-1+1%CFJ-1+2%CMJ-24#、3#+重晶石粉常规性能见表4表4成膜钻井液性能实验结果序号配方rPVYPT10s/T10minFLFL-HTHP11#1.0527212/102.03022#1.0527212/102.02633#1.0531232/82.41944#1.0534244/93.016由表四可以看出，无论密度低的还是密度高的成膜水基钻井液均具有良好的流变性和较低的滤失量。1、 抑制性试验将马西1井1200米段钻屑加入钻井液中在120下，热滚16小时后测定回收率，结果见表五。表五 不同钻井液中的钻屑回收率序号钻井液类型回收率%1阳离子钻井液59.402甲酸盐钻井液87.23聚合物钻井液78.04成膜钻井液92.85清水8.2由表五可以看出：成膜钻井液抑制泥页岩膨胀分散能力较聚合物及甲酸盐钻井液强。2、体系的抗温性将3#钻井液在不同温度下热滚16h，测试其API滤失量，实验结果见表6表6、图1体系的抗温性实验热滚温度50100150200250API失水2.43.66.69.216.5由表六和图一可以看出：成膜钻井液具有良好的抗温性，可抗200以上高温。2、体系的抗盐性对3#钻井液进行不同浓度的NaCl污染实验后，测试其在150下的高温高压滤失量，实验结果见表7。表7、图2钻井液体系的抗盐实验Nacl加量2468101214HTHP滤失量15.217.620.2212224255钻井液体系的抗钙性对3#钻井液体系进行不同浓度的CaCl2污染实验后，测试其在150下的高温高压滤失量，实验结果见表8表8钻井液体系的抗钙实验序号CaCl2加量 g/lHTHP滤失量ml1220.02522.031022.541525.052028.062530.073033.5由表8可以看出，成膜钻井液具有较强的抗钙能力。三、现场应用马海区块是青海油田东部新近勘探开发的关注焦点，但该区块的地层特征使得在钻井施工过程中，经常性发生井壁不稳定因素而导致工程施工麻烦和井下不安全。为有效解决这一技术难题，青海石油管理局井筒服务公司在现场服务过程中采用新型钻井液处理剂材料-隔离膜降滤失防塌剂，取得了显著的成效，且对保护油气层方面也起到了极其关键的作用。（一） 地质简况1、马海构造是在基岩古隆起背静下发育起来的，自上而下地层分别为第三系N1、E32、E31地层。1、 涩南一号构造自上而下钻遇地层为第四系的七个泉组Q1+2和上第三系的狮子沟组N23，七个泉组褐狮子沟组为整和接触。（二） 技术难点：马北区块的地层大多以棕黄色、棕红色泥岩、砂质泥岩与黄绿色砂岩互层沉积为主，夹泥质粉砂岩。防止井壁膨胀、缩径、坍塌是该地区钻井施工过程中钻井液方面的技术难点；（三） 钻井液技术2004年7月14日，我们在马北五号地区（马北105井设计井深1270米）当中，以及2004年8月16日在马北六号地区（马北104井）当中使用隔离膜降滤失剂（CMJ-2）的情况如下：我们按照1.8%的加量进行了现场的使用，当时井上的地质情况较为复杂，尤其是在胶结性差的地层中，易发生坍塌、掉块，且这种情况在马北地区以往的施工中较为明显，这次使用了隔离膜降滤失防塌剂后，从未发生过掉块和坍塌现象，这是因为成膜技术使钻井液具有半透膜功能，在井壁沙锅内形成一层分子膜（隔离膜），在井壁的外围形成保护层，阻止自由水及钻井液进入地层，从而有效地防止了地层的水化公为私膨胀，封堵地层裂缝，防止井壁坍塌，保护油气层。我们通过在马北地区的马105井以及涩南地区涩南2井(设计井深2000米)的二口井的使用情况来看：一、 马北马105井当中，加入1.8%的CMJ-2前后钻井液性能如表2所示：表1:马105井1.8%的CMJ-2前后钻井液性能:60030020010063AVPVYP含砂初切终切API失水泥饼加前3830242053191140.22550.3加后3221151373161150.31440.2二、 在涩南一号地区，涩南2井使用1.8%的CMJ-2前后钻井液性能如表3所示：表2:涩南2井使用1.8%的CMJ-2前后钻井液性能60030020010063AVPVYP含砂初切终切API失水泥饼加前3827211372191180.51350.3加后3827121062191180.31240.3以上为隔离膜降滤失防塌剂CMJ-2在两种不同区块的实际使用情况在现场的真实反映。