鉆井液新技術(shù)匯報(匯報版)課件

2013年鉆井液新技術(shù)2013.09.11匯報人：耿鐵2013年鉆井液新技術(shù)2013.09.11匯報人：耿鐵2012-2013年中海油鉆井技術(shù)迎來了蓬勃發(fā)展的一年，深水、鹽膏層、HTHP鉆井均開始規(guī)模作業(yè)。在總公司工程技術(shù)部和各地區(qū)鉆井部的指導(dǎo)下，中海油服鉆井液技術(shù)緊跟中海油鉆井技術(shù)的發(fā)展步伐，新開發(fā)的HEM深水鉆井液、HIBDRILL復(fù)合鹽鉆井液、PDF-THERM高溫高壓鉆井液均在現(xiàn)場獲得了較好的表現(xiàn)。本次會議主要就HEM深水鉆井液和HIBDRILL復(fù)合鹽鉆井液進行技術(shù)匯報。

前言2012-2013年中海油鉆井技術(shù)迎來了蓬勃發(fā)展的一年，深水12.HIBDRILL鉆井液體系1.深水HEM水基鉆井液體系2.HIBDRILL鉆井液體系1.深水HEM水基鉆井液體系體系構(gòu)建的重點：對強活性粘土的水化抑制性低溫條件下體系的流變性防止鉆具泥包和減緩腐蝕氣體水合物的抑制HEM深水鉆井液體系1、體系的構(gòu)建及作用機理體系構(gòu)建的重點：對強活性粘土的水化抑制性HEM深水鉆井3HEM聚胺鉆井液是一種強抑制性水基鉆井液體系。體系特點：良好的低溫流變性；很強的泥頁巖抑制性；能抗不同鹽水至飽和，有效抑制氣體水合物；潤滑性好，不易發(fā)生泥包；很好的保護儲層效果；操作簡單，維護方便。HEM深水鉆井液體系1、體系的構(gòu)建及作用機理HEM聚胺鉆井液是一種強抑制性水基鉆井液體系。HEM深水鉆4主抑制劑：PF-UHIB聚胺（1）抑制泥頁巖膨脹、分散（2）降低油水界面張力；（3）抑制天然氣水合物形成；包被劑：PF-UCAP，是一種中等分子量的陽離子聚合物，抑制鉆屑分散；防泥包潤滑劑：PF-HLUB，防止鉆具泥包。以上述三大主劑為基礎(chǔ)，配合降濾失劑、流型調(diào)節(jié)劑、鹽等材料配成HEM鉆井液。HEM深水鉆井液體系1、體系的構(gòu)建及作用機理主抑制劑：PF-UHIB聚胺（1）抑制泥頁巖膨脹、分散HE56粘土水化主要存在兩種機理:一是表面水化，粘土顆粒表面吸附兩層水分子;二是當(dāng)粘土層面間距超過1×10-3μm時，由于滲透壓力和雙電層斥力所引起的滲透水化，如圖所示。因此，抑制表面水化，更要抑制粘土的滲透水化。粘土水化機理●—層間陽離子；○—水分子

黏土的表面水化和滲透水化HEM深水鉆井液體系6粘土水化主要存在兩種機理:一是表面水化，粘土顆粒7

陽離子抑制劑遷移到頁巖層表面，粘土礦物水化表面會呈現(xiàn)出負(fù)電性，這樣有利于胺基優(yōu)先吸附到粘土表面。陽離子的加入還可以通過電中和來起到抑制粘土水化膨脹分散的作用。

不帶電的高分子成分在主鏈上有足夠的親水基團，能夠優(yōu)先螯合一些陽離子（Na+等），進一步阻止水化，并且鏈上有一些疏水基團從而使水分子進不去粘土層間，進而形成較低的水化狀態(tài)。如圖2：

