胜利油田钻完井液技术现状及发展趋势钻井院

1、胜利油田钻完井液技术及胜利油田钻完井液技术及发展趋势发展趋势二零一三年二月 前 言 钻井液是钻井的血液，不仅要保障安全快速高效钻井，同时要保护好油气层和环境。近年来，随着深部钻探和复杂结构井技术需求，对钻井液在压力控制、井壁稳定、储层保护等方面要求日益提高。泥浆（mud) 钻井液 钻井流体(drilling fluid)发展历程发展历程钻井液 钻井完井液 储层钻开液 完井液钻完井过程钻完井过程 前 言打成井1、裂缝性漏失及随机性多点漏失2、窄安全密度窗口安全钻进3、复杂地层条件下的井壁稳定问题打好井1、环保低成本处理难题2、低品位储层保护难题打快井1、如何降低井下复杂事故发生率2、如何提高机械

2、钻速问题打省井提提 纲纲 胜利油田钻完井液技术现状胜利油田钻完井液技术现状 钻完井油气层保护技术钻完井油气层保护技术 技术差距和发展建议技术差距和发展建议 井壁稳定钻井液技术井壁稳定钻井液技术打的成打的好胜利油田钻完井液技术现状定向井、水平井、侧钻井一般采用聚（磺）水包油钻井液体系(510%)聚合物钻井液 聚磺钻井液2800m 2800深度 温度 胜利油田钻完井液技术现状各特殊钻井液体系设计井数强水敏区块采用纳米封堵(老168)钻井液体系或甲甙钻井液(垦东12,金家)致密砂岩采用强抑制钻井液(樊154,义123),无固相(海上埕北古7)海上馆陶组采用天然高分子聚合物钻井液,海上东营组、沙河街组

3、的井采用有机盐钻井液,双膜承压(坨76,纯76),油基(页岩)钻井液费用分析050100150200250300350聚合物聚磺甲甙强抑制天然高分子纳米封堵钻井液费用（元钻井液费用（元/ /米）米） 统计了5口具有代表性的不同井深的钻井液成本并进行分析，由于水平井及定向井增多，润滑以及加重材料费用占成本较大比例。井号井深（m）钻井液密度（g/cm3)陈24-斜6413521.101.15埕71-平317161.351.45滨2-斜1125451.151.25牛15-斜634031.201.45桩23-斜41739101.301.405口井基本情况胜利油田钻完井液技术现状钻井液成本分析胜利油田钻

4、完井液技术现状钻井液成本分析 钻井液密度升高，加重材料占钻井液成本比例升高明显，密度达到1.45g/cm3, 加重材料成本占钻井液总成本高达40%；控制钻井液加重和润滑材料的数量和质量是控制成本的重要方面加重材料占钻井液总成本比例润滑材料占钻井液总成本比例32.06 34.82 24.58 17.24 16.56 26.77 0510152025303540陈24-斜64埕71-平3滨2-斜11牛15-斜6桩23-斜417坨82-平21近年井下复杂占非生产时间(小时)胜利油田钻完井液技术现状有力保障了快速钻井年度卡钻事故次数合计(次)卡钻损失时间合计(小时)粘附卡钻坍塌卡钻落物卡钻井漏卡钻键槽

5、卡钻其它卡钻事故次数损失时间事故次数损失时间事故次数损失时间事故次数损失时间事故次数损失时间事故次数损失时间2009年度392524690000145600002010年度11920000000011420502012年度43891186412499124012880000胜利油田钻完井液技术现状有力保障了快速钻井存在的问题 难度不断增大：油田老区由于长期注采施工及老井套管破损导致井复杂情况增多；新动用区、非常规井越来越深，温度和压力越来越高，都大幅度增加了钻井施工成本和施工风险。 对油气层保护技术认识存在一定的偏差：油气层保护是一项技术，是系统工程，不是单纯某一项处理剂能够解决的。在钻井过程

6、中要钻井工程、钻井液体系、完井等各个技术环节共同协调完成。存在的问题 区块开发方案设计的针对性有待加强：虽然目前多数区块都有方案设计，但由于基础试验研究少，资料收集不充分，分析不足等因素，因此针对性有待提高。 技术跟踪分析需要进一步深入：在目前的钻井液及油气层保护工作中，主要突出了执行阶段，特别是对实施油气层保护的油井，没有及时跟踪调查分析，相应的技术完善就有困难。提提 纲纲 胜利油田钻完井液技术现状胜利油田钻完井液技术现状 钻完井油气层保护技术钻完井油气层保护技术 技术差距和发展建议技术差距和发展建议 井壁稳定钻井液技术井壁稳定钻井液技术打的成声波传递实验岩屑回收率实验压力传递实验动失水实验

