高溫高壓鉆井液普及分享.課件

1、高溫高壓鉆井液匯報(bào)內(nèi)容高溫高壓鉆井液概述高溫水基鉆井液應(yīng)用簡(jiǎn)介高溫油基鉆井液應(yīng)用簡(jiǎn)介高溫高壓井的定義溫度 150 壓力 10，000 psi使用加重鉆井液 井深 4000米（深井） 4500米 （超深井）井溫和壓力（井深）-鉆井工藝技術(shù)的重要標(biāo)志Global HTHP distribution高溫高壓泥漿體系分布油基優(yōu)點(diǎn)熱穩(wěn)定性井壁穩(wěn)定性潤(rùn)滑性 失水控制 卡鉆趨勢(shì)低 抗污染好CO2 & H2S, 固相 無(wú)腐蝕性 水基泥漿-油基泥漿體系對(duì)比 - 1水基優(yōu)點(diǎn)環(huán)保 井涌探測(cè) 低壓縮性 地質(zhì)評(píng)估后勤 油基缺點(diǎn)環(huán)保 井涌探測(cè) 壓縮性和膨脹性 循環(huán)漏失趨勢(shì)高水基泥漿-油基泥漿體系對(duì)比 - 2水基缺點(diǎn)熱穩(wěn)定

2、性井壁穩(wěn)定性 易于高溫凝膠化抗污染差CO2, H2S, 固相重晶石沉降重晶石沉降典型的重晶石沉降曲線 井口返出泥漿密度時(shí)間 (分鐘)泥漿比重三個(gè)主要機(jī)理動(dòng)態(tài)沉降 dynamic settling 固體顆粒下沉因環(huán)空截面上流體密度不同產(chǎn)生的對(duì)流而加快. 這種現(xiàn)象常常被叫Boycott 現(xiàn)象. 是因?yàn)锽oycott 最初發(fā)現(xiàn)血細(xì)胞在斜管里比在垂直管里下降要快.靜態(tài)沉降 static settling靜止沉降是指當(dāng)流體停止一定時(shí)間后, 加重劑如重晶石開始在重力作用下下沉.滑落 slumping 當(dāng)鉆屑床達(dá)到臨界厚度時(shí)鉆屑自動(dòng)下滑引起滑落鉆井液重晶石沉降機(jī)理 - 1BOYCOTT 發(fā)現(xiàn)血細(xì)胞在斜管中沉

3、降速度比在垂直管中快在斜井中，下降的粒子與上升的液體分開路徑在直井中，下降的粒子要排開必須上升的液體BOYCOTT 沉降現(xiàn)象解決重晶石沉降問(wèn)題必須根據(jù)以上原因?qū)ΠY下藥鉆井液重晶石沉降機(jī)理 - 2排量最嚴(yán)重的沉降發(fā)生在低環(huán)空流速條件下. 鉆桿居中時(shí)環(huán)空流速100 fpm (=0.5 m/s) 就可以避免沉降. 鉆桿偏離中心時(shí)要求更高環(huán)空流速來(lái)避免沉降;泥漿流變性能實(shí)驗(yàn)證明高低剪切速率粘度可減少沉降. 在實(shí)驗(yàn)中剪切應(yīng)力 15 lb/100 sq.ft (基于3和6轉(zhuǎn)讀數(shù))可以避免沉降; 11-13ppg 10; 16-18ppg 8, 取決于加重材料泥漿密度沉降在很大泥漿密度范圍 (11.6-16

4、.0 ppg = 1.32 1.92 s.g.) 都發(fā)生;在觀察過(guò)的任何泥漿密度下, 沉降程度不受其密度大小的影響; 大多數(shù)沉降問(wèn)題發(fā)生在 13ppg (=1.56 s.g.) 以上的泥漿;什么條件下重晶石會(huì)沉降 I?井斜角沉降發(fā)生在井斜角30度和90度之間. 30至50度之間的沉降趨勢(shì)比60至90度之間小. 最嚴(yán)重的發(fā)生在75度;75度以上形成的穩(wěn)定重晶石床不會(huì)造成井眼問(wèn)題; 多數(shù)情況下重晶石床在有環(huán)空流速和鉆桿旋轉(zhuǎn)時(shí)很容易沖洗掉;鉆桿旋轉(zhuǎn)定向滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)鉆桿不旋轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致重晶石沉降. 任何條件下鉆桿旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)降低沉降趨勢(shì). 這在沉降最嚴(yán)重的60-75斜角情況下最明顯. 鉆桿旋轉(zhuǎn)150rpm以上幾