聚胺抑制劑機理抑制機理示意圖2

3抑制機理示意圖1

HEM深水鉆井液體系7陽離子抑制劑遷移到頁巖層表面，粘土礦物水化表面會呈聚胺具有獨特分子結(jié)構(gòu)能夠?qū)φ惩辆鸷芎玫墓潭ㄗ饔?，因而能破壞粘土的水化結(jié)構(gòu)，顯著降低粘土從周圍水相中吸收水份的趨勢。1.陽離子遷移到粘土表面屏蔽負(fù)電荷，減少排斥和膨脹；2.不帶電但含有大量親水基團能螯合沒有被取代的陽離子，以防止水化；3.在低水化狀態(tài)下，兩頭的胺基通過吸附在粘土片層的底部和頂部，把其拉緊（pintheclaylayerstogether）；4.陽離子抑制劑通過陽離子交換取代水化的鈉離子。HEM深水鉆井液體系聚胺具有獨特分子結(jié)構(gòu)能夠?qū)φ惩辆鸷芎玫墓潭ㄗ饔?，因而能?機理分析——XRD（25℃）聚胺-MMT層間距的變化（25℃）MI-MMT層間距的變化從XRD曲線可以看出，兩種聚胺均能進入粘土的晶層，從而可以阻止水分的進入，防止泥頁巖的膨脹。HEM深水鉆井液體系機理分析——XRD（25℃）聚胺-MMT層間距的變化（259聚胺抑制性能評價

聚胺PF-UHIB對膨潤土的抑制量高，抑制性能好。HEM深水鉆井液體系聚胺抑制性能評價聚胺PF-UHIB對膨潤土的抑10控制低溫流變性；好的低溫流動性防止鉆井液糊篩跑漿。低分子量包被劑PF-UCAPHEM深水鉆井液體系控制低溫流變性；低分子量包被劑PF-UCAPHEM深水鉆井11防泥包潤滑劑PF-HLUBHEM深水鉆井液體系防泥包潤滑劑PF-HLUBHEM深水鉆井液體系12材料功能加量PF-UHIB主抑制劑2~3%PF-HLUB包被劑1~2%PF-UCAP防泥包潤滑劑0.6~0.9%NaCl水合物抑制劑5%至飽和KCl抑制劑按需要加PF-FLOTRAL降濾失劑1.0~2.0%HEM鉆井液配方HEM深水鉆井液體系2、體系性能評價材料功能加量PF-UHIB主抑制劑2~3%PF-HLUB包被132、體系性能評價（SG=1.095）溫度Φ600/Φ300Φ6/Φ3GelPa/PaPVmPa·sYPPapH4℃60/407/6

20109.58℃54/377/6

17109.515℃52/366/5

16109.525℃45/326/53/4139.59.540℃39/285/4

118.59.550℃37/275/4

108.59.5（1）溫度影響HEM深水鉆井液體系2、體系性能評價（SG=1.095）溫度Φ600Φ6/Φ3G14YieldPoint,YP6-and3-rpmreadings10-minuteGelStrengthGoodholecleaningHighECDLowECDPoorholecleaningGoodholecleaningLowECDObjectiveHEM深水鉆井液體系YieldPoint,YPGoodholeHighLo15鉆井液在不同溫度下變化平穩(wěn)鉆井液YP隨溫度的變化3轉(zhuǎn)讀數(shù)隨溫度的變化HEM深水鉆井液體系鉆井液在不同溫度下變化平穩(wěn)鉆井液YP隨溫度的變化3轉(zhuǎn)讀數(shù)隨溫16HEM深水鉆井液體系HEM深水鉆井液體系17（2）溫度、壓力對流變性影響

HEM體系粘溫曲線HEM體系低溫壓粘曲線（3.5-3.8℃）HEM深水鉆井液體系（2）溫度、壓力對流變性影響HEM體系粘溫曲線HEM體系低18（3）NaCl、乙二醇對性能影響溫度壓力PsiΦ600Φ300Φ6Φ3AVmPa·sPVmPa·sYPPa3℃01521072926764531110015310829267645322100154109282577453230001541102725774433400015611026247846325200154108242277463115℃012185272561362525℃01007226255028221100101732625502822200010273252451292231001037325245230224100103732423523022500010373242352302215%NaCl

