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泡沫压井液的研究和应用

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泡沫 压井液 研究 应用
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泡 沫 压 井 液 的 研 究 和 应 用申 世 芳1吴 修 宾2陈 元 强1史 沛 谦2宋 东 勇1梁 志 宏2( 1. 中 原 油 气 高 新 股 份 有 限 公 司 天 然 气 产 销 厂 2. 中 原 石 油 勘 探 局 钻 井 工 艺 技 术 研 究 院 )摘 要 随 着 气 井 压 力 逐 年 降 低 , 气 层 抗 污 染 的 能 力 也 在 下 降 。 为 了 减 少 压 井 液 对 气 层造 成 的 伤 害 , 开 发 了 泡 沫 压 井 液 , 密 度 在 g/ , 现 场 配 制 工 艺 简 便 易 行 , 在 中原 油 田 天 然 气 产 销 厂 10 多 口 井 现 场 应 用 , 结 果 表 明 : 该 保 护 液 既 能 满 足 现 场 作 业 施 工 压 井 要求 , 又 能 有 效 保 护 产 层 。关 键 词 泡 沫 压 井 液 配 方 储 层 保 护 研 究 应 用 。引 言气 井 在 修 井 作 业 前 , 通 常 在 井 筒 内 灌 满 压 井液 , 利 用 液 体 的 静 水 柱 压 力 防 止 地 层 流 体 向 井 筒流 动 , 其 压 力 应 大 于 地 层 流 体 向 井 筒 流 动 而 导 致井 涌 或 井 喷 的 临 界 压 力 。 随 着 中 原 油 田 的 文 23、户 部 寨 、 白 庙 、 刘 庄 等 气 田 逐 步 进 入 中 后 期 开 采 ,气 井 压 力 逐 年 降 低 , 气 层 抗 污 染 的 能 力 也 在 下 降 。很 多 气 井 因 压 井 液 大 量 漏 失 造 成 作 业 后 产 量 下 降甚 至 难 以 复 产 , 使 单 井 采 收 率 大 大 降 低 。杂为 了 有 效 保 护 气 层 , 国 外 对 低 压 气 井 修 井 时一 般 采 用 低 密 度 流 体 作 为 压 井 液 , 工 作 液 是 气 体( 氮 气 、 天 然 气 ) , 采 用 充 气 的 办 法 来 降 低 液 体 的密 度 会 使 现 场 的 施 工 组 织 难 度 进 一 步 加 大 , 施 工费 用 偏 高 。 为 了 解 决 压 井 液 的 污 染 问 题 , 借 鉴 国内 外 油 气 层 保 护 的 先 进 经 验 , 查 阅 泡 沫 流 体 的 有关 理 论[ 1], 与 钻 井 工 艺 技 术 研 究 院 结 合 , 共 同 开发 了 泡 沫 压 井 液 。 通 过 天 然 气 产 销 厂 10 多 口 井现 场 应 用 表 明 , 该 保 护 液 现 场 配 制 简 便 易 行 , 易 于泵 注 , 密 度 易 于 根 据 气 井 的 实 际 情 况 进 行 调 整 , 完全 达 到 室 内 试 验 和 施 工 设 计 的 要 求 , 运 行 费 用 低 ,压 井 性 能 稳 定 , 无 漏 失 , 对 气 层 的 污 染 小 , 更 有 利于 气 井 的 诱 喷 和 复 产 。1 保 护 液 液 体 配 方 研 究 及 性 能 评 价!. !" 配 方 的 优 选为 了 获 得 防 滤 失 性 优 良 的 修 井 液 配 方 , 根 据泡 沫 流 体 稳 定 相 关 理 论 , 通 过 对 各 种 发 泡 剂 和 稳泡 剂 的 对 比 研 究 , 进 行 了 大 量 的 配 方 降 滤 失 筛 选试 验 , 从 中 优 选 出 了 几 组 性 能 优 良 的 修 井 液 配 方 ,最 终 确 定 可 循 环 泡 沫 流 体 体 系 的 配 方 为 : ~4% 1 + 0. 