CN105909193B

CN105909193B - 一种碳酸钾聚醚醇钻井液的现场处理工艺

Info

Publication number: CN105909193B
Application number: CN201610440864.4A
Authority: CN
Inventors: 宋碧涛; 徐浩; 王媛媛; 何竹梅; 薛芸
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Jiangsu Oilfield Co
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Jiangsu Oilfield Co
Priority date: 2016-06-20
Filing date: 2016-06-20
Publication date: 2018-10-09
Anticipated expiration: 2036-06-20
Also published as: CN105909193A

Abstract

本发明涉及油气田开采技术领域内一种碳酸钾聚醚醇钻井液的现场处理工艺，包括混合调整、性能维护、油层保护、完井准备阶段；混合调整阶段，当钻至易造浆井段，在钻井液的地面循环储罐配置大分子聚合物胶液时，同时配加0.5%的聚醚醇；钻至造斜井段时，向地面循环储罐的钻井液中加入1%聚醚醇，使钻井液中聚醚醇的质量百分比为1.5%，再按循环周补充聚醚醇，使钻井液中聚醚醇中浓度为1.5%—2%；钻至下部泥页岩易垮塌井段时，向钻井液中加入碳酸钾和聚醚醇，使循钻井液中碳酸钾与聚醚醇的质量百分比分别达到1.0%和2.5%，再按循环周补充碳酸钾和聚合醇。本发明的现场处理工艺，可提高钻井液润滑防卡、抑制防塌效果，并有利于环境保护，降低劳动强度，实现节能环保。

Description

一种碳酸钾聚醚醇钻井液的现场处理工艺

技术领域

本发明涉及油气田开采技术领域，特别涉及一种碳酸钾聚醚醇钻井液的现场处理工艺。

背景技术

近年来，我国石油勘探开发逐渐向深层隐蔽非常规方面发展。钻遇泥页岩地层易发生地层垮塌，受地面条件以及勘探目的需要，钻井施工难度增大，要求钻井液具有良好的润滑防卡、抑制防塌性能，同时环保要求严格，投资成本压缩。

现行钻井液抑制防塌预处理受现场处理工艺局限，配制聚合物胶液时，会造成大量聚合物成团，影响钻井液抑制性能，同时聚合物消耗量大，造成钻井成本上升；而沥青类防塌剂形态成粉末状，随风极易扩散，配加时对人员及环境会造成一定程度伤害；预探井、评价井中使用的防塌剂，多数荧光超标，影响测录井施工，不利于油气发现。

发明内容

本发明针对现有技术中钻井液抑制防塌预处理现场工艺的不足，提供一种碳酸钾聚醚醇钻井液的现场处理工艺，以提高钻井液润滑防卡、抑制防塌效果，并有利于环境保护，降低劳动强度，实现节能环保。

本发明的目的是这样实现的，一种碳酸钾聚醚醇钻井液的现场处理工艺，包括混合调整、性能维护、油层保护、完井准备阶段；具体为，所述混合调整阶段，当钻至易造浆井段，在钻井液的地面循环储罐配置大分子聚合物胶液时，同时配加0.5%的聚醚醇；钻至造斜井段时，向地面循环储罐的钻井液中加入1%聚醚醇，使钻井液中聚醚醇的质量百分比为1.5%，再按循环周补充聚醚醇，使钻井液中聚醚醇中浓度为1.5%—2%；钻至下部泥页岩易垮塌井段时，向钻井液中加入碳酸钾和聚醚醇，使循钻井液中碳酸钾与聚醚醇的质量百分比分别达到1.0%和2.5%，再按循环周补充碳酸钾和聚合醇；所述性能维护阶段，钻进易造浆井段时，每钻进100±1m，加入50kg大分子聚合物和5kg聚醚醇；钻进造斜井段，每钻进100±1m，加入100kg聚醚醇；钻进泥页岩易垮塌井段，每钻进100±1m，加入碳酸钾50kg和聚醚醇200kg；所述油层保护阶段进入储层前50m，保持钻井液中聚醚醇的质量百分比为2%-2.5%，并配加1.5%-2%超细钙；所述完井准备阶段，电测和下套管前根据井筒润滑防卡及井壁稳定需要，向钻井液中添加质量比为1%-3%聚醚醇，当完井作业通井循环期间井下有垮塌物时，向钻井液中添加质量比小于或等于1%的碳酸钾。