＋15%乙二醇HEM深水鉆井液體系（3）NaCl、乙二醇對性能影響溫度壓力Φ600Φ30019（4）體系抑制性評價HEM深水鉆井液體系（4）體系抑制性評價HEM深水鉆井液體系20常溫防膨率，%96.6

HTHP防膨率，%85.8HEM深水鉆井液體系常溫防膨率，%96.6HTHP防膨率，%85.8HEM深21水基鉆井液HEM體系的水合物抑制能力（1.2SG）：水合物抑制的處理劑當(dāng)加入20％的氯化鈉和15％的乙二醇。20MPa:<0.26℃（5）水合物的抑制HEM深水鉆井液體系水基鉆井液HEM體系的水合物抑制能力（1.2SG）：20MP22使用軟件模擬計算LH29-2-2井水合物抑制9%NaCl

＋5%KCl本井作業(yè)條件8.5Mpa5℃水合物區(qū)非水合物區(qū)HEM深水鉆井液體系使用軟件模擬計算LH29-2-2井水合物抑制9%NaCl＋23本井作業(yè)條件8.5Mpa5℃水合物區(qū)非水合物區(qū)

以LH29-2-2井為例，鉆井液中加入9%NaCl和5%KCl，防止水合物生成。HEM深水鉆井液體系3.3水合物預(yù)防措施本井作業(yè)條件水合物區(qū)非水合物區(qū)以LH29-224鈣土污染前后體系A(chǔ)V（6）體系抗鈣土污染性能鈣土污染前后體系YPHEM深水鉆井液體系鈣土污染前后體系A(chǔ)V（6）體系抗鈣土污染性能鈣土污染前后體系25水泥染前后體系A(chǔ)V（7）體系抗水泥污染性能水泥污染前后體系YPHEM深水鉆井液體系水泥染前后體系A(chǔ)V（7）體系抗水泥污染性能水泥污染前后體系Y26巖心號氣測滲透率Kgmd污染前滲透率Ko，md污染后滲透率Koˊmd滲透率恢復(fù)值%214218.6549.2143.3588.1012417.367.126.0785.25（8）儲層保護評價實驗HEM深水鉆井液體系巖心號氣測滲透率Kgmd污染前滲透率污染后滲透率Koˊmd27HEM鉆井液最高抗溫可達(dá)160℃。（9）抗溫性能評價HEM深水鉆井液體系HEM鉆井液最高抗溫可達(dá)160℃。（9）抗溫性能評價28（10）HEM低溫過篩能力HEM深水鉆井液體系（10）HEM低溫過篩能力HEM深水鉆井液體系29井名水深,m泥線溫度,℃井深,mDHAT,℃LH26-2-15438.7400162LH29-2-27425271034LH33-1-16005342640HEM深水鉆井液體系3.HEM鉆井液現(xiàn)場應(yīng)用簡述井名水深,m泥線溫度,℃井深,mDHAT,℃LH26-2-130名稱LH26-2-1LH29-2-2LH33-1-1設(shè)計性能實際性能實際性能實際性能密度(g/cm3)1.08~1.141.10~1.141.11~1.141.12~1.14粘度(s/qt)45~6045~5845~6250~68PV(mPa.s)<3018~2615~2820~30YP(Pa)10-147~216~1410~17φ6/φ38~12/6~108~12/6~106~9/5~85~9/4~7FLAPI(ml/30min)<63.5~5.83.4~8.03.0~4.5pH值9~109.5109.5MBT<3016~180~8.50~11.2HEM深水鉆井液體系3.HEM鉆井液現(xiàn)場應(yīng)用簡述名稱LH26-2-1LH29-2-2LH33-1-1設(shè)計性能31LH29-2-2井12-1/4“井段性能HEM深水鉆井液體系LH29-2-2井12-1/4“井段性能HEM深水鉆井液體32LH29-2-2井12-1/4“井段性能HEM深水鉆井液體系LH29-2-2井12-1/4