發(fā)布時間：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,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種封堵材料進行復配,以期達到多元協(xié)同封堵泥頁巖微裂縫的目的。室內試驗結果表明,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度系數(shù)為0.74,巖心動濾失量顯著降低。全固相粒度優(yōu)化+多元協(xié)同封堵技術在渤海某油田和勝利油田多口井進行了現(xiàn)場應用,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。室內試驗與現(xiàn)場應用結果表明,全固相粒度優(yōu)化+多元協(xié)同封堵技術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提供技術借鑒。
【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)定技術研究與應用聚物＋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行測定，結果見圖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，先利用目標地層的最大滲透率計算儲層的最大孔喉直徑，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碳酸鈣進行復配，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)選軟件計算結果，確定添加粒度１５００目和２５００目的２種超細碳酸鈣，二者比例為１∶２，在鉆井液中的加量為５％。同時，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濾餅抗剪切強度試驗濾餅的抗剪切強度對保持井壁穩(wěn)定、防止壓差卡鉆和保護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度評價儀，測定微裂縫封堵鉆井液的高溫高壓濾餅抗剪切強度，并與聚磺鉆井液和油基鉆井液試驗結果進行對比。濾餅抗剪切強度評價儀的主要測量原理為：動濾失過程中，沉積在濾餅表面的固相顆粒同時受到作用在濾餅上的壓差及鉆井液剪切作用產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，當壓差作用與剪切作用相等時，顆粒在濾餅上的沉積速率和逃逸速率達到平衡，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。為了評價鉆井液濾餅的抗剪切強度，引入無量綱參數(shù)———抗剪切強度系數(shù)ＳＨ，其取值為０≤Ｓ

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