本发明现场处理的钻井液体系中，聚醚醇作为一种表面活性剂，向聚合物逐渐溶解的溶液中，加入少量表面活性剂后，聚合物成团现象基本消失。主要是表面活性剂的以下功效发挥了作用：①增溶作用，表面活性剂一端是疏水基团，一端是亲水基团，其分子进入水中后，疏水基团就会朝向空气端，亲水基向下，这样可以降低溶液的表面张力。当溶液表面的表面活性剂达到饱和之后，表面活性剂会在溶液中形成胶束，胶束的外面是亲水基，内部是疏水基，有机物质由于具有疏水性，因此他们会进入胶束中，从而增大了溶液中物质的溶解度。②相转移催化作用，在两相反应体系中，最先在两相界面发生且速度较慢，加入表面活性剂后，使反应物从一相转移到另一相中，促进体系中溶液相互溶解，使非均相变为均相，加快反应进行。③聚醚醇浊点效应，在浊点温度之下主要表现其抑制粘土水化分散作用，在浊点温度之上，聚醚醇从溶液中析出，形成油相液滴吸附在钻具表面，并参与形成泥饼，增加了泥饼的极压润滑性，主要表现其润滑作用和封堵防塌作用。④碳酸钾作为一种无机抑制剂，提供K⁺，而K⁺的直径与硅氧四面体的六角环的直径相等，恰好镶嵌在硅氧四面体的六角环中，导致易水化的泥页岩呈较好的惰性，从而降低泥页岩的水化分散。

现有的现场处理工艺中，混合调整阶段，钻至易造浆井段，直接配制大分子聚合物胶液，聚合物容易大量成团，影响钻井液抑制性能，并增加聚合物使用量；造斜井段，按惯例直接混入植物油，井斜>45°时，钻井液中混入8%-10%的原油，造成环保压力极大；下部泥页岩易垮塌井段，按惯例直接添加沥青类防塌剂，粉尘效应以及荧光级别高，造成环境污染和不利于油气发现。本发明的混合调整阶段的现场处理工艺的效果为：根据不同地层特点现场配制调整大分子聚合物胶液的成份，添加适量的聚醚醇，使钻井液中聚合物成团明显减少，有效提高聚合物使用效率，流变性能易控制；并且润滑防卡、抑制防塌效果好，简化现场钻井液配方，减少处理剂使用量，降低劳动强度，节约钻井成本。现有技术中在性能维护阶段，钻进易造浆井段时，每钻进100±1m，加入80-100kg大分子聚合物；钻进造斜井段时，每钻进100±1m，加入200-300kg植物油，井斜>45°时，加入5-8t原油；泥页岩易垮塌井段，每钻进100±1m，加入400-600kg沥青类防塌剂和200-400kg有机硅腐殖酸钾；其不足之处是:聚合物成团，使用率低；润滑性能不显著，流变性能不易控制；荧光级别高，影响测录井施工；增加施工费用及难度。本发明的性能维护阶段，按不同地层特点，适时补加钻井液的成分，实现钻进时润滑性能好，流变性能稳定，抑制防塌性能强，简化钻井液配方，使得相关处理剂用量减少，费用减少，维护简便。现有技术中油层保护阶段一般是: 进入储层加入沥青类防塌剂和超细碳酸钙。不足之处是：大多沥青类防塌剂荧光超标，不利于油气发现。而本发明中，进入储层前50m，保持聚醚醇占钻井液的质量百分比为2.5%，并配加1.5%-2%粒度为1—80μm的超细钙，更有利于油气发现。现行的完井准备阶段中，电测和下套管前按惯例每次都混入植物油和沥青类防塌剂，不足之处是:植物油和沥青类防塌剂加量偏高，不利用环保和节约。而本发明中电测和下套管前根据井筒润滑防卡及井壁稳定需要，决定是否添加聚醚醇和碳酸钾，本发明可避免碳酸钾和聚醚醇用量过多，从而节约添加用量，降低添加成本。因此，本发明的钻井液抑制防塌预处理现场工艺，适用于现有常用水基钻井液体系，钻进过程中，将大分子聚合物胶液与聚醚醇在不同的地层适量配合使用，有效减少聚合物成团；以聚醚醇作为润滑剂的施工井托压现象少，钻压传递到位，破岩效率高，便于机械钻速提高:碳酸钾与聚醚醇配合使用，抑制防塌性能增强，体系无荧光，返出砂样清晰，便于录井施工，有利于油气发现；现场施工操作方便、维护简化、劳动强度降低、有利于环境保护。

进一步的，所述混合调整阶段，钻至易造浆井段时，需调整钻井液润滑防塌性能，其中钻井液中膨润土含量为30-50g/l,粘切降低至PV为12-20mPa.s,动切力 YP为3-8Pa。

为进一步改进润滑和防塌性能，所述完井准备阶段，电测和下套管前，当完井液润滑性能不足时，井下提升摩阻以及转盘扭矩比正常值增大30%-50%，向钻井液中配加1%聚醚醇；比正常值增大50%以上，向钻井液中配加2%聚醚醇；当完井作业通井循环期间井下有垮塌物，垮塌物直径在0.5-1cm时，向钻井液中加入0.5%碳酸钾和2%聚醚醇；垮塌物直径在1cm以上，向钻井液中加入1%碳酸钾和3%聚醚醇。

具体实施方式

下面结合某口井具体实施工艺对本发明的现场施工艺做进一步描述。

工程概况

本井一开采用φ425mm钻头钻至86m，下入φ339.7mm表套；二开采用φ311.1mm钻头钻至1125m，下入φ244.5mm技套；三开采用复式井眼，先采用φ222.2mm钻头钻至1796.16m，后采用φ215.9mm钻头钻至3700m，完井作业顺利。

