Removed_低密度微泡沫压井液的研究与应用.docx

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文章编号：

1001-5620（2006）04-0039-03

低密度微泡沫压井液的研究与应用

李八一।席凤林2雍富华।朱夫立।熊开俊।蒋玉琴।韩秋玲3

（1.吐哈石油勘探开发会战指挥部钻采工艺研究院，新疆都善；

2.华北石油管理局第一钻井工程公司，新疆都善;3.华北石油管理局钻井工艺研究院，河北任丘）

摘要吐哈油田部分区块地层压力系数小于0.9,常规水基压井液对储层伤害大，若使用油基压井液成本高，环境污染严重。

通过实验优选出了一种低密度水基微泡沫压井液。

该压井液具有密度低、泡沫强度高、稳定性好、携砂能力强等优点。

现场应用表明，低密度微泡沫压井液稳定时间大于48h,密度在0.70〜0.99g/ci^之间可调，抗油污染能力强，抗油大于8%，抗温在100C以上，岩心污染后渗透率恢复值大于80%；并且施工方便，成本低，具有储层保护能力，使用微泡沫压井液的井表皮系数在0.20〜2.34之间。

关键词微泡沫压井液防止地层损害抗温低密度稳定性携砂

中图分类号：

TE357.12 文献标识码：

A

吐哈油田属于低压低渗储层，在开采过程中，地层压力递减迅速,部分区块地层压力系数小于0.9,给修井作业带来很大困难。

目前低压井修井作业常采用油基压井液和泡沫压井液，而油基压井液虽然密度低、油层保护效果好，但是成本高，对环境污染严重；常规泡沫压井液在井下没有足够的稳定性来阻止液体的漏失，并且在油管移动时其液膜修复能力弱，在高温高矿化度水中会很快失水收缩田，抗温能力差。

微泡沫压井液由水或含固相颗粒的流体加入表面活性剂所组成。

在没有充足的空气或注入气体的情况下，流体内部可产生一种由多层膜包裹的微泡，这种微泡的液膜强度高、气体通透性差，与常规泡沫压井液相比，具有滤失量低、泡沫强度高、稳定性好、携砂能力强、成本低、施工方便等优点。

在吐哈油田5口井中应用效果良好。

1做酒床稳定性作用机理

从微观上看，微泡沫体系中微气泡细小、分散,是由多层膜包裹着的独立球状气核。

该气核的独立球体平均直径较普通泡沫小，且液膜厚度和气泡尺寸相当，微泡之间相互不接触，以悬浮分散状态分布于溶液中，因而性能稳定，能抵制压缩和膨胀⑵。

同时微气泡外有薄的水化保护壳，外部覆盖憎水膜。

这个水化壳包含定向的表面活性剂分子，用来形成屏障防止与相邻的微泡合并。

包裹的表面活性剂膜实际上是一个高粘的双层膜：

内层膜表面活性剂憎水端指向壳的内部，外层表面活性剂憎水端指向壳的外部，故微气泡结构和尺寸稳定，性能也稳定。

2配方优选与性能评价

2.1配方优选

为获得具有稳定时间长、滤失量低及对岩心伤害小等特点的压井液，根据微泡沫稳定性作用机理,进行了各种发泡剂、稳泡剂、粘土稳定剂及降滤失剂等的配方优选，最终优选出性能良好的微泡沫压井液配方如下，性能见表1。