5、乎排除任何情況下的沉降.什么條件下重晶石會(huì)沉降 II?鉆桿偏離中心當(dāng)鉆桿偏離靠在井眼底部而不旋轉(zhuǎn)時(shí), 沉降會(huì)在更大排量范圍內(nèi)發(fā)生. 這是因?yàn)榱魉僭谄沫h(huán)空中要小些. 然而鉆桿的旋轉(zhuǎn)會(huì)有效的除去重晶石床. 時(shí)間試驗(yàn)證明在多數(shù)斜角下, 重晶石床的形成和被沖走會(huì)達(dá)到一個(gè)平衡. 一般來(lái)說(shuō)達(dá)到這個(gè)平衡的時(shí)間會(huì)隨斜角的增大而延長(zhǎng). 然而在60-75斜角下, 重晶石床的形成速度要大一些, 試驗(yàn)時(shí)沒(méi)有做到這個(gè)平衡點(diǎn).什么條件下重晶石會(huì)沉降 III?重晶石沉降不只是泥漿的問(wèn)題:避免在低剪切速率下作業(yè) (環(huán)空流速0.5 m/s)滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)經(jīng)常旋轉(zhuǎn)鉆桿 (旋轉(zhuǎn)速度75 rpm)泵壓浮動(dòng)可能意味著沉降 （輕漿或重漿）

6、循環(huán)時(shí)測(cè)量和作出泥漿比重隨時(shí)間變化曲線來(lái)測(cè)定沉降“紋理”比較測(cè)量和計(jì)算的循環(huán)當(dāng)量密度下套管和固井前避免降低泥漿粘度避免起下鉆時(shí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，起鉆時(shí)間長(zhǎng)后下鉆需分段循環(huán)長(zhǎng)時(shí)間測(cè)井后應(yīng)通井, 用循環(huán)來(lái)調(diào)節(jié)泥漿性能新漿應(yīng)充分剪切后再加入循環(huán)系統(tǒng) 怎樣在作業(yè)中防止重晶石沉降 - 1沉降測(cè)量 - Consistometer能在190 deg C/15,000psi條件下進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)老化能在加熱周期中攪拌樣品樣品容量比熱滾器有限實(shí)驗(yàn)室重晶石沉降測(cè)試直井實(shí)驗(yàn)室重晶石沉降測(cè)試斜井180 靜態(tài)老化168hrs.模擬不同的井斜M-I SWACO 的主要高溫高壓水基鉆井液體系DURATHERM 和其衍生體系很多地區(qū)所

7、用的高溫高壓水基泥漿聚磺體系滿足現(xiàn)有 EPA 法規(guī)甲酸鹽 FLOPRO with Formix (to 360 F)高濃度甲酸鹽延長(zhǎng)天然聚合物的熱穩(wěn)定性低固相體系增強(qiáng)水力學(xué)操作 甲酸鈉 Sodium Formate 11.1 ppg (1.32 SG)甲酸鉀 Potassium Formate 13.2 ppg (1.59 SG)甲酸銫鹽水 Cesium Formate 19.2 ppg (2.3 SG)以甲酸色為基液的體系是英國(guó)BP在北海 Kessog 項(xiàng)目的最終工作液選擇之一M-I SWACO 的主要高溫高壓非水基鉆井液體系傳統(tǒng)型油基鉆井液體系VERSACLEAN/MegadrilVERS

8、APORT強(qiáng)乳化、濾失量低寬松型油基鉆井液體系VERSADRILVERSACLEAN/Megadril弱乳化、高失水可轉(zhuǎn)化成傳統(tǒng)型體系SBM鉆井液體系合成基 比油基毒性低和環(huán)保RHELIANT鉆井液體系深水油基體系平穩(wěn)的流變性非高溫高壓體系M-I SWACO 高溫高壓經(jīng)驗(yàn) 亞太地區(qū)1 (13 ppg, BHST 300-F)M-I SWACO 高溫高壓經(jīng)驗(yàn) 亞太地區(qū)2 (13 ppg, BHST 300-F)MCC在南海西部海域高溫高壓井統(tǒng)計(jì) MCC在南海西部海域高溫高壓井統(tǒng)計(jì)MCC在南海西部高溫高壓井測(cè)試井統(tǒng)計(jì)匯報(bào)內(nèi)容高溫高壓鉆井液概述高溫水基鉆井液應(yīng)用簡(jiǎn)介高溫油基鉆井液應(yīng)用簡(jiǎn)介DURATH