7、泥饼强度实验接触滑动角实验油基油基 钻井液钻井液(一）油基钻井液岩样自吸水化后裂缝演变过程适用于大段泥页岩易失稳井段系列油基钻井液技术长水平井流变性调控技术油基钻井液抗污染评价及调控技术油基钻井液封堵技术油基钻井液现场工艺技术(一）油基钻井液施工过程中钻井液性能稳定，钻屑粒径规则均质、棱角分明。井径规则，井径扩大率1.9%。井眼清洁，携带能力强。抗原油、H2S污染能力强，固相容限高（连续加重均保持良好的流变性）。 油基钻井液体系成功用于渤页平1井(完钻井深4335.54m，垂深2969.75 m，水平段长1174.05m)。16(一）油基钻井液钻井施工未出现任何复杂事故。长水平段条件下摩阻67

8、 t、平均扭矩12 KN.m以下。电测成功率100%，三开泥页岩电测井段井眼扩大率2.3%，井壁稳定效果显著。渤页平渤页平2井应用效果井应用效果(一）油基钻井液2.进行了油基钻屑处理装置研制和现场试验u 采用油基钻井液回收和清洗分步实施工艺，钻屑油基钻井液回收率90%，节约成本，清洁环保u 采用生物酶技术技术，处理后钻屑含油量1% ，达到现场排放环保要求u 处理能力达到5m3/h，满足了钻进随钻处理要求，现已试验3口井 振动筛排出振动筛排出- -井底上返的高含油钻井底上返的高含油钻屑屑 清洗之后螺旋干燥机排出的干净钻屑清洗之后螺旋干燥机排出的干净钻屑(一）油基钻井液（二）水基钻井液铝胺钻井液高

9、混油比钻井液高混油比有机盐钻井液抑制性润滑性封堵性 油基钻井液完全能够满足复杂地层钻探需求，但为了为更好降低成本，替代油基钻井液，开展了水基钻井液技术研究。砂泥岩互层砂泥岩互层提高油提高油水比水比有机盐有机盐1 1、 铝胺钻井液体系铝胺钻井液体系 该钻井液技术在大芦湖地区以及许多深探井上进行了成功应用。在樊家区块储层段地层相对稳定，砂泥岩互层很少，此种钻井液体系应用已经比较成熟，钻井指标屡创新高。（二）水基钻井液具有储层薄、横向变化快的特点，砂岩与泥岩、灰岩呈互层，泥岩夹层易水化膨胀，造成井壁失稳。2 2、高混油比钻井液、高混油比钻井液提高混油比提高润滑性提高润滑性加强泥岩抑制加强泥岩抑制有利

10、于封堵微裂缝有利于封堵微裂缝（二）水基钻井液在渤南地区已完成7口井，义123-平1井2012年4月6日经压裂投产，自喷日产油43.4t，见到良好效果,为全面动用义123块致密特低渗油藏的开发提供了配套技术。其中义123-9HF 创造了胜利油田东部油区水平井井深最深（5340米）和该区块同类型井钻井周期最短（67.58天）、水平段最长（1450米）三项纪录。高混油比水基钻井液现场试验效果（二）水基钻井液3 3、高混油比有机盐钻井液、高混油比有机盐钻井液（二）水基钻井液抑制泥岩膨胀 胺基抑制剂+有机盐提高润滑性 高原油比+高效乳化剂封堵微裂缝 铝基聚合物+纳微封堵材料 胜利油田首口滩坝砂油藏非常规

11、水平井滨435-1HF水平段试验成功，解决了砂岩与泥岩、灰岩互层，泥岩夹层易水化膨胀，地层水矿化度高等造成的井壁失稳难题。完钻井深5007米，水平段长1161米，其中钻遇砂岩483米，泥岩512米，砂泥岩层166米。提提 纲纲 胜利油田钻完井液技术现状胜利油田钻完井液技术现状 钻完井油气层保护技术钻完井油气层保护技术 技术差距和发展建议技术差距和发展建议 井壁稳定钻井液技术井壁稳定钻井液技术打的好钻完井油气层保护技术 保护油气层技术是一项涉及多学科、多专业、保护油气层技术是一项涉及多学科、多专业、多部门并贯穿整个油气生产过程中的系统工程。多部门并贯穿整个油气生产过程中的系统工程。油藏油藏完井完