“井段性能HEM深水鉆井液體33HEM深水鉆井液體系3.HEM鉆井液現(xiàn)場應(yīng)用簡述HEM深水鉆井液體系3.HEM鉆井液現(xiàn)場應(yīng)用簡述34HEM深水鉆井液體系LH33-1-1井井徑曲線HEM深水鉆井液體系LH33-1-1井井徑曲線35HEM水基鉆井液體系，通過三口深水井的現(xiàn)場作業(yè)來看,HEM體系具有以下特點：對泥頁巖具有很好的抑制性、低溫流變性井眼清潔效果好良好的井壁穩(wěn)定性體系材料加量少，易維護。HEM深水鉆井液體系4小結(jié)HEM水基鉆井液體系，通過三口深水井的現(xiàn)場作業(yè)來看,HEM體361.深水HEM水基鉆井液體系2.HIBDRILL復(fù)合鹽鉆井液體系1.深水HEM水基鉆井液體系2.HIBDRILL復(fù)合鹽鉆井液37HIBDRILL鉆井液2011.32011.122012.52013.12013.4BZ21-2-1(渤?？茖W(xué)探索井）渤海油田再優(yōu)快項目-QK18-1油田伊拉克米桑油田緬甸C2區(qū)塊東海平湖BA6S搶險HIBDRILL復(fù)合鹽鉆井液體系HIBDRILL鉆井液2011.32011.122012.538HIBDRILL鉆井液HIBDRILL鉆井液是油田化學(xué)事業(yè)部具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的低活度雙作用膜鉆井液體系,該鉆井液體系同時具有解決易坍塌泥頁巖地層、巨厚鹽膏層、壓力虧空地層鉆井問題的能力，并取得了良好的效果。重晶石加重最大鉆井液密度可以達(dá)2.6s.g.抗鹽能力強（各種飽和鹽水及復(fù)合鹽水均可配漿）封堵能力可承壓超過20MPaHIBDRILL復(fù)合鹽鉆井液體系HIBDRILL鉆井液HIBDRILL鉆井液是油田化學(xué)事業(yè)部39完成了從海上到陸地，從國內(nèi)到國外42口高難度井的現(xiàn)場應(yīng)用HISTORY:使用時間區(qū)塊井號2011.2BZ34-4-52011.3KL6-4-42011.3BZ21-2-1(科探井)2011.4QK18-2E油田3口井2011.8BZ34-4P3S42011.9KL20-2-1(探井)2011.9BZ25-1A油田4口井2011.12緬甸C1區(qū)塊3口井2012.2JZ25-1-A油田（11口井）2012.2KL2-1-2（探井）2012.3BZ8-4-2（探井）2012.5伊拉克米桑油田（7口井）2012.6JZ16-2S-1（探井）2013.4QK18-1油田(6口井）HIBDRILL復(fù)合鹽鉆井液體系完成了從海上到陸地，從國內(nèi)到國外42口高難度井的現(xiàn)場應(yīng)用HI40HIBDRILL鉆井液核心技術(shù)：利用特殊的改性聚合物、復(fù)合有機鹽、黃原膠配合，形成氫鍵，靜態(tài)時纏結(jié)點增加形成結(jié)構(gòu)，同時合適的離子吸附在STERN層降低ζ電位.使鉆井液具有較高的切力，流動時產(chǎn)生分子間解旋作用，具有很低的粘度。利用空間位阻作用形成低粘高切強觸變性的結(jié)構(gòu)1、高密度鉆井液粘度控制技術(shù)保證鉆井液在高密度下有良好的流態(tài)，長時間靜止井筒鉆井液而無密度差，減小了井漏的風(fēng)險。在2.27s.g.時鉆井液粘度低于50秒。HIBDRILL復(fù)合鹽鉆井液體系HIBDRILL鉆井液核心技術(shù)：利用特殊的改性聚合物、復(fù)合有4142公司MWFVPVYPΦ6/Φ3FLMBTpHg/cm3