9、ERM體系簡(jiǎn)介DURATHERM體系是麥克巴公司在全球范圍使用得最廣泛，也用得最多的聚磺類鉆井液體系，該體系抗溫能力強(qiáng)，熱穩(wěn)定性好，抗污染能力強(qiáng)。曾用于最高溫度的井達(dá)260，曾用過(guò)的最高比重達(dá)2.40。該體系有以下幾個(gè)特點(diǎn)：優(yōu)良的高溫流變性和高溫穩(wěn)定性強(qiáng)抗污染能力（水泥、CO2、鹽水、粘土等）高的固相容量限（45，2.40）較好的泥餅質(zhì)量和儲(chǔ)層保護(hù)能力符合環(huán)保要求經(jīng)濟(jì)、成熟保持較低的低固相含量和搬土含量，搬土含量隨井溫和比重的升高而降低；保持較低的流變性以獲得較低的ECD，流變性隨井溫和比重的升高而降低；抗高溫材料濃度隨井溫和比重的升高而增加；控制HTHP失水以獲得較好的泥餅質(zhì)量；保持較高的泥

10、漿堿度(pH10.5, 多余石灰量2 kg/m3)，提供適當(dāng)?shù)膲A性環(huán)境和降低酸性氣體的影響；保持泥漿中有適量的 “自由水”。DURATHERM 體系技術(shù)要點(diǎn)根據(jù)井況調(diào)整泥漿比重以保持井壁的穩(wěn)定；控制泥漿失水：中壓失水5 ml/30min., HTHP8.0 ml/30min.通過(guò)加入軟性可變性粒子SOLTEX（磺化瀝青） 、Asphasol supreme（瀝青質(zhì)封堵劑）、Resinex（有機(jī)樹脂）等和 G-Seal（石墨）、 碳酸鈣等橋堵粒子相結(jié)合形成堅(jiān)韌致密的泥餅，對(duì)滲透層加以良好的封堵；保持適度的抑制性（12%ULTRAHIB）；工程上在目的層通過(guò)控制排量，不在砂巖井段長(zhǎng)時(shí)間定點(diǎn)循環(huán)等，

11、減小對(duì)井壁的沖刷。井徑控制和井壁穩(wěn)定措施選用優(yōu)質(zhì)土（M-I Gel）配漿，通過(guò)膠液稀釋與固控清除相結(jié)合降低鉆井液中劣質(zhì)土（即鉆屑污染）含量，控制低固相含量4%；提高降失水劑和抗高溫材料的濃度，控制鉆井液高溫高壓失水8.0 ml/30min. 根據(jù)地質(zhì)提供的儲(chǔ)層物性（孔隙度、滲透率等）資料，優(yōu)選復(fù)配封堵材料，使鉆井液的封堵性更有針對(duì)性和匹配性；完鉆后，準(zhǔn)備電測(cè)的起鉆前，在裸眼段墊入以磺化瀝青(Soltex),磺化處理劑（Resinex,XP-20K， Thinsmart）和高溫聚合物（EMI-1045）等“軟性”封堵材料為主的封閉液。DF1-1-13井, MW 2.08sg, 6.5ml/3.5

12、mm DF1-1-8井, MW 1.98sg, 6.8ml/2.5mm泥餅質(zhì)量控制措施加強(qiáng)鉆井液封堵性措施:根據(jù)產(chǎn)層的孔隙度和滲透率，用軟件分析復(fù)配封堵材料，使之更具匹配性和針對(duì)性；鉆入產(chǎn)層前，加入1% CaCO3以保證泥漿具有良好的封堵性；在目的層鉆進(jìn)時(shí)如井下有滲透性漏失，則再加入2-3% 封堵材料（碳酸鈣、石墨等）進(jìn)行屏蔽暫堵；控制API濾失5ml、HTHP 濾失 8.0 ml，結(jié)合軟性可變性粒子(SOLTEX, Resinex、Asphasol supreme等)和封堵粒子（G-Seal、CaCO3等）對(duì)滲透層加以良好的封堵，形成堅(jiān)韌致密的泥餅，減少濾液對(duì)儲(chǔ)層的污染和侵入深度；加入12%