以下是分别是没有使用隔离膜降滤失防塌剂CMJ-2的马103井和使用隔离膜降滤失防塌剂CMJ-2的井径情况，如表3、表4、表5及相应的示意图所示：表3:马103井的井径情况井深m钻头尺寸mm井径mm扩大率%井深m钻头尺寸mm井径mm扩大率%25311.5304.85-2.13575215.9218.991.4375311.5308.23-1.05625215.9225.064.24125311.5314.851.08675215.9237.449.98175311.5313.110.52725215.9225.554.47225311.5325.154.38775215.9230.306.67275311.5310.57-0.30825215.9252.4316.92325311.5321.823.31875215.9244.6813.33375311.5316.561.62925215.9215.900.00425311.5289.40-7.09975215.9239.6411.00475311.5310.69-0.261025215.9218.771.33525311.5239.77-23.031075215.9217.960.95 表4:马105井的井径情况井深m钻头尺寸mm井径mm扩大率%井深m钻头尺寸mm井径mm扩大率%50311.15319.12.56650215.9214.0-0.88100311.15302.9-2.65700215.9223.43.47150311.15299.2-3.84750215.9214.7-0.56200311.15314.81.17800215.9215.1-0.37250311.15303.1-2.59850215.9212.8-1.44300311.15304.0-2.30900215.9227.05.14350311.15294.5-5.35950215.9226.34.82400311.15307.7-1.111000215.9215.2-0.32450311.15388.824.961050215.9217.30.65500215.9216.40.231100215.9213.3-1.20550215.9214.8-0.511150215.9238.810.61600215.9214.4-0.691200215.9218.81.34表5:马105井的井径情况：井深m钻头尺寸mm井径mm扩大率%井深m钻头尺寸mm井径mm扩大率%50444.5450.001.201150215.9229.006.00100444.5440.00-1.001200215.9221.002.40150444.5430.00-3.301250215.9219.701.80200444.5450.001.201300215.9221.702.70250444.5450.001.201350215.9219.601.70300444.5450.001.201400215.9218.801.30350311.2337.508.501450215.9216.300.20398311.2318.902.501500215.9214.00-0.90448311.2323.003.801550215.9213.90-0.90498311.2315.901.501600215.9219.001.40548311.2316.201.601650215.9216.600.30598311.2315.101.301700215.9219.401.60648311.2313.000.601750215.9219.001.40698311.2311.600.101800215.9211.90-2.00748311.2312.800.501850215.9218.701.30798311.2314.300.101900215.9218.501.20848311.2312.700.501950215.9222.002.80898311.2311.400.101100215.9224.904.10948311.2313.400.701150215.9229.006.00998311.2309.70-0.501200215.9221.002.401048311.2317.902.201250215.9219.701.801100215.9224.904.10从图、表中看出：没有使用马103井井径扩大范围：16.92（-23.03）%，井径极不规则；而使用隔离膜降滤失防塌剂CMJ-2的马105井井径扩大范围：10.61-5.35%（仅存套管鞋位置的24.96的扩大率）和涩南2井的井径扩大范围：8.5-3.3% 四、结论1、 成膜降滤失防塌剂可以通过其特有的结构在井壁表面形成完全的隔离膜，阻止钻井液及滤液进入地层，具有良好的稳定井壁、保护储层的效果。2、 室内评价表明，成膜水基钻井液配方具有良好的常规性能、抑制性、抗温抗盐性能，能满足现场应用要求。通过以上数据我们可以看出：在马103井使用的体系是聚合物钻井液体系，在马105井和涩南2井钻井施工中，加入了隔离膜降滤失防塌剂CMJ-2，通过两种情况比较，可以明显地看出两