3% ~ 0. 6% 1 + 0. 03% ~P 0. 2% ~ 0. 5% 2 + 0. 1% ~201。!# $" 泡 沫 流 体 性 能 评 价[ $]1. 定 性 试 验根 据 对 发 泡 剂 和 稳 泡 剂 的 评 价 结 果 , 在 室 内对 泡 沫 流 体 进 行 了 不 同 配 方 稳 定 性 试 验 , 结 果 见表 1:表 !" 泡 沫 流 体 稳 定 性 能 试 验序 号!/( g/ "/S#!/时 间 / 11#7 02#4 18 >243#5 13 >244#7 18 >245#6 17 >24注 : 表 中 ! 为 密 度 ; !" 为 塑 性 粘 度 ; #! 为 动 切 力 。由 表 1 可 看 出 , 2#~5#配 方 均 具 有 较 好 的 稳定 性 和 流 变 性 , 稳 定 时 间 均 大 于 24 1, 但 3#流 变87断 块 油 气 田2005 年 5 月 第 12 卷 第 3 期杂 收 稿 日 期 2004 03第 一 作 者 简 介 申 世 芳 , 工 程 师 , 1993 年 毕 业 于 江 汉 石油 学 院 矿 机 专 业 , 发 表 学 术 论 文 多 篇 , 长 期 从 事 油 气 田 开发 管 理 工 作 , 地 址 ( 457061) : 河 南 省 濮 阳 县 柳 屯 镇 , 电 话 :( 0393) 4874937。性 相 对 较 好 。1. 2. 2 抗 温 试 验选 择 3#在 120 下 静 置 16 1 观 察 性 能变 化 , 试 验 结 果 见 表 2。表 2 泡 沫 流 体 抗 高 温 试 验温 度!/( g/ "/S#!/时 间 / 1常 温 0. 67 16 13 >24120 C 0. 64 18 15 >24由 表 2 可 以 看 出 , 泡 沫 流 体 高 温 后 仍 具 有 良好 的 发 泡 能 力 和 流 变 性 , 抗 温 能 力 强 。1. 2. 3 抗 污 染 性室 内 用 4% 0. 2% 抗 污 染 试验 , 结 果 见 表 3。表 3 泡 沫 流 体 抗 污 染 试 验配 方!/( g/ "/S#!/时 间 / 1原 浆 0. 67 17 14. 5 >24原 浆 +4%. 75 24 20. 0 >24原 浆 +0. 2%70 20 21. 5 >24由 表 3 可 见 , 泡 沫 流 体 加 入 4% 0. 2% 能 保 持 低 密 度 物 性 和 良 好 的 稳 定 性 , 粘度 略 有 升 高 。1. 2. 4 地 层 污 染 评 价为 了 考 察 泡 沫 流 体 保 护 油 气 层 的 效 果 , 进 行了 岩 心 渗 透 率 恢 复 值 评 价 试 验 , 结 果 见 表 4。表 4 岩 心 渗 透 率 恢 复 值 试 验流 体密 度 /( g/ 隙 度 ,%绝 对渗 透 率 /污 染 前渗 透 率 /10-3! 后渗 透 率 /渗 透 率恢 复 值 ,%0. 9 30. 83 189. 61 80. 25 72. 63 90. 50. 8 36. 63 123. 37 50. 16 45. 98 91. 70. 7 31. 45 198. 03 80. 22 74. 27 92. 60. 6 30. 05 108. 02 43. 95 41. 35 94. 1从 表 4 可 见 , 泡 沫 流 体 具 有 较 高 的 渗 透 率 恢复 值 , 对 油 气 层 有 较 好 的 保 护 作 用 。在 作 业 周 期 较 长 时 , 泡 沫 液 在 井 筒 内 或 者 进入 气 层 的 时 间 也 会 较 长 , 其 对 地 层 的 影 响 情 况 可以 通 过 泡 沫 流 体 长 时 间 的 高 温 养 护 试 验 进 行 模拟 。 