12、井钻井钻井开发开发钻完井油气层保护技术 2020世纪世纪3030年代，油气层伤害问题引起了一些石油公司的关注。年代，油气层伤害问题引起了一些石油公司的关注。5050年代开始了机理研究，至年代开始了机理研究，至7070年代中期，油气层保护研究开始发年代中期，油气层保护研究开始发展起来；展起来； 7070年代前的油气层保护以钻井液、完井液基本成分伤害特征为主年代前的油气层保护以钻井液、完井液基本成分伤害特征为主要研究内容；要研究内容； 8080年代是以机理性研究兴起为标志的发展阶段；年代是以机理性研究兴起为标志的发展阶段； 9090年代机理性、智能性分析、预测、评价技术得到了突飞猛进的年代机理性、

13、智能性分析、预测、评价技术得到了突飞猛进的发展发展 。 2121世纪从钻井、完井、开发等各方面综合发展。世纪从钻井、完井、开发等各方面综合发展。国外油层保护发展历程国外油层保护发展历程钻完井油气层保护技术胜利油田主要油层保护技术措施（一）主要考虑钻井液成本，使用上部钻井液加入储层保护处理材料直接转换（二）主要考虑储层保护效果，采用专门的储层钻开液（三）完井后采用完井液进行完井，进一步减少储层伤害（四）采用区块一体化保护技术，针对重点开发区块，制定针对性的油层保护措施，实现全过程油气层保护。钻完井油气层保护技术（一）储层保护处理材料处理剂名称滨南纯梁东胜东辛孤岛孤东海洋河口集输开发鲁明鲁胜胜利

14、现河 新春 桩西低荧光封堵防塌剂无荧光白沥青聚合醇无水聚合醇固体聚合醇合成基快钻剂双保型纳米乳液 非渗透处理剂双膜承压处理剂井壁抗压稳定剂 广谱暂堵剂聚合物弹性微球屏蔽封堵剂 表面活性剂类碳酸钙系列 钻完井油气层保护技术（一）储层保护处理材料储层保护处理材料暂堵材料类粘土防膨剂类防水锁剂类提高泥饼致密性，降低滤液和固相侵入量和深度。提高钻井液滤液抑制性，减轻敏感性降低滤液表面张力防止水锁伤害和乳化堵塞 该技术适应于所有碎屑岩储层，胜利油田使用的该类材料数量最多，主要有主要有6大类，12小类。1、暂堵材料类暂堵材料类碳酸钙系列超细碳酸钙封堵屏蔽剂封堵性聚合物类封堵性聚合物弹性微球纳米材料双保型纳

15、米乳液乳化石蜡非渗透材料非渗透处理剂双膜承压剂井壁抗压稳定剂复配油膜材料广谱暂堵剂沥青类低荧光封堵防塌剂低荧光磺化沥青无荧光白沥青钻完井油气层保护技术 Abrams 架桥规则d1/2理想充填架桥规则Abram架桥屏蔽暂堵理想充填暂堵技术进展暂堵技术进展钻完井油气层保护技术理想充填技术 通过理想充填软件计算结果对钻井液粒度进行了优化，模拟了不同钻井液粒度分布钻井液固相的侵入深度和伤害程度，最终选择出最优化的钻井液粒度分布。钻完井油气层保护技术理想充填技术 在现河史3、史106等区块90余口井进行了应用。史深100区块未应用的井自然产能较低，应用该技术的7口油井平均单井日油8.6吨。钻完井油气层保

16、护技术理想充填技术推广使用情况史深100区块产量对比2、粘土防膨类甲甙：在郑家、王庄、金家、青东、垦东12等强水敏区块2012年应用150余口井胺基抑制剂：在王家岗孔店组强水敏储层的探井设计中使用了有机胺复合盐钻井液体系粘土防膨类聚合醇无水聚合醇固体聚合醇合成基快钻剂甲甙胺基盐类有机盐复合盐钻完井油气层保护技术 该技术适合于水敏性较强的储层，必须针对不同储层进行优选，才能确定适合该水敏储层的抑制剂。驱替评价实验处理前后返排压力的变化 返排实验中，加入防水锁剂后返排压力明显降低，且渗透率恢复值明显提高。 3、防水锁剂类 该技术适合于能够自然见产的低渗透储层，渗透率范围1050md。2012在现河