钻井液实施工艺

一开采用清水钻进。

二开采用4%-5%预水化16-24h坂土浆钻进，钻至易造浆井段前，润土含量控制在30-50g/l,粘切降低至PV为12-20mPa.s, YP为3-8Pa，在地面储罐中加入大分子聚合物胶液转化为聚合物钻井液体系，胶液按0.5%大分子聚合物配制，并加入0.5%聚醚醇,提高钻井液抑制性能，防止地层造浆。性能维护过程中，每钻进100±1m，加入50kg大分子聚合物和5kg聚醚醇。

三开定向前，一次性向聚合物钻井液中加入质量为钻井液量1%的聚醚醇，使钻井液中的聚醚醇的质量含量达到1.5%，提高钻井液润滑防卡性能。性能维护过程中，每钻进100±1m，加入100kg聚醚醇，含量不超过2%。

进入泥页岩易垮塌井段，一次性向聚合物钻井液中加入0.5%碳酸钾和2%聚醚醇，提高钻井液防塌性能。性能维护过程中每钻进100±1m，加入碳酸钾50kg和聚醚醇200kg。

进入储层前50m全面清砂，一次性向聚合物钻井液中补加聚醚醇，使钻井液中聚醚醇的质量含量达到2.5%，并配加钻井液质量1.5%粒度为1—80μm的超细钙，做好储层保护工作。

完钻前50m调整好钻井液性能，充分的循环钻井液，循环时井下提升摩阻为16t，比正常值增大30%，向钻井液中配加1%聚醚醇，循环两周后提升磨阻下降至12t，做好电测和下套管准备。

根据该井钻井资料统计分析，该现场实施工艺，现场钻井液性能易于维护，返砂正常，润滑防塌性能强，上提摩阻10-12t，井下基本无垮塌掉块，全井平均井径扩大率7.2%，电测一次到底。与对比井平均指标相比，油层井段平均井径扩大率明显降低，平均钻井周期44.3d，比邻井平均钻井周期缩短3.8d；本井机械钻速8.32m/h，比邻井平均机械钻速提高15.9%。一系列的对比数据表明，本发明对现场钻井提速提效有显著效果。

Claims

1.一种碳酸钾聚醚醇钻井液的现场处理工艺，包括混合调整、性能维护、油层保护、完井准备阶段；其特征在于：

所述混合调整阶段，当钻至易造浆井段，在钻井液的地面循环储罐配置大分子聚合物胶液时，同时配加0.5%的聚醚醇；钻至造斜井段时，向地面循环储罐的钻井液中加入1%聚醚醇，使钻井液中聚醚醇的质量百分比为1.5%，再按循环周补充聚醚醇，使钻井液中聚醚醇浓度为1.5%—2%；钻至下部泥页岩易垮塌井段时，向钻井液中加入碳酸钾和聚醚醇，使循钻井液中碳酸钾与聚醚醇的质量百分比分别达到1.0%和2.5%，再按循环周补充碳酸钾和聚合醇；

所述性能维护阶段，钻进易造浆井段时，每钻进100±1m，加入50kg大分子聚合物和5kg聚醚醇；钻进造斜井段，每钻进100±1m，加入100kg聚醚醇；钻进泥页岩易垮塌井段，每钻进100±1m，加入碳酸钾50kg和聚醚醇200kg；

所述油层保护阶段进入储层前50m，保持钻井液中聚醚醇的质量百分比为2%-2.5%，并配加1.5%-2%粒度为1—80μm的超细钙；

所述完井准备阶段，电测和下套管前根据井筒润滑防卡及井壁稳定需要，向钻井液中添加质量比为1%-3%聚醚醇，当完井作业通井循环期间井下有垮塌物时，向钻井液中添加质量比小于或等于1%的碳酸钾。

2.根据权利要求1所述的碳酸钾聚醚醇钻井液的现场处理工艺，其特征在于，所述混合调整阶段，钻至易造浆井段时，需调整钻井液润滑防塌性能，其中钻井液中膨润土含量为30-50g/l,粘切PV为12-20mPa.s,动切力 YP为3-8Pa。

3.根据权利要求2所述的碳酸钾聚醚醇钻井液的现场处理工艺，其特征在于，所述完井准备阶段，电测和下套管前，当完井液润滑性能不足时，井下提升摩阻以及转盘扭矩比正常值增大30%-50%，向钻井液中配加质量比为1%聚醚醇；当井下提升摩阻以及转盘扭矩比正常值增大50%以上，向钻井液中配加质量比2%聚醚醇；当完井作业通井循环期间井下有垮塌物，垮塌物直径在0.5-1cm时，向钻井液中加入质量比为0.5%碳酸钾和2%聚醚醇；垮塌物直径在1cm以上，向钻井液中加入质量比为1%碳酸钾和3%聚醚醇。