smPa.sPamLg/LCOSL2.21412977/63.35.78.5威德福2.21684686/54.8178.5中石油2.197351115/44.8268.5M-I湛江1.826939108/74.2288.5HIBDRILL鉆井液核心技術(shù)：1、高密度鉆井液粘度控制技術(shù)HIBDRILL復(fù)合鹽鉆井液體系42公司MWFVPVYPΦ6/Φ3FLMBTpHg/cm3HIBDRILL體系的綜合評價----加重實驗密度熱滾AVmPa.sPVmPa.sYPPaФ6/Ф3GELPa/PaAPIFLmlHTHPmlPH2.2SG滾前403289/72/6滾后4434108/62/51.69.210.02.3SG滾前433588/62/5.5滾后49.5418.58/62/71.6910.02.4SG滾前533768/62/6滾后564799/53/82.410.810.02.5SG滾前544778/62/7滾后575078/53/112.410.810.02.6SG滾前555059/72/6滾后585088/64/132.410.810.0HIBDRILL復(fù)合鹽鉆井液體系HIBDRILL體系的綜合評價----加重實驗密度熱滾AV43442、抑制多種無機鹽溶解的技術(shù)采用無機鹽與有機鹽復(fù)配的方式，并優(yōu)選配比，使多種無機鹽在復(fù)合鹽水中均不溶解。樣品種類分散介質(zhì)HIBDRILL基礎(chǔ)鹽水NaCl飽和鹽水NaCl不溶不溶CaSO4不溶溶解Na2SO4不溶微溶MgSO4不溶溶解CaCl2不溶不溶MgCl2不溶微溶NaNO3不溶溶解Ca(N03)2不溶微溶Mg(N03)2不溶溶解HIBDRILL鉆井液核心技術(shù)：HIBDRILL復(fù)合鹽鉆井液體系442、抑制多種無機鹽溶解的技術(shù)樣品種類分散介質(zhì)HIBDRIKL11-2-2井利用HIBDRILL鉆出的鹽鉆屑HIBDRILL鉆井液核心技術(shù)：2、抑制多種無機鹽溶解的技術(shù)不僅在室溫，在水的亞臨界狀態(tài)下同樣不溶解，有效避免鹽的重結(jié)晶。（通過化學(xué)手段彌補溫度對水氫鍵的破壞）HIBDRILL復(fù)合鹽鉆井液體系KL11-2-2井利用HIBDRILL鉆出的鹽鉆屑HIBDR45HIBDRILL鉆井液核心技術(shù)：3、井壁穩(wěn)定的技術(shù)化學(xué)：通過強抑制減緩泥巖水化，通過鉆井液低活度高半透膜效率達(dá)到離子的活度平衡物理：通過強封堵阻止濾液侵入在BZ34-4-5井實際測壓表明，體系可承壓20MPa！HIBDRILL復(fù)合鹽鉆井液體系HIBDRILL鉆井液核心技術(shù)：3、井壁穩(wěn)定的技術(shù)化學(xué)：通過4647改變流體流動方向，增強巖石強度，提高地層穩(wěn)定性SPE28309、SPE37263等滲透驅(qū)動力公式：HIBDRILL鉆井液核心技術(shù)：HIBDRILL復(fù)合鹽鉆井液體系47改變流體流動方向，增強巖石強度，提高地層穩(wěn)定性SPE2848

滲透壓動態(tài)模擬過程48

滲透壓動態(tài)模擬過程49無有效封堵（力的傳遞、能量損失）PMPP49無有效封堵（力的傳遞、能量損失）PMPP50有效封堵（半透膜、延緩力的傳遞、減弱能量損失）PMPPPP50有效封堵（半透膜、延緩力的傳遞、減弱能量損失）PMPPP51良好的造壁性常溫API1.6ml的泥餅