17、史3、史106、纯17等低渗储层区块进行了应用。钻完井油气层保护技术六口试验井日产液共计44t/d，日产油共计24.6t/d，平均单井日液7.3t/d，平均单井日油4.1t/d，较未添加防水锁剂的井，单井日产液水平提高了17.6%。序号序号井号井号初期生产情况初期生产情况日液，日液，t日油，日油，t含水，含水，%1高高89-试试375.8172高高89-207.373.53高高89-斜斜21109.914高高89-198.70.1995高高89-斜试斜试2井井61.1826高高89-斜斜2650.785钻完井油气层保护技术 无固相钻井液 漂珠 泡沫 气体密度 （二）储层钻开液钻完井油气层保护技

18、术系统工程系统工程专用油层保护钻井液体系单一钻井液指标控制专用油层保护剂u不漏或漏失量小的井选用无固相钻井液u地层压力较低的井，使用漂珠钻井液u潜山、火成岩易漏失地层，采用泡沫钻井液1、无固相钻井液技术钻完井油气层保护技术u 主要解决过平衡条件下固相对裂缝性岩心伤害严重的问题。u 2012年在潜山和火成岩地层应用20余口井。埕北古7井组已完成4口井，现场最高温度达136，投产3口，油气层保护效果显著。井号井号时间时间油嘴油嘴（mm）日液日液（t）日油日油（t）测气测气（m3）含水含水（%）CBG7-1井井试油后试油后4181887012月月1日日456.88.5测不出测不出85CBG7-3井井

19、试油后试油后514878.4102674712月月19日日571.620.0476172CBG7-4井井试油后试油后689.489.4129412月月18日日765.256.71095113 对于地层压力低、又易漏的地层，使用漂珠钻井液体系，密度最低可降低至0.85g/cm3。在昌73-斜6井、昌97、青东251等井上进行了应用。 2、漂珠钻井液平均平均: 25 m膨润土.010.1110100100010,000漂珠固相泥粉砂粗砂砂砾2001006020筛眼，目固含量钻完井油气层保护技术昌97井钻井液密度变化曲线 坨深4井是胜利油田首口产层气体钻井，机械钻速3.12m/h，是常规钻井0.8m

20、/h的3.9倍；获取了地层的自然产能，澄清了以往常规钻井低产或无产的原因，有助于济阳坳陷深层裂解气勘探战略目标的落实。4、气体钻井 2012年在郑家潜山、昌潍火成岩易漏失地层，采用泡沫钻井液体系应用15口井3、泡沫钻井钻完井油气层保护技术（三）完井液技术钻完井油气层保护技术生物完井液推广使用情况永8区块4口井均获得高产，合计日产油近100吨，其中永8-平16井日产18.7吨，永8-平17井日产16吨，永8-平18井日产30吨，永8-平21井日产24.8吨。根据储集层特性分析潜在损害因素室内敏感性和模拟实验综合分析现场作业、生产资料和测井、测试数据系统工程和最优化方法制定合理的钻井完井方式和配伍

21、的钻井完井液体系（四）区块一体化保护技术:优选什么样的钻井液?钻完井油气层保护技术室内研究阶段施工方案现场实施油层保护效果研究论证改进完善现场实施阶段钻完井油气层保护技术科学研究是前提科学研究是前提,优化方案是基础优化方案是基础;标准制度是保障标准制度是保障,有效监督是关键有效监督是关键.u老168块平均单井钻井周期比方案设计提前3.4天，与老163块对比，建产周期缩短一年u投产初期单井平均日油提高了4.8吨，成为油田一体化管理的样板工程老168区块（四）区块一体化保护技术钻完井油气层保护技术河河5050调整按照调整按照“技术应用集成化、方案论证科学化、运行监督精细化、钻采配技术应用集成化、方

22、案论证科学化、运行监督精细化、钻采配套一体化套一体化”的产能建设模式，进行油藏、工艺、地面一体化调整。的产能建设模式，进行油藏、工艺、地面一体化调整。 油藏与工艺相结合油藏与工艺相结合，优选非渗透处理剂油层保护技术与低失水塑性微膨胀水泥固，优选非渗透处理剂油层保护技术与低失水塑性微膨胀水泥固井技术，降低油层伤害，提高固井质量井技术，降低油层伤害，提高固井质量实现固井合格率实现固井合格率100%100%。投产。投产7 7个平台个平台2222口井，初期平均单井日液口井，初期平均单井日液21.621.6吨，单井吨，单井日油日油12.112.1吨，含水吨，含水43.943.9% %（比单元低（比单元低

