水平井钻井过程中钻井液污染油层特点及保护对策

1、第18卷第4期1996年11月西南石油学院学报Journal of Southwest Petroleum Institute Vol. 18No. 4Nov 1996水平井钻井过程中钻井液污染油层特点及保护对策李健杨柳张健(石油工程系摘要本文阐述了水平井钻井过程中油层损害的特点,法, 并提出了用于水平井钻井的钻井液选择原则。主题词水平井; 油层损害; 钻井液中图法分类号TE 258, 。然而, 由于水平井中以较长井段, , , 因此, 减少水平井钻, 而且愈来愈受到重视。1水平井钻井过程中油层损害的特点水平井钻井过程中, 钻井液中固相和液相侵入油层仍是造成油层损害的主要原因。同直井相比, 水

2、平井中钻井液造成污染的程度要更为严重, 污染带的位置也略有不同。这主要是由水平井钻井特点决定的:(1 水平井钻井中, 由于水平段在油层段钻井时间较直井要长得多。这样钻井过程当中油层同钻井液接触的时间长, 造成污染的机会随之增加。(2 水平井完井通常大都不采用射孔完井, 这样无法采用直井中利用射孔穿透污染带减少污染的方法, 增加了消除损害的难度。(3 水平井中每单位长度的产油段的压力降比直井产油段压力降低, 因而生产中反排清除固相侵入造成孔喉或裂缝堵塞的能力下降。(4 水平井中油层损害带的位置也同直井存在显著差异。如图1、2所示。 图1直井钻井中钻井液对油层图2水平井钻井中钻井液对油层损害的污染

3、带示意图损害的污染带示意图在水平井钻井过程中, 钻井液在油层形成的污染带较直井要深, 且水平段端部污染更严19960423收稿致, 而且钻井液滤液还应同地层流体(矿化水、地层原油 相配伍。(3 钻井液形成的泥饼还应容易反排清除掉和使用酸液或溶剂溶解掉。一般要求启动恢复反排的门限压力, 不应高于510psi , 即要求暂堵材料要能够非常容易反排解除。同时渗透率恢复值在80%以上。(4 钻井液体系组成简单、稳定, 而且经济、易操作。此外, 钻井液类型及其性能的选择还应考虑根据采取的完井方法来确定。下面是Baker Haghes 公司国外水平井钻井中的完井液采用的MMH/微细碳酸钙(钻井液A 、微细

4、碳酸钙/聚合物(钻井液B 及微细盐粒/聚合物(钻井液C 等清洁体系大致组成和性能如表1。表1典型钻井液组成和性能成分钻井液A 钻井液B 钻井液C 基浆:bb1增粘剂/bb1MMH , lb/ , 纯碱,1b/bb1NaOH ,1b/bb1细大理石或云石颗粒, 1b/bb1KCl (%重量 密度,ppg塑性粘度,mPa. s屈服值,1b/100sq. ft静切力,1b/100sq. ftPHAPI 失水,CC/30min 984. 51. 0250. 50. 714310. 52951445910694 5029. 31921568. 44. 8饱和盐水7462105132481491. 8其中

5、使用的聚合物大都为可降解的聚合物。这种完井液保护油层的基本思路是在钻井液中加入同地层孔隙大小及分布相匹配的微细碳酸钙和盐粒, , (不超过1cm 。而当完井后, 通过聚合物的降解, 降低了封堵层的强度, 利用反排或酸流可使渗透率迅速恢复。4结论和建议(1 由于水平井中水平段同油层接触长, 同钻井液接触时间长, 完井通常采用取裸眼或衬管完井, 而且水平油层段压降低, 使水平井钻井中钻井液造成油层损害潜在趋势和程度较直井大, 而且清除困难。(2 水平井中钻井液损害机理同直井相同, 只是程度上和污染带位置上的差异。(3 保护油层的钻井液选择应是尽可能减少钻井液滤液和固相侵入。(4 钻井液体系建立还需

6、要依据室内岩芯流动试验的实验结果。参考文献1N G GRUBER , K L ADAIR . New Laboratory Procedures For Evaluation of Drilling Induced FormationDamage And Horizontal Well Performance.2D Brant Bennior , F Brent Thomas , Douglas W Benion . Laboratory Coreflood Tests To Evaluate andMinimize Formation Damage In Horizontal Wells.S

7、tudy of Damage of Cement Slurry to Formation , JSWPI, 1996, 18(4 :1927On the basis of the hole -buttom model ex periment , this paper studies the damage of mud and cement slurry to foemation. The study shows that the damage of mud is more serious than that of cement slurry. Since the aggressive quan

8、tity of cement particles and filtrate is limited by the percolation properties of inner and outer mud cakes and rock core , the damage of cement slurry to formation is therefore decresed. The damage in the area 122cm inside the wellface is resulted mainly from plugging of grain , while the damage to

9、 the formation 2cm away from the wellface is resulted from the precipitates of filtrate of cement slurry. This paper also analyzes the pollution depth , the filtrate composition , the quantity of precipitates , and the separation sequence.K ey w ords :Formation damage ; Pollution zone ; Cement slurr

