昆仑北部地区钻井液完井方式探讨

昆仑北部地区钻井液完井方式探讨

原油运行压力高，误差多，地层水敏性强，容易导致井壁失稳定。同时，由于使用井液盆地的体积压力远远大于地层的体积压力，因此很容易造成储层破坏。传统的封堵或零渗透技术往往忽视了少数大孔喉的多数贡献,使大孔喉污染深度深,达不到完全阻止固液相侵入目的,影响产能。中海油田服务股份有限公司开展了针对性的储层保护技术研究,在油基钻井液中建立与地层孔喉分布相匹配的封堵技术,快速封堵,减少固液相侵入,后期采用隐形酸射孔液进行射孔完井作业和滤饼清除液进行裸眼打孔筛管完井作业,解除浅污染带的污染。该成果的现场应用表明,井壁稳定、储层保护效果好,可满足尾管射孔方式和裸眼打孔筛管方式完井的要求。1储层岩心特征涠洲12-1N油田储层岩石类型主要以中、细砂为主,含少量中—粗粒,基本属于中孔中渗、中孔低渗储层,部分为中孔高渗,低孔低渗储层。对储层岩心分别进行流速敏感性、水敏性、盐敏性、酸敏性和碱敏性实验评价,结果表明:(1)该油田储层极易发生水流速敏损害,其临界流量为0.1mL/min左右,而油流速敏规律不明显;(2)储层有弱的水敏性;(3)储层渗透率随地层水矿化度降低而下降,储层的临界矿化度在42909mg/L左右;(4)储层对盐酸和土酸有弱酸敏性损害;(5)储层基本不存在碱敏损害。2储层保护技术的研究2.1中孔高渗与中孔中渗类储层潜在的损害造成储层损害的主要原因是储层黏土矿物水化膨胀、分散运移和应力敏感以及外来固相侵入。中孔高渗和中孔中渗类储层潜在的损害主要为外来固相侵入和不配伍工作液产生沉淀;中孔低渗和低孔低渗类储层潜在的损害较复杂,主要为水锁损害、碱敏、速敏和应力敏感性等。2.2井身结构及井眼水平段根据涠洲12-1N油田B平台储层特性和井身结构,∅177.8mm尾管(定向井段)采用射孔完井方式,∅152.4mm井眼水平段采用打孔筛管裸眼完井方式。2.3油气层污染治理的意义根据对涠洲12-1N油田B平台储层物性、敏感性分析和损害机理的研究,钻井液选择应满足:(1)良好的流变性和润滑性;(2)强的抑制性,有效地阻止水敏损害,抑制黏土膨胀和黏土运移;(3)降低油水界面张力,减少水锁效应;(4)形成优质滤饼,有效地控制滤液侵入深度;(5)液相与油气层配伍性好,能有效地避免油层的水敏作用和较低的返排压差。经过室内研究和优选,优选出PDF-MOM油基钻井液作储层钻井液体系。2.3.1油基钻井液抗侵污能力强该钻井液具有强的抑制性,能防止和减少由于水敏性地层产生水化、膨胀、分散而引起的缩径或井塌;在钻遇石膏层、盐层及水泥塞时,对Ca2+、Mg2+、Na+等离子具有很强的抗侵污能力;由于以油为外相,油基钻井液润滑效果极佳,能降低钻进及起下钻具时的扭矩、阻力和张力,减少由于阻、卡引起的井下复杂事故;对钻井设备无腐蚀;具有极好的油气层保护特性;与其他水基钻井液相比,PDF-MOM油基钻井液的滤饼滤失速率较小,滤液基本不会引起黏土矿物水化膨胀,以油为连续相,其滤液为油相,与油气层配伍性较好,能有效地避免油层的水敏作用。2.3.2孔喉与油气层孔喉的匹配钻井液对油气层造成的损害主要是钻井液中的固相和液相侵入储层所致。针对涠洲12-1N油田的油基钻井液的储层保护,主要是解决油基钻井液固相(如重晶石、有机土、降滤失剂和无用固相如钻屑等)侵入问题,因此,采取“偏重大孔喉→拟合匹配→快速封堵→浅污染带→污染解除”的技术方法可有效地减少钻井液对储层的伤害。(1)根据油气层孔喉大小,钻井液中采用满足“D90”规则粒径要求的可酸溶的铁矿粉加重,同时加入2%～3%的PF-QWY,在油气层孔喉上形成稳定“架桥”的桥堵粒子,在压差的作用下,牢固地卡在油气层孔喉上不再运移。(2)加入具有可变形粒子的PF-MOLSF和PF-MORLF作软填充,实现快速封堵,减少固液相侵入,同时改善滤饼质量和获得低的HTHP滤失量,减少滤液侵入深度。2.3.3动态污染渗透率评价PDF-MOM油基钻井液静态损害实验结果见表1。由表1可知,油基钻井液体系对储层岩心污染程度较小,储层保护效果优异;污染压力对岩心渗透率恢复值影响不大,说明屏蔽暂堵环可起到储层保护的作用。