轻泥浆聚合物-KCL在塔中的研究和应用.pdfVIP

轻泥浆聚合物-KCL 在塔中的研究与应用 1 2 3 4 5 刘俊峰 王书琪 杜小勇 徐广革 黎泽寒 （1.3.4.5.塔里木油田塔中勘探开发项目经理部，2. 塔里木油田 勘探开发部） 前言 众所周知：降低泥浆密度、降低固相含量和良好的剪切稀释性对于提高钻速 有直接作用。特别是将泥浆密度降到1.10g/cm3 以下则不仅对提高钻速有巨大效 应，而且低密度钻井液体系可为现有各项优快钻井技术提供一个优化集成的平 台，以使它们能更好更充分的发挥其效能和作用。利用三轴应力实验装置研究出 地层岩石与不同钻井液作用前后力学性质及强度变化，计算对比不同钻井液作用 前、后地层的坍塌压力。通过改进聚合物泥浆的封堵能力、流变性和抑制性，降 低地层的坍塌压力，即降低泥浆密度。经过一系列研究，改进的轻泥浆聚合物-KCL 体系，在塔中 721-5 井得到成功应用，提高机械速度20%以上。 关键词：地层坍塌压力、聚合物、泥浆、提速 一、轻泥浆聚合物-KCL 泥浆体系提高钻井速度原理 1、钻井液都要增加地层坍塌压力，通过提高泥浆抑制性和封堵 能力降低坍塌压力增加的幅度，从而降低钻井液密度，以减少岩屑压 持效应，提高钻井速度。 2、减少土相含量，减少固相含量，提高钻井速度。 3、聚合物比磺化材料剪切稀释性好，而弱凝胶更具有优良的剪 切稀释性可以增加水力作用提高钻井速度。 4、防塌泥浆的最低坍塌压力P塌1减去改造后泥浆体系的坍塌压力 P ，即轻泥浆坍塌压力降低值△P ，相应泥浆密度可降低△ρ。 塌2 塌 二、塔中地区钻井提速难点 1、解决第三系地层未成岩地层坍塌问题。 2、解决三叠系和二叠系泥岩泥包钻头问题。 3、解决石炭系地层膨胀剥落坍塌问题。 4、解决志留系和奥陶系泥岩微裂缝发育破碎性剥落坍塌问题。 三、室内研究 1、实验方法 （1）模拟井下条件，用三轴应力实验装置测定岩石经不同处理剂溶 液及钻井液体系充分浸泡前、后的力学性质及其强度。 （2）选用适用的井眼应力分布模型，计算相应的坍塌应力。 （3）计算对比不同钻井液作用前、后地层的坍塌压力。 （4）综合以上实验结果以及现场实际防塌泥浆密度，优选出可以降 低地层坍塌压力的钻井液体系，计算泥浆密度下降幅度。 2、优选轻泥浆聚合物-KCL 体系配方 1-3%膨润土浆+ 0.1-0.2%烧碱+0.1-0.3%增稠剂+ 1-2 %聚合物降 失水剂 + 1-2%成膜降失水剂+1-2%植物沥青防塌剂+1-2%乳化液体石 蜡 + 0.5-1%弱凝胶 + 1-3%聚合醇+1-2%乳化固体石蜡+3-5%KCl 3、塔中地区泥岩抗压强度特性研究 在聚合物钻井液中，加入KCl、乳化固体石蜡、聚合醇、植物沥 青、乳化液体石蜡等材料，粒度中值为几微米的可变形材料可有效封 堵微裂缝，并提高了滤液抑制性，更小的纳米封堵材料在微裂缝深部 形成内泥饼，以最大限度减少自由水进入地层，降低泥岩吸水膨胀能 力，降低坍塌压力。采用Anderson模型和Mohr-Coulomb准则计算地层 坍塌压力、抗压强度等实验基础上可见，在原磺浆密度 12.5 g/cm3情 况下，泥浆密度在三迭系及以上地层可降低0.1g/cm3，下部地层到奥 3 陶系可降低0.02 g/cm 。 图1、不同泥岩岩样在不同聚合物泥浆浸泡后坍塌压力降低值 图2、泥岩式样与不同聚合物泥浆浸泡后载荷～位移曲线对比 4、泥浆性能研究 表2、150℃×16h 滚动后钻井液性能