表 5 是 在 140 对 低 密 度 低 伤 害 地 层 保护 液 养 护 7 c 和 14 c 后 的 岩 心 渗 透 率 恢 复 值 评 价试 验 。 由 表 5 可 见 经 140 7 c 和 14 c 后 泡沫 流 体 的 密 度 有 所 增 加 , 岩 心 渗 透 率 恢 复 值 仍 较高 , 对 地 层 的 伤 害 性 较 小 。表 5 140 后 的 岩 心 渗 透 率 恢 复 值 试 验养 护时 间 / 变化 情 况 /( g/ 染 前渗 透 率 /10-3! 后渗 透 率 /渗 透 率恢 复 值 ,%7 0. 7010. 74 76. 57 66. 97 87. 514 0. 7010. 78 78. 61 67. 31 85. 岩 抑 制 性 能 评 价采 用 10 页 岩 膨 胀 仪 对 比 泡 沫 流 体 和 清水 的 页 岩 抑 制 性 ( 见 图 1) 。 从 图 1 可 以 看 出 , 泡沫 流 体 的 页 岩 抑 制 能 力 远 高 于 清 水 , 油 气 层 保 护能 力 强 。图 1 泡 沫 保 护 液 和 清 水 的 页 岩 抑 制 性 对 失 量 评 价漏 失 量 评 价 方 法 : 让 压 井 液 在 相 同 压 力 ( 1. 0下 , 穿 过 渗 透 率 相 同 的 岩 心 , 30 清 水漏 失 量 为 270 地 层 保 护 液 漏 矢 量 25 上 表 可 以 看 出 , 低 密 度 地 层 保 护 液 具 有 良好 的 降 低 漏 失 特 点 。 切 速 率 的 影 响剪 切 速 率 是 影 响 可 循 环 泡 沫 流 体 稳 定 性 及 流变 性 的 重 要 因 素 , 在 不 同 的 剪 切 速 率 下 泡 沫 流 体表 现 出 不 同 的 性 能 , 如 密 度 不 同 、 发 泡 体 积 不 同 、稳 定 性 不 同 等 。 当 剪 切 速 率 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 循 环泡 沫 流 体 不 能 保 证 有 足 够 的 冲 击 力 , 直 接 影 响 该体 系 的 稳 定 性 。当 剪 切 速 率 大 时 , 可 循 环 泡 沫 流 体 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 先 根 据 气 井 具 体 的 压力 情 况 选 择 合 适 的 密 度 , 然 后 再 确 定 合 适 的 剪 切速 率 。 在 采 用 低 密 度 地 层 保 护 液 压 井 时 , 应 该 通过 剪 切 机 将 配 制 好 的 泡 沫 剪 成 易 于 泵 注 的 极 其 碎小 的 均 匀 泡 沫 , 这 样 就 满 足 了 现 场 泵 注 要 求 。2 泡 沫 压 井 液 现 场 应 用97第 12 卷 第 3 期 申 世 芳 等 . 泡 沫 压 井 液 的 研 究 和 应 用 2005 年 5 月 根 据 气 层 压 力 状 况 , 在 考 虑 1. 3 的 安 全 系 数的 情 况 下 , 计 算 出 需 要 的 泡 沫 压 井 液 的 密 度 。 将 1、 2、 3 及 其 他 辅 剂 预 先 混 合 均匀 , 用 罐 车 运 至 现 场 , 计 算 好 所 需 水 量 , 通 过 混 合漏 斗 将 材 料 加 入 水 中 , 搅 拌 至 符 合 粘 度 要 求 , 然 后加 入 1, 在 搅 拌 的 同 时 打 开 混 气 闸 门 , 等 密 度达 到 要 求 后 , 关 闭 混 气 闸 门 , 再 启 动 剪 切 机 和 水 泥车 , 在 泡 沫 剪 切 成 微 细 碎 泡 后 进 入 水 泥 车 上 水 管线 , 根 据 选 择 的 压 井 方 式 从 油 管 或 者 套 管 泵 入 井内 , 注 意 观 察 出 口 和 泵 压 情 况 , 待 进 出 口 液 体 密度 相 同 后 , 井 口 油 套 放 压 , 无 天 然 气 溢 出 , 压 井成 功 。