13、 ULTRAHIB提高鉆井液的抑制性并降低濾液的表面張力和界面張力以減小對(duì)儲(chǔ)層的水鎖損害；儲(chǔ)層保護(hù)措施防漏措施降低壓差（注：分析所用泥漿比重為1.98sg.）防漏措施隨鉆封堵開鉆前，向井漿加入12CaCO3（不同粒徑碳酸鈣比例根據(jù)軟件分析結(jié)果復(fù)配），保證泥漿具有隨鉆封堵的能力；鉆進(jìn)過(guò)程中，保持向循環(huán)系統(tǒng)邊鉆邊加入含粗顆粒封堵材料（Carb250 、G-Seal）的膠液，加強(qiáng)泥漿的隨鉆封堵性；鉆進(jìn)中密切觀察井眼狀況，如有漏失（3m3/hr），則提高井漿中的封堵材料濃度至3%以上以提高泥漿的封堵性，邊鉆邊觀察封堵效果，然后再?zèng)Q定下步措施；預(yù)先配好30m3的高濃度堵漏漿：預(yù)先加入14.3kg/m3

14、Carb20+28.5kg/m3 Carb 40+28.5kg/m3 Carb 250+14.3kg/m3 G-seal，（其它堵漏材料在使用前根據(jù)井漏情況再?zèng)Q定加入的類型和濃度），作好隨時(shí)堵漏的準(zhǔn)備。Duratherm鉆井液應(yīng)用性能摘要鉆井液高溫高比重下的流變性和穩(wěn)定性優(yōu)良匯報(bào)內(nèi)容高溫高壓鉆井液概述高溫水基鉆井液應(yīng)用簡(jiǎn)介高溫油基鉆井液應(yīng)用簡(jiǎn)介Versaclean 體系簡(jiǎn)介MEGADRIL vs VeasacleanFormulationMEGADRIL Formulation Onemul 15 ppbVersagel 3 ppbEcortrol 1 ppbVersaTrol HT 5 pp

15、bLime 10 ppbCaCl2 Brine 25%wtO/W ratio 85/15Barite 508.51ppbVersaclean FormilationVersaMul 8 ppbVersaCoat 8 ppbVersaWet 2 ppbVersagel 3 ppbEcortrol 1 ppbVersaTrol HT 5 ppbLime 10 ppbCaCl2 Brine 25%wtO/W ratio 85/15Barite 509.02ppb油基鉆井液基液在陸地泥漿廠配制；泥漿流變性在滿足井眼凈化的前提下盡量維持在中下限，獲得較低的ECD值。油/水比隨比重的增加和流變性調(diào)控的需要

16、而調(diào)整；嚴(yán)格失水控制（濾液必須全是油）結(jié)合防塌劑、封堵劑的使用提高泥餅質(zhì)量；性能維護(hù)上：用VERSAWET補(bǔ)充潤(rùn)濕劑的消耗；用VERSAMUL和VERSACOAT控制乳化性；維持鉆井液中有適量的多余石灰對(duì)保持乳化液的高溫穩(wěn)定性和防止電解質(zhì)發(fā)生電離有著決定性的作用，提供適當(dāng)?shù)膲A性環(huán)境和降低酸性氣體的影響。油基鉆井液技術(shù)要點(diǎn)由于油基鉆井液是強(qiáng)抑制性體系, 基本消除了井壁失穩(wěn)化學(xué)方面的因素，如出現(xiàn)井壁失穩(wěn)，主要應(yīng)是物理力學(xué)平衡的原因。因此根據(jù)井況需要適當(dāng)上提泥漿比重；通過(guò)調(diào)整油基鉆井液水相中CaCl2的濃度，使鉆井液水相的活度等于或略高于地層水的活度（Aw），使鉆井液的滲透壓大于或等于地層（頁(yè)巖）吸

17、附壓，從而防止鉆井液中的水向巖層運(yùn)移，防止頁(yè)巖地層的滲透水化。嚴(yán)格失水控制（濾液必須全是油）結(jié)合防塌劑、封堵劑的使用提高泥餅質(zhì)量；適當(dāng)?shù)丶尤敕浪鷦―YFT-II/SOLTEX/Versatrol HT）和封堵劑(CaCO3/G-seal)以加強(qiáng)泥漿的充填封堵性，提高井壁的穩(wěn)定性；工程優(yōu)化鉆具組合、避免人為因素（如開泵過(guò)猛、起下鉆過(guò)快）對(duì)井壁的機(jī)械損害，井下靜止時(shí)間較長(zhǎng)需分段循環(huán)等措施減少或避免壓力激動(dòng)。井壁穩(wěn)定措施加強(qiáng)鉆井液封堵性措施:根據(jù)產(chǎn)層的孔隙度和滲透率，用軟件分析復(fù)配封堵性材料的比例，使之更具匹配性和針對(duì)性；鉆入產(chǎn)層前，加入1% G-Seal和2-3 CaCO3以保證泥漿具有良好的封

