可循环泡沫钻井液研究与应用

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1、可循环泡沫钻井液研究与应用可循环泡沫钻井液研究与应用隋跃华成效华孙强纪洪涛(胜利石油管理局钻井泥浆公司研究所)摘要胜利油田的草桥,孤南,蛀西,临盘等地区的古潜山地层,连通性好,孔艨度高,裂缝,溶洞发育.钻井过程中极易发生严重的井渭,有的井甚至造成赧庹.研究了可循环泡辣钻井j葭体系.并在室内对谈体系的性能,稳定性,抗污染能力及油气层保护等性能进行了评价现场29口井的应用表明,可循环泡辣钻井j葭体系具有一定的稳定性,密度低(0.60—0.90g/c,m'),携砂性能好.解了胜利油田古潜山地层易漏问题,减少了钻井矗对油层的报害.降低了钻井成本,提高了原

2、油产量.获得了良好的经疥效益.关键词;泡沫钻井液平嚣压力钻井防止地层损害井漏胜利油田已探明的石油储量中30储存于古潜山碳酸岩,火成岩地层及低压地层中,由于储层压力系数低(小于1.00),这些储量使用目前的钻井手段难以开采.开发这些油区,必须使用充气钻井液或泡沫钻井液,而目前国内外使用的一些泡沫钻井液体系必须有配套专用设备,并且施工周期长,成本高,难以推广应用.为适应胜利油田勘探,开发低压油气层的需要,尽可能减少投入并保护好油气层,在室内研究井评价了一种可循环泡沫钻井液体系,该钻井液体系已在现场推广应用了29口井现场应用表明,可循环泡沫钻井液体系不

3、仅在钻井和完井期间能保护产层,而且消除了钻井液和完井液大量漏失而造成的浪费,更重要的是可以勘探开发以前放弃的油区,降低钻井成本,增加原油产量,提高勘探开发的综合经济效益.室内评价1.性能评价取500mL淡水,准确称取一定量的处理剂边搅拌边加入水中,在常温低速条件下,搅拌2—3h,待其充分形成稳定的三相分散体系后,测分散体系密度,发泡体积及各种常规性能,实验结果如表1所示.秦积舜高占礼(石油大学)(胜利石油管理局滨南采油厂)表1可循环泡沫钻井液的性能注:f为稳定时间I为发泡体积-泥饼厚度均为o.1~*i111由表l可以看出,随着处理剂加量的增加,可

4、循环泡沫钻井液体系的密度升高,滤失量降低,切力升高,动塑比升高,稳定性增加,而发泡体积随着处理剂加量的增加而减小.所以该处理剂的加量有一定的极限,超过最佳加量时,钻井液性能会出现异常现象,导致钻井液性能难以控制,所以在现场旋工中要根据条件,灵活调整处理剂的用量.2.处理剂加量对泡沫体系稳定性的影响可循环泡沫钻井液的稳定性取决于泡沫的稳定性,而泡沫的稳定性取决于钻井液体系的稳定以及钻井液中气泡液膜的致密程度.因此,处理剂的加量是影响可循环泡沫钻井液稳定性的重要因素.实验结果见表l.从表l可以看出,当加量为5一7%时,可循环泡沫钻井液稳定时间大于72

5、h,从而能达到较稳定的体系.因此,在现场应用时加量控制在5一7时较好.在优选出最佳加量的基础上,考察了泡沫钻井液的高温(8O一140℃)稳定性,实验结果如表2所示.由表2的数据可以看出+可循环泡沫钻井液体系具有较强的抗温能力,温度对可循环泡沫钻井液体系稳定性的影响不明显.站井建与竞井采L999丰摹L6喜摹5期.】5.表2可循环泡沫钻井液的抗沮性3.抗煤油污染在可循环泡沫钻井液中加入不同量的煤油进行污染,观察该钻井液体系的稳定性.其结果如表3所示.表3可插环.魍沫钻井液的扰煤油污染性能从表3可以看出,随着煤油的增加,可循环泡诛钻井液体系的密度,动塑

6、比不变,滤失量降低.该体系具有一定的抗煤油污染能力.4.剪切速率的影响剪切速率是影响可循环泡沫钻井液稳定性及流变性的重要因素,在不同的剪切速率下泡洙钻井液所表现出不同的性能如密度不同,发泡体积不同,稳定性不同以及流变性不同等.当剪切速率过大时,发泡快且泡沫均匀,质量好,但是在现场施工中由于受设备的制约一般不容易达到.如果剪切速率太低,对可循环泡沫钻井液不能保证有足够的冲击力,直接影响该体系的稳定性.试验结果见表4.表4剪切遮宰对可钷环泡沫钻井液体系(6)的影响?l6?丹瓶与竞丹囊?1999午摹卷摹5囊从表4可以看出,当剪切速率大时,可循环泡沫钻井

7、液的切力,塑性粘度明显升高,密度变得很低,泡沫体系更加稳定因此,在现场施工中,应尽可能保证较高的剪切速率才能获得高质量,稳定性好的泡沫钻井液体系.5.粒径分析通过剪切速率对泡沫影响的分析得出,泡沫是一种与剪切过程有关的流体,剪切速率一定时,气泡尺寸及其分布处于一种稳定状态,且泡沫粘度随泡沫质量的增强而增加.当泡沫质量较差时,粘度大小取决于泡沫质量和剪切速率;剪切速率极高时,泡沫粘度只与泡沫质量有关,此时产生的泡沫结{萄更细.在室内做泡沫的粒径分折,粒径在45—68.11范围的泡沫占70.5,粒径细小的泡沫结构悬浮能力差,粒径大的泡沫结构不稳定,悬

8、浮携带能力下降.所以可循环泡沫钻井液体系的泡沫粒径应在一定的范围内,见表5.表5可镛环泡沫钻井液泡沫扮拉径分布齄径范匿含量累计台量粒径范