PDF-MOM油基钻井液动态污染渗透率评价结果kd/ko为90.26%。由此可见,油基钻井液动态污染渗透率恢复好,有利于储层保护。2.4井样品完井研究2.4.1射孔进入储层的影响(1)使用油基钻井液后,洗井不干净,易导致油基钻井液污垢、加重材料等在射孔作业时进入储层。(2)乳化剂使储层发生润湿性反转,以及油基钻井液滤液中的乳化水等,易形成水锁损害,即“油包水”型液阻效应。(3)高分子吸附,暂堵颗粒与储层孔喉尺寸不匹配,造成高渗透储层固相颗粒的侵入。2.4.2井处理技术的对策(1)井壁油膜法复合井壁水湿油基钻井液套管清洗液的室内试验结果表明:对油包水钻井液具有强力渗透、增溶、乳化和螯合的复合效果,能在短时间内迅速有效地将附着在套管壁上的油浆、油膜洗净,使井壁及套管壁从“油湿”变成“水湿”状态,有利于为射孔作业创造一个清洁的环境。(2)沥青类降滤失剂和高效清洗渗透剂的制备工艺首先采用酸解除滤饼中的酸溶性材料,并使整个滤饼松动,然后采用溶剂型有机物来溶解沥青类降滤失剂,再用高效清洗渗透剂来处理滤饼,达到清除目的。为预防对储层结构的破坏,再加入一定量的黏土稳定剂以防止清洗液进入地层后对储层造成损害。(3)油层孔道内压获得的压实带它能有效地抑制储层中黏土矿物的水化膨胀、微粒分散运移;部分溶解有机物、无机垢、滤饼,疏通近井壁的油层孔道;与储层部分岩石的胶结物发生溶蚀反应,疏通扩大渗流孔道及解除射孔弹爆炸时高温高压形成的压实带;使用与水泥浆、地层水和钻井液滤液间配伍性好、破乳效果较好的破乳助排剂,使前期可能产生的乳状液破乳,消除可能会出现的水锁损害,即“油包水”型液阻效应。2.5流量适应研究2.5.1射孔溶液、水泥浆和层之间的水之间的制备实验结果见表2。从实验结果可知,隐形酸射孔液与地层水、水泥浆滤液均具有很好的配伍性,无沉淀生成。2.5.2乳状液破乳机理见表3。从表3可见,当油基钻井液滤液和射孔液体积比为5∶5时,两者乳化现象严重。由Laplace-Young方程可知,钻、完井过程中一旦产生乳状液,则在投产返排过程中,由于液珠挤压变形而产生的附加阻力很大而且具有累加效应,因此必须使产生的乳状液破乳。通过实验筛选出破乳效果较好的破乳助排剂PF-HDM,对其加量进行了优选,其加量在0.2%时具有很好的破乳效果,见表4。2.5.3配套性的特点隐形酸射孔液与地层水、水泥浆滤液均具有很好的配伍性;在完井工作液中使用破乳效果较好的破乳助排剂PF-HDM,能有效地使前期可能产生的乳状液破乳,消除可能会出现的水锁损害。3现场应用3.1维护油基钻井液(1)用油基钻井液作为储层钻井液。(2)选用可酸溶的铁矿粉作加重剂和屏蔽暂堵剂,同时配合加入粒径为5.7～13.5μm的可酸溶的超细碳酸钙,实现良好的架桥和封堵。(3)加入PF-MORLF&PF-MOLSF维护油基钻井液,快速形成薄而韧的滤饼,控制高温高压失水小于3.5mL,减少滤液侵入深度。(4)使用合理的钻井液密度和维护油基钻井液具有良好的流变性,使作用在储层上的ECD尽可能小,控制作业于井底的压差。(5)维护钻井液具有尽可能低的低密度固相含量,控制低密度固相含量小于5%。(6)下完尾管后采用高效套管清洗液洗井,避免油基钻井液污垢、加重材料等在射孔作业时进入储层。3.2储层将发生调整(1)替出井内油基钻井液,采用套管清洗液清洗套管内壁,防止油基钻井液污垢、加重材料等在射孔作业时进入储层。(2)采用能解除前期钻井液对储层损害的隐形酸射孔完井液,清除有机物、无机垢和避免“油包水”型液阻效应。(3)针对打孔筛管裸眼完井,需要替入滤饼清除液,用完井液顶替至裸眼段,并浸泡;替出滤饼清除液后循环洗井,同时加入清洗剂洗井;替入过滤后干净的裸眼完井液至裸眼段。3.3尾管和筛管井深值较好地解决了该区块的井壁稳定问题,作业安全顺利,尾管和筛管顺利下至设计井深,满足钻井工程作业要求;储层保护效果好,且具有配套完善的完井工作液,各井产能均达到或大于ODP要求。4固相对储层封堵技术(1)储层保护技术应针对不同区块的储层进行潜在损害研究——岩性、物性分析,优选出能最大