微裂缝发育泥页岩地层井壁稳定技术研究与应用

发布时间：2020-02-11 20:17

【摘要】：泥页岩微裂缝发育,微裂缝宽窄不等,形状多变不规则,导致钻井过程中泥页岩地层易出现井壁失稳问题,为此,提出了全固相粒度优化+多元协同封堵技术,通过对钻井液自身的固相粒度及需添加的暂堵剂的粒度进行优化,并对胶乳沥青、纳米乳液和铝基聚合物等3种封堵材料进行复配,以期达到多元协同封堵泥页岩微裂缝的目的。室内试验结果表明,粒度优化后的钻井液API滤失量由4.8mL降为3.2mL,高温高压滤饼的抗剪切强度系数为0.74,岩心动滤失量显著降低。全固相粒度优化+多元协同封堵技术在渤海某油田和胜利油田多口井进行了现场应用,优化后的微裂缝封堵钻井液高温高压滤失量显著降低,成功钻穿大段含油泥页岩,未发生井下故障。室内试验与现场应用结果表明,全固相粒度优化+多元协同封堵技术能显著提高泥页岩地层的井壁稳定性,为同类型地层水平井的安全快速钻进提供技术借鉴。
【图文】：

第４５卷第３期于雷等．微裂缝发育泥页岩地层井壁稳定技术研究与应用聚物＋３．０％极压润滑剂。３．１粒度分布优化Ｗ７井钻井液基本性能测试结果表明，其ＡＰＩ中压滤失量为４．８ｍＬ，固相含量为１２％。利用Ｗｉｎｎｅｒ２００５Ａ型激光粒度分析仪对其粒度分布进行测定，结果见图１。图１Ｗ７井钻井液优化前的固相粒度分布曲线Ｆｉｇ．１ＳｏｌｉｄｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅｂｅｆｏｒｅｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｆｌｕｉｄｕｓｅｄｉｎＷｅｌｌＷ７根据理想充填理论，先利用目标地层的最大渗透率计算储层的最大孔喉直径，然后在粒度分布曲线上确定一条基线，将钻井液的粒度分布曲线看作一种固相颗粒的粒度分布曲线，选择不同粒度的超细碳酸钙进行复配，使其粒度分布曲线与基线接近，越接近封堵效果越好［１９－２０］。根据暂堵剂颗粒粒径分布优选软件计算结果，确定添加粒度１５００目和２５００目的２种超细碳酸钙，二者比例为１∶２，在钻井液中的加量为５％。同时，为了提高封堵效果，钻井液中添加纳米乳液、胶乳沥青和铝基聚合物３种封堵材料。优化后的Ｗ７井钻井液配方（以下称为微裂缝封堵钻井液）为：４．０％膨润土浆＋１．０％胺基抑制剂＋１０．０％甲酸钾＋２．０％聚合醇＋１．５％抗高温防塌降黏降滤失剂＋３．０％磺化酚醛树脂＋０．５％磺酸盐共聚物＋２．０％胶乳沥青＋１．５％纳米乳液＋０．５％铝基聚合物＋５．０％超细碳酸钙＋３．０％极压润滑剂。根据优化得到的微裂缝封堵钻井液配方配制钻井液，高速搅

．０％磺化酚醛树脂＋０．５％磺酸盐共聚物＋２．０％胶乳沥青＋１．５％纳米乳液＋０．５％铝基聚合物＋５．０％超细碳酸钙＋３．０％极压润滑剂。根据优化得到的微裂缝封堵钻井液配方配制钻井液，，高速搅拌２０ｍｉｎ后，测定其ＡＰＩ滤失量为３．２ｍＬ，粒度分布曲线如图２所示。从图２可以看出，微裂缝封堵钻井液的固相粒度分布频率曲线只有一个峰，表明粒径更加均匀，且粒径累积分布曲线更符合“理想充填理论”曲线，有利于形成更加致密的滤饼，滤失量也就更低。图２Ｗ７井钻井液优化后的固相粒度分布曲线Ｆｉｇ．２Ｓｏｌｉｄｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅａｆｔｅｒｔｈｅｏｐ－ｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｆｌｕｉｄｕｓｅｄｉｎＷｅｌｌＷ７３．２滤饼抗剪切强度试验滤饼的抗剪切强度对保持井壁稳定、防止压差卡钻和保护油气层都有重要作用。利用自行研发的钻井完井液滤饼强度评价仪，测定微裂缝封堵钻井液的高温高压滤饼抗剪切强度，并与聚磺钻井液和油基钻井液试验结果进行对比。滤饼抗剪切强度评价仪的主要测量原理为：动滤失过程中，沉积在滤饼表面的固相颗粒同时受到作用在滤饼上的压差及钻井液剪切作用产生的冲刷力的共同作用，随着滤饼增厚，作用在滤饼表面任一颗粒上的压差减小，当压差作用与剪切作用相等时，颗粒在滤饼上的沉积速率和逃逸速率达到平衡，滤饼厚度不再改变；滤饼厚度稳定后，提高剪切速率有可能冲刷掉部分或全部滤饼，冲刷程度取决于滤饼中颗粒之间的黏附力，而黏附力由钻井液的配方所决定。为了评价钻井液滤饼的抗剪切强度，引入无量纲参数———抗剪切强度系数ＳＨ，其取值为０≤Ｓ

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本文编号：2578585