120℃HTHP7.2ml的泥餅

該體系在井底靜止溫度170℃，井底循環(huán)溫度123℃，井口返出溫度64℃的環(huán)境下，鉆井液常溫API失水能控制在1.6ml，120℃高溫高壓失水可降至7.2ml。常溫API失水給壓后瞬時失水，迅速形成泥餅，而且泥餅質(zhì)量薄而韌。1、HIBDRILL體系在渤?？铺骄畱?yīng)用效果HIBDRILL復(fù)合鹽鉆井液體系51良好的造壁性常溫API1.6ml的泥餅120℃H

8-1/2”井段采用HIBDRILL鉆井液體系，總周期24天，不僅在東二段起下鉆沒有任何阻掛現(xiàn)象，而且在易塌的灰?guī)r玄武巖和安山玄武巖井段起下鉆也沒有問題。充分證明了HIBDRILL鉆井液體系能很好的起到穩(wěn)定井壁作用，有良好的防塌性。1、HIBDRILL體系在渤?？铺骄畱?yīng)用效果HIBDRILL復(fù)合鹽鉆井液體系8-1/2”井段采用HIBDRILL鉆井液體系，總周期2452MWg/cm3FVsAVmPa.sPVmPa.sYPPaΦ6/Φ3GelPa/PaFLmLMBTg/LpH2.2141362977/63/5.53.35.78.52.2141423399/84/52.65.78.52.275254411311/105/131414.38.52.286260421817/137/189.81782.286680611921/188/199.6178AG-24井2、HIBDRILL體系在伊拉克應(yīng)用效果HIBDRILL復(fù)合鹽鉆井液體系MWFVAVPVYPΦ6/Φ3GelFLMBTpH2.21453目前已經(jīng)結(jié)束井鉆進過程中掉片比weatherford井已經(jīng)明顯減少。Weatherford鉆屑COSL鉆屑2、HIBDRILL體系在伊拉克應(yīng)用效果HIBDRILL復(fù)合鹽鉆井液體系Weatherford鉆屑COSL鉆屑2、HIBDRIL54AGCS23井創(chuàng)48.81天最短單井建井周期記錄！12?”井眼與威德福時效對比

天HIBDRILL復(fù)合鹽鉆井液體系A(chǔ)GCS23井創(chuàng)48.81天最短單井建井周期記錄！12?”55563、HIBDRILL體系在緬甸C2區(qū)塊應(yīng)用效果原強抑制鉆井液浸泡24h的塌快碎裂HIBDRILL鉆井液浸泡72h未破裂井號鉆井液體系井深m鉆井周期/天迎春-1強封堵KCl/PHPA242064迎春-2HIBDRILL196637迎春-3HIBDRILL245640迎賓-1HIBDRILL256337HIBDRILL復(fù)合鹽鉆井液體系563、HIBDRILL體系在緬甸C2區(qū)塊應(yīng)用效果原強抑制鉆5657迎春1井（未用本體系）電測困難，阻卡嚴(yán)重，2井電測6趟順利，3井電測7趟順利井徑規(guī)則程度大幅改善3、HIBDRILL體系在緬甸C1區(qū)塊應(yīng)用效果HIBDRILL復(fù)合鹽鉆井液體系57迎春1井（未用本體系）電測困難，阻卡嚴(yán)重，2井電測6趟順574、HIBDRILL體系在QK18-1渤海再優(yōu)快鉆井中的效果主要目的層沙二段地層虧空嚴(yán)重，根據(jù)現(xiàn)場最新測壓數(shù)據(jù)的出地層壓力系數(shù)0.685。鉆井液選用HIBDRILL作為8-1/2”井段鉆井液體系?，F(xiàn)場完成4口井，設(shè)計工期34.6天，實際完成23.43天。節(jié)約11.17天。最快建井周期從18.81天提高到9.03天，平均建井周期12.36天完鉆井井號完鉆井深

（m）井段作業(yè)周期

（d）鉆井時間

（h）鉆井生產(chǎn)

時效（%）QK18-1-P103426.008.0