10、y ; Filtration rate ; Filtrate ; Grain ; Settling Guo Xiaoyang (Dept. of Petroleum Engineering , SWPI , Sichuan , 637001Establishment of Mathematical 3D Propagation and , JSWPI, 1996, 18(4 :The fracture propagate in three directions of length , width and height. , to the design of hydraulic fracturi

11、ng and assure successful operation , a for hydraulic fracture three dimensional propagation is presented in the paper. The model takes into account the effect of the heat transfer in the wellbore and fractures durin g fracturing fluid injection on fracture geometry. On the basis of this , and accord

12、ing to the fracture conductivity needed by each segment of fracture , this paper determines the in -situ area sand concentrations for each se gment and the sand ratio of the corresponding surface injection segments.K ey w ords :Fracturing design ; Fracturing fracture ; 3D model ; Flow conductivity ;

13、 Fracturing sand Liu Shuzhi (Dept. of Petroleum Engineering , SWPI , Sichuan , 637001Optimum Selection of Full -Size Pulsed Jet Nozzle , JSWPI,1996, 18(4 :3638In order to attain the proper size matching the oscillating cavity of the full -size pulsed jet nozzle , this paper , having made an optimiza

14、tion of the full -size pulsed jet nozzles , obtains the four optimum matching sizes. The power of the optimum full -size pulsed jet nozzle is 1. 5times that of the ordinary ones of the same size. The washing sand brick experiments show that the above optimum study is reliable.K ey w ords :Bit mozzle

15、 ; Hydraulic jetting laboratory testing ; Parameter optimumY ang Xiufu (Dept. of Petroleum Engineering , SWPI , Sichuan , 637001Characteristic of Drilling -Fluid -Polluted Reservoir in HorizontalWell Drilling and the Protective Game , JSWPI, 1996, 18(4 :3942The paper expounds the characteristic of p

16、olluted reservoir resulted from horizontal well drilling , introduces the damage evaluating method with flow experiment , and presents the selecting principle of drilling fluid in horisontal well drilling.K ey w ords :Horizontal well ; Formation damage ; Drilling fluidLi Jian (Dept. of Petroleum Eng

17、ineering , SWPI , Sichuan , 637001Study on the Determination of Formation Invasion and Damage Depth重些。同时由于在水平段上K H (水平渗透率 和K V (垂直渗透率 大小不一样, 导致污染带呈不均匀分布。所以, 水平井钻井过程中钻井液对油层污染程度和污染带有其特点。2减小水平井钻井过程中油层污染的室内岩芯流动实验评价方法通过室内实验技术, 正确选择钻井液体系, 将由钻井液侵入油层造成的油层损害减至最小程度。目前国外普遍采用泥浆滤失实验(Mud Leakoff Test 1,2来确定水平井使用的

18、减少污染的钻井液和相应技术措施。其功用在于:a . 直接评价钻井液失水;b . 评价降滤失剂的效果;c . 确定滤液侵入深度;d . 确定钻井液入侵引起的渗透率损害程度 。图3室内岩芯测试装置2. 1主要实验测试装置实验装置及流程, 如图3所示。其中, 烘箱温度可调至与油层温度相同; 岩芯尺寸为3. 81cm (OD ×5. 08cm (L , 岩芯放在岩芯夹持器中; A 泵按所需的剪切速率, 恒速将泥浆注入岩芯面上; B 泵以恒压在反方向上运行, 回收流出的泥浆, 并保持所需的过载压力; 回压调节器固定在岩芯顺流另一端面, 在整个试验中维持模拟的油藏孔隙压力。2. 2实验准备(1

19、岩芯选择通常利用未被污染和经萃取的储层岩芯。若是均质地层, 则直接钻取3. 81cm (OD 岩芯。如是非均质地层, 则用全直径岩芯, 并使用“横向流”头, 使滤液能平行到达岩芯材料的高渗透区(如裂缝、孔、洞等 。(2 流体选择未氧化、未污染的地层原油样品被用于评价油藏。湿润的N 2气体常用于评价气藏。油层产出的水或重新组配的仿地层水用以模拟地层原始水饱和度。(3 润湿性恢复使未经保护的岩芯样品恢复原有润湿性非常必要。具体操作过程是:将经清洁和萃取的岩芯样品抽真空; 用地层水饱和岩芯37天, 以建立平衡; 在地层温度和模拟上覆地层压力作用下, 使用地层原油注入岩芯样品中, 缓慢循环42天。2. 3钻井液流动试验步骤(1 将岩芯置于地层温度下, 围压达到上覆地层压力, 这样有效过载压力可以模拟油层中的有效孔隙压力。(2 以较低注入速度沿1#流动方向注入地层原油, 得到达到束缚水饱和度S wi 下的原油渗透率, 如图4。(3 在与(2 相反的流动方向(2#流动方向 上, 如图5泵入测试的钻井液, 并在规定的过平衡压力下与岩芯进行动态接触, 记录滤失量随时间的变化, 并绘出液体滤失量和速度与时间的动态关系曲线, 实验中过平衡压力的大小由钻井液密度大小与