表1不同配方压井液基本性能

配

P

AV

PV

YP

FL

方

g/cm3

mPats

mPa*s

Pa

mL

1*

0.85

67.0

40

27.0

9.1

2*

0.87

55.0

35

20.0

10.0

3#

0.89

73.2

42

31.2

9.6

1#1%膨润土浆+0.2%XC+l%LY-l抗盐降滤失剂+0.1%KPAM+O.5%SJ-6+O.15%其它处理剂

2*1%膨润土浆+0.2%PAC-141+l%LY-l+0.1%KPAM+0.4%SJ-6发泡剂+0.2%其它处理剂

3#1%膨润土浆+1%1丫-1+0.05%10^乂+0.15%XC+0.35%SJ-6+0.25%其它处理剂

由表1可知，3个配方的压井液粘度和切力较大，有助于提高泡沫的稳定性，同时滤失量小，均在10mL以内，具有良好的防滤失效果。

2.2性能评价

2.2.1稳定性

将不同配方的压井液在8000r/min下搅拌5min,进行充分发泡，然后静置,测不同时间的密度变化情况，结果见表2。

从表2可知，1#和3#配方压井液的密度在前6h内变化较大,6h后基本不再变化,说明泡沫的稳定性好，而2#配方压井液的密度在前6h内变化小，6h后密度基本不变，因此对2#配方压井液作进一步评价。

表2基浆对泡沫稳定性的影响

配

放置不同时间的密度/（g/cmD

方

0

6h

12-h

24h.

36h

48h

1#

0.85

0.88

0.89

0.891

0.891

0.895

2#

0.87

0.88

0.885

0.885

0.885

0.885

3*

0.89

0.93

0.940

0.940

0.950

0.950

2-2.2抗温稳定性

在100C下热滚16h,测压井液热滚前后性能,结果见表3。

从表3可知，该配方压井液在常温及经高温老化后均具有较好的流变性和发泡能力，老化后滤失量低，泡沫稳定性好。

*3

微泡沫压:

井液的抗;

显性

实验

p

AV

PV

YP

FL

条件

g/cm3

mPa*s

mPa*s

Pa

mL

常温

0.87

55.0

35

20.0

10.0

100C、16h

0.88

45.5

30

15.5

12.5

22.3抗原油污染能力

在微泡沫压井液中加入8%的吐哈油田巴喀原油，充分搅拌，测定加入原油前后压井液性能及泡沫稳定时间，结果见表4。

从表4可知，加入原油后，压井液粘度增大，密度略有下降,稳定时间大于48h,

万方数据

同时观察到原油加入后压井液略有分层，没有发生乳化反应,说明压井液具有很强的抗原油污染能力。

表4微泡沫压井液抗原油污染能力

配方

Pg/cm3

AVmPaas

PV

;mPa・s

YP

Pa

FLmL

稳定时间h

2* ,

0.87

55

35

20

10.0

>48

2#+8%原油

0.86

61

40

21

7,5

>48

2.2.4油气层保护性能

为考察微泡沫压井液对储层伤害情况，利用岩心动态污染仪,在3.5MPa、80C条件下（吐哈油田地层温度一般为80C左右）污染3h,测污染前后岩心渗透率，结果见表5。

由表5看出，微泡沫压井液对岩心污染小，污染后渗透率恢复值均大于80%。

表5微泡沫压井液污染岩心的渗透率恢复值

岩心号

岩心长度

cm

KoiXI03

即2

KozX103

即？

K恢%

红台2-1

5.68

31.79

26.10

82.1

红台2-8

5.71

20.96

18.08

81.5

温西10-2

5.02

18.32

14.67

80.1

温西10-5

5.62

24.69

20.62

83.5

注:

和Ks分别为污染前后岩心油相渗透率。

2.2.5抑制性评价

使用jHPz-n高温高压智能型膨胀性测试仪,在80C、1MPa下，测定水敏性较强的吐哈油田齐古组露头岩粉被浸泡8h后的页岩膨胀高度，结果见图1。

由图1看出，微泡沫压井液对岩粉的抑制性大于清水,8h岩粉膨胀高度小于0.2mm,表明能很好地抑制粘土膨胀,保护油气层。

从以上实验可知，2#配方的压井液具有良好的稳定性、抑制性及油层保护效果，因此确定2#配方作为压井液最终配方。

图1微泡沫压井液和清水对页岩的抑制性能

（下转第43页）

桥堵材料及无用固相逐渐除去，再加入提粘降滤失剂、抗盐降滤失剂和油层保护聚合醇防塌剂处理维护该钻井液，提高防塌抑制能力，改善泥饼质量，降低滤失量，减小该钻井液对储层造成的伤害，保护好储层。

处理后钻井液密度为L1。

g/cn?

