發(fā)布時(shí)間：2020-02-11 20:17

【摘要】：泥頁巖微裂縫發(fā)育,微裂縫寬窄不等,形狀多變不規(guī)則,導(dǎo)致鉆井過程中泥頁巖地層易出現(xiàn)井壁失穩(wěn)問題,為此,提出了全固相粒度優(yōu)化+多元協(xié)同封堵技術(shù),通過對鉆井液自身的固相粒度及需添加的暫堵劑的粒度進(jìn)行優(yōu)化,并對膠乳瀝青、納米乳液和鋁基聚合物等3種封堵材料進(jìn)行復(fù)配,以期達(dá)到多元協(xié)同封堵泥頁巖微裂縫的目的。室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明,粒度優(yōu)化后的鉆井液API濾失量由4.8mL降為3.2mL,高溫高壓濾餅的抗剪切強(qiáng)度系數(shù)為0.74,巖心動(dòng)濾失量顯著降低。全固相粒度優(yōu)化+多元協(xié)同封堵技術(shù)在渤海某油田和勝利油田多口井進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用,優(yōu)化后的微裂縫封堵鉆井液高溫高壓濾失量顯著降低,成功鉆穿大段含油泥頁巖,未發(fā)生井下故障。室內(nèi)試驗(yàn)與現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明,全固相粒度優(yōu)化+多元協(xié)同封堵技術(shù)能顯著提高泥頁巖地層的井壁穩(wěn)定性,為同類型地層水平井的安全快速鉆進(jìn)提供技術(shù)借鑒。
【圖文】：

第４５卷第３期于雷等．微裂縫發(fā)育泥頁巖地層井壁穩(wěn)定技術(shù)研究與應(yīng)用聚物＋３．０％極壓潤滑劑。３．１粒度分布優(yōu)化Ｗ７井鉆井液基本性能測試結(jié)果表明，其ＡＰＩ中壓濾失量為４．８ｍＬ，固相含量為１２％。利用Ｗｉｎｎｅｒ２００５Ａ型激光粒度分析儀對其粒度分布進(jìn)行測定，結(jié)果見圖１。圖１Ｗ７井鉆井液優(yōu)化前的固相粒度分布曲線Ｆｉｇ．１ＳｏｌｉｄｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅｂｅｆｏｒｅｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｆｌｕｉｄｕｓｅｄｉｎＷｅｌｌＷ７根據(jù)理想充填理論，先利用目標(biāo)地層的最大滲透率計(jì)算儲(chǔ)層的最大孔喉直徑，然后在粒度分布曲線上確定一條基線，將鉆井液的粒度分布曲線看作一種固相顆粒的粒度分布曲線，選擇不同粒度的超細(xì)碳酸鈣進(jìn)行復(fù)配，使其粒度分布曲線與基線接近，越接近封堵效果越好［１９－２０］。根據(jù)暫堵劑顆粒粒徑分布優(yōu)選軟件計(jì)算結(jié)果，確定添加粒度１５００目和２５００目的２種超細(xì)碳酸鈣，二者比例為１∶２，在鉆井液中的加量為５％。同時(shí)，為了提高封堵效果，鉆井液中添加納米乳液、膠乳瀝青和鋁基聚合物３種封堵材料。優(yōu)化后的Ｗ７井鉆井液配方（以下稱為微裂縫封堵鉆井液）為：４．０％膨潤土漿＋１．０％胺基抑制劑＋１０．０％甲酸鉀＋２．０％聚合醇＋１．５％抗高溫防塌降黏降濾失劑＋３．０％磺化酚醛樹脂＋０．５％磺酸鹽共聚物＋２．０％膠乳瀝青＋１．５％納米乳液＋０．５％鋁基聚合物＋５．０％超細(xì)碳酸鈣＋３．０％極壓潤滑劑。根據(jù)優(yōu)化得到的微裂縫封堵鉆井液配方配制鉆井液，高速攪

．０％磺化酚醛樹脂＋０．５％磺酸鹽共聚物＋２．０％膠乳瀝青＋１．５％納米乳液＋０．５％鋁基聚合物＋５．０％超細(xì)碳酸鈣＋３．０％極壓潤滑劑。根據(jù)優(yōu)化得到的微裂縫封堵鉆井液配方配制鉆井液，，高速攪拌２０ｍｉｎ后，測定其ＡＰＩ濾失量為３．２ｍＬ，粒度分布曲線如圖２所示。從圖２可以看出，微裂縫封堵鉆井液的固相粒度分布頻率曲線只有一個(gè)峰，表明粒徑更加均勻，且粒徑累積分布曲線更符合“理想充填理論”曲線，有利于形成更加致密的濾餅，濾失量也就更低。圖２Ｗ７井鉆井液優(yōu)化后的固相粒度分布曲線Ｆｉｇ．２Ｓｏｌｉｄｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｕｒｖｅａｆｔｅｒｔｈｅｏｐ－ｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｆｌｕｉｄｕｓｅｄｉｎＷｅｌｌＷ７３．２濾餅抗剪切強(qiáng)度試驗(yàn)濾餅的抗剪切強(qiáng)度對保持井壁穩(wěn)定、防止壓差卡鉆和保護(hù)油氣層都有重要作用。利用自行研發(fā)的鉆井完井液濾餅強(qiáng)度評價(jià)儀，測定微裂縫封堵鉆井液的高溫高壓濾餅抗剪切強(qiáng)度，并與聚磺鉆井液和油基鉆井液試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比。濾餅抗剪切強(qiáng)度評價(jià)儀的主要測量原理為：動(dòng)濾失過程中，沉積在濾餅表面的固相顆粒同時(shí)受到作用在濾餅上的壓差及鉆井液剪切作用產(chǎn)生的沖刷力的共同作用，隨著濾餅增厚，作用在濾餅表面任一顆粒上的壓差減小，當(dāng)壓差作用與剪切作用相等時(shí)，顆粒在濾餅上的沉積速率和逃逸速率達(dá)到平衡，濾餅厚度不再改變；濾餅厚度穩(wěn)定后，提高剪切速率有可能沖刷掉部分或全部濾餅，沖刷程度取決于濾餅中顆粒之間的黏附力，而黏附力由鉆井液的配方所決定。為了評價(jià)鉆井液濾餅的抗剪切強(qiáng)度，引入無量綱參數(shù)———抗剪切強(qiáng)度系數(shù)ＳＨ，其取值為０≤Ｓ

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