自 从 该 产 品 试 验 成 功 以 来 , 在 文 23 - 22, 文23 11 口 井 中 使 用 , 在 压 井 和 在 整 个 施 工的 过 程 中 泡 沫 压 井 液 无 漏 失 , 施 工 一 次 合 格 率100%, 不 需 要 在 起 下 钻 的 过 程 中 补 充 压 井 液 , 也没 有 出 现 任 何 安 全 隐 患 。3 结 论( 1) 泡 沫 压 井 液 具 有 良 好 的 流 变 性 , 抗 温120 ~140 C, 有 一 定 的 抗 盐 抗 钙 污 染 能 力 , 密 度可 以 根 据 气 井 的 实 际 情 况 在 0. 60 ~0. 99 g/ ( 2) 泡 沫 压 井 液 砂 岩 抑 制 能 力 强 , 在 低 压 油气 层 无 漏 失 , 具 有 较 好 的 油 气 层 保 护 能 力 。( 3) 泡 沫 压 井 液 现 场 配 制 工 艺 简 便 易 行 , 运行 费 用 低 , 易 于 推 广 应 用 。参 考 文 献1 徐 同 台 . 保 护 油 气 层 技 术 . 北 京 : 石 油 工 业 出 版 社 , 2003. 90 ~912 北 京 师 范 大 学 化 学 系 无 机 化 学 教 研 室 . 简 明 化 学 手 册 . 北 京 :北 京 出 版 社 , 1980. 258 ~261( 编 辑 邵 晓 伟············································)小 井 眼 旋 转 导 向 系 统 现 场 试 验 创 纪 录在 最 近 完 成 的 现 场 试 验 中 , 利 用 新 型 的 小 井 眼 旋 转 导 向 系 统 , 在 口 171. 5 眼 里 仅用 一 趟 钻 61. 5 I 钻 完 全 部 的 2177. 80 m 水 平 段 , 创 造 了 世 界 纪 录 。 在 二 口 井 中 , 采 用 该 系 统定 向 钻 井 745. 24 m, 用 51 个 钻 时 完 成 了 全 部 155. 6 段 。该 系 统 针 对 加 长 保 径 头 或 牙 轮 钻 头 设 计 , 统 把 加 长 保径 钻 头 作 为 近 钻 头 稳 定 器 。 因 此 , 大 大 降 低 了 压 差 卡 钻 的 可 能 性 , 也 提 高 了 总 的 稳 定 作 用 还 有其 他 优 点 , 例 如 明 显 降 低 振 动 , 提 高 井 眼 质 量 。 该 系 统 消 除 了 井 眼 盘 旋 , 增 加 了 钻 井 日 进 尺 , 改 进 了 定 向控 制 , 增 加 了 钻 井 性 能 , 减 少 或 消 除 了 典 型 的 “ 非 结 构 ” 钻 头 特 性 ( 侧 向 切 削 及 旋 涡 等 ) 。新 型 小 井 眼 系 统 能 够 提 供 与 大 尺 寸 系 统 一 样 的 精 度 , 速 度 和 井 眼 质 量 , 适 合 套 管 开 窗 。 由 于 钻 柱100%旋 转 , 降 低 了 扭 矩 和 阻 力 , 因 此 水 平 段 长 度 可 以 加 长 , 超 过 常 规 导 向 系 统 。 由 于 岩 屑 的 连 续 搅 拌 ,井 眼 清 洗 效 率 得 到 改 善 。 此 外 , 小 井 眼 系 统 可 从 水 平 井 进 行 水 平 侧 钻 , 使 储 层 最 大 暴 露 。由 于 改 进 了 钻 井 效 率 , 降 低 了 非 生 间 时 间 , 预 计 新 型 小 井 眼 针 对 钻 头 导 向 系 统 将 明 显 降 低 油 田 开 发成 本 。( 高 敏 )082005 年 5 月 断 块 油 气 田 第 12 卷 第 3 期
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