漏斗粘度为69s,滤失量为6mL,泥饼厚度为0.5mm,塑性粘度为25mPa”,切力为4/17Pa/Pa,动切力为10Pa。

钻至井深1620m完钻，短程起下钻，加入0.2t降滤失剂和。

.2t流型调节剂循环调整钻井液性能，电测一次成功，下套管顺利，固井质量为1。

。

％。

5应用效果

滨4-10-10井在钻穿漏层过程中出现了3次漏失，共漏失6.5m3钻井液，漏失量较小，而应用普通堵漏技术的滨4-12-35井，漏层深度为1464m,漏失4965n?

钻井液，用786.5t堵漏材料，堵漏时间为76d,电测遇阻，固并不合格。

应用随钻堵漏技术后，钻井周期由平均91d缩短到14d,堵漏成功，电测顺利，固井优良率由原来的55%提高到100%。

由此表明，该项技术能够解决滨南地区平方王油田严重漏失的难题，为在漏失区块钻井，逐渐不下技术套管,减化井身结构，缩短钻井周期，降低钻井总成本打好了基础。

6结论

1.随钻堵漏钻井液性能稳定，能够快速提高粘度和切力，性能易于现场调整，具有很强的防塌润滑性及一定的安全性，同时又具有堵漏作用，起到桥堵加固作用，与其它添加剂配伍性能好。

2.随钻堵漏钻井液密度具有一定的调节范围，不憋泵，不造成压力激动，降低了钻井液液柱压力对漏层漏失压力的破坏，更具有防漏和堵漏优势。

3.不需要特殊设备，易于操作，施工安全，具有高的经济可行性。

（收稿0期2005-12-22；HGF=O64A2；编辑张炳芹）

（上接第40页）

3现场应用

根据地层的压力并考虑附加安全系数情况下，计算出压井液密度。

先将土粉预水化24h,然后将PAC-141、LY-1、KPAM及其它处理剂按比例加入配液池中，并充分搅拌均匀，调整其性能达到设计要求,再加入发泡剂SJ-6,充分搅拌至密度达到要求后泵入水泥车运往现场，压井时控制出口，中途不能停泵，以避免压井液气侵，待出口返出压井液后进行充分循环，控制进出口排量基本平衡，并及时测量出口压井液相对密度，进出口压井液相等时停泵观察。

油水井观察1h井口无气泡、无溢流，压井成功；气井关闭，观察压力变化8〜16h,当压力升至2MPa时放气一次,关井继续观察，直至放尽聚集于井口附近天然气后,用压井液灌满井筒保持液面稳定。

微泡沫压井液体系在吐哈油田的红南2井、温砂3。

1井和雁244井等5口井中应用，压力系数均小于0.88。

该压井液在压井施工过程中，均无漏失，施工一次合格率为100%,对储层污染小，5口井表皮系数在0.2〜2.34之间，取得了很好的效果。

4结论

1.低密度微泡沫压井液稳定性好，稳定时间大于48h,密度在0.7~0.99g/cn?

之间可调，抗油污染能力强，抗油大于8%;抗温在100C以上，岩心污染后渗透率恢复值大于80%。

2.微泡沫压井液现场施工方便，成本低，具有储层保护能力，表皮系数在0.2〜2.34之间。

参考文献

m石晓松.泡沫压井液在中39井的应用.钻采工艺，2003,（26）增刊：

106〜111

[2]李晓明，蒲晓林.可循环微泡沫钻井液研究，西南石油学院学报，2002,（6）：

53〜56

（收稿日期2006-03-28；HGF=064A5；编辑张炳芹）