18、堵性；進(jìn)入產(chǎn)層后，加入Carb250 和G-Seal 、Vinseal等 以加強(qiáng)泥漿的封堵性，并保持以每小時(shí)幾包的速度邊鉆邊加以補(bǔ)充被振動(dòng)篩篩出的量；嚴(yán)格控制泥漿的HTHP失水3.0 ml/30min. 獲得高質(zhì)量的泥餅；YC13-1項(xiàng)目?jī)?chǔ)層保護(hù)措施-1YC13-1項(xiàng)目?jī)?chǔ)層保護(hù)措施-2 其它儲(chǔ)層保護(hù)措施:開鉆前預(yù)先配好15方堵漏泥漿，作好隨時(shí)堵漏的準(zhǔn)備；堵漏泥漿配方為：Carbo 25050kg/m3；G-SEAL10kg/m3；VINSEAL F10kg/m3。 選用中細(xì)篩布（150180目），避免將中細(xì)顆粒的封堵材料（Carb20, Carb40等）大量篩除；采用運(yùn)轉(zhuǎn)1臺(tái)離心機(jī)結(jié)合新漿稀釋

19、的方法，控制泥漿的低固相含量海洋鉆井手冊(cè)設(shè)計(jì)允許范圍11.716.5Mpa及行業(yè)認(rèn)識(shí)行業(yè)最高鉆井壓差記錄！井身質(zhì)量?jī)?chǔ)層井段井徑質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：鉆頭直徑130%；結(jié)論：滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。YC13-1項(xiàng)目井身質(zhì)量情況其它區(qū)域OBM鉆井液性能摘錄井漏情況判斷井漏處理措施1滲透性井漏處理措施：小型漏失（5m3/hr)-LCM3(40ppb )：井漿1530m3加入28.5 kg/m3 Carb 40 + 57 kg/m3 Carb 250 + 28.5 kg/m3 G-Seal + 28.5 kg/m3 MC-Fiber（單封）井漏處理措施LCM1小型漏失（15m3/hr)：井漿1530m3加入總濃度為200k

20、g/m3的堵漏材料: Mica F （細(xì)云母）28.5 kg/m3 + Mica M （中云母）28.5 kg/3 + Mica C 粗云母）14.3 kg/m3 + Nutplug F （細(xì)果殼）28.5 kg/m3 + Nut plug M（中粒果殼）14.3 kg/m3 + Quickseal （綜合堵漏材料）28.5 kg/m3 Liquid casing F(細(xì)單封）28.5 kg/m3 Liquid casing M(中單封）28.5 kg/m3；在LCM2和LCM3堵漏時(shí)，需起出井內(nèi)鉆具，下入光鉆桿至漏失層進(jìn)行堵漏；如常規(guī)堵漏仍無(wú)效，則需考慮使用Form-A-Blok、水泥堵漏、

21、下套管封隔漏層等措施。中/大型井漏處理措施如在鉆井過(guò)程中出現(xiàn)中型或大型井漏，處理措施如下：在滿足井控的前題下適當(dāng)降低泥漿比重以降低壓差；打入由能過(guò)鉆頭水眼、井下工具等的細(xì)顆粒堵漏材料復(fù)配的堵漏漿以降低漏失；起出井內(nèi)鉆具，下入光鉆桿； （建議在初始的鉆具組合中加入堵漏循環(huán)短節(jié)Well Commander，在需要時(shí)投球打開循環(huán)短節(jié)而不需起鉆）。打入高濃度的由粗/中/細(xì)常歸堵漏材料復(fù)配的堵漏漿并適量擠入地層，然后觀察堵漏效果；如常規(guī)堵漏仍無(wú)效，則使用Form-A-Blok堵漏；如Form-A-Blok堵漏仍達(dá)不到預(yù)期效果，則采取水泥堵漏、下套管封隔漏層等措施。材料外觀： 快速失水后形成封堵泥餅： 抗溫高達(dá)177（350F) ，最高比重2.10sg； 可以通過(guò)10/32”的鉆頭水眼, 但不建議從一些井下工具（如內(nèi)部渦輪、馬達(dá)、PD等）直接 通過(guò)； 堵漏結(jié)束后，可以不需鉆頭鉆，用鉆桿就能直接沖開井筒內(nèi)