23、5252% %）。）。河50区块钻完井油气层保护技术提提 纲纲 胜利油田钻完井液技术现状胜利油田钻完井液技术现状 钻完井油气层保护技术钻完井油气层保护技术 技术差距和发展建议技术差距和发展建议 井壁稳定钻井液技术井壁稳定钻井液技术项目项目国外钻井液新技术状况国外钻井液新技术状况国内钻井液新技术状况国内钻井液新技术状况井壁井壁稳定稳定1.水基钻井液水基钻井液成熟的技术和配套产品，已成熟的技术和配套产品，已推广应用推广应用合成出胺基聚合物，开始现场合成出胺基聚合物，开始现场试验试验2.油基钻井液油基钻井液成熟的处理剂和体系，已推成熟的处理剂和体系，已推广广有机土有突破，体系不完善，有机土有突破，体

24、系不完善，未推广未推广提高提高产量产量1.大位移井钻井液大位移井钻井液水平位移超过水平位移超过1万米万米自主技术水平位移未突破自主技术水平位移未突破5千米千米2.储层保护技术储层保护技术成膜技术、理想充填、储层成膜技术、理想充填、储层钻开液、完井解堵液钻开液、完井解堵液理想暂堵技术、储层钻开业技理想暂堵技术、储层钻开业技术未全面推广术未全面推广国内外钻井液新技术差距在处理剂、体系、评价技术等方面全面落后发展建议攻关赶超二项新技术试验推广二项新成果统筹运行四项新举措-49- 常规油基钻井液体系 低固相油基钻井液体系 无粘土油基钻井液体系 逆乳化油基钻井液体系 全油基油基钻井液体系 微粉加重材料油

25、基钻井液体系 微乳液油基钻井液体系 低密度油基泡沫钻井流体低密度油基泡沫钻井流体国外油基钻井液技术国外油基钻井液技术系列成熟配套经济 开展微乳液油基钻井液技术研究 开展低密度油基泡沫钻井流体技术研究常温常压下油基泡沫状态n 威德福公司的油基泡沫钻井流体技术由共聚物、表活剂及柴油组成，美国在墨西哥湾首次应用油基泡沫流体进行欠平衡钻井，井深5568m，温度232，达到预期目标 (目前2口)。针对问题：强水敏性储层、易漏地层、枯竭储层、超低压储层及出水地层 开展大位移井钻井液技术研究 国外已钻成了数百口大位移井，水平位移超过国外已钻成了数百口大位移井，水平位移超过10000m10000m的井的井6

26、6口，其中埃克森口，其中埃克森美孚在俄罗斯远东海上钻成水平位移美孚在俄罗斯远东海上钻成水平位移1147511475米的特大位移井。米的特大位移井。高效润滑水基钻井高效润滑水基钻井液，高效润滑油基钻井液液，高效润滑油基钻井液急需攻关。急需攻关。针对问题：针对问题：海油陆采及边际油田的开发海油陆采及边际油田的开发发展建议攻关赶超二项新技术试验推广二项新成果统筹运行四项新举措n 理想充填技术即颗粒紧密堆积理论，实现钻井液中暂堵颗粒的“理想充填” 大力推广理想充填技术目前国外已全面推广，胜利刚开始推广-54- 疏水暂堵技术在钻井和完井期间，产生的滤饼对水的渗透率非常低，对油的渗透率则高得多。对裸眼砾石充填完井更高的渗透率恢复值；对裸眼砾石充填完井或单独完井更低的流动初始压力。国外已应用500余口井。 加快疏水暂堵技术试验亲油泥饼亲油泥饼亲水泥饼亲水泥饼+HNC-1+HNC-1HNC-1HNC-1加量对现场浆突破压力的影响加量对现场浆突破压力的影响0123450.00.20.40.60.8突破压力，MPa加量，% 现已完成室内研究，能有效的改变泥饼表面性质，降低突破压力，有利于实现自解堵。发展建议攻关赶超二项新技术试验推广二项新成果统筹运行三项新举措 加速基础研究：研究相应的适合泥页岩长