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斯伦贝谢这招太狠 水基钻井液兼顾油基高性能

 

新型水基钻井液兼顾油基高性能 斯伦贝谢这招太狠

由于北美页岩气远景区的开发在经济和环境方面受到较大束缚,因此,油基钻井液并非是该地区钻井作业的最佳选择。

虽然油基钻井液(非水基钻井液)在高造斜率井段和长水平段中具有优异的性能,但是使用该钻井液的运输成本和废水处理成本比较高,这些成本几乎相当于钻井液总成本的一半。

虽然高抑制性水基钻井液能够减轻许多环境问题,但是其价格高昂,因此很难应用于这些成本竞争较大的区块中。

大多数水基钻井液配方缺少工程应用的灵活性,很难应用于各种具有独特钻井环境的陆上页岩开发,因此,作业者们迫切需要一种通用型的钻井液系统以满足所有的应用条件。

M-I SWACO公司(斯伦贝谢下属子公司)意识到:任何两个页岩区块的情况都不尽相同,其成本控制要求也不同。因此,公司开发了一种HydraGlyde高性能水基钻井液体系,这个体系可用于开发盈利性较差的北美陆上页岩区块。

这个体系提供了一种快速、安全、灵活的钻井液方案,符合严格的AFE和HSE要求。除了能够抑制页岩膨胀和分散,该体系中高效廉价的新型化学成分还能够减少钻井过程中的扭矩和摩阻。另外,HydraGlyde体系在高造斜率井段和长水平井段中,能够提供与油基钻井液相媲美的钻速、井眼清洗和稳定井壁的能力,同时降低了钻井成本,减少了钻井作业对环境的影响。

HydraGlyde可提高钻速 稳定性强且配方简单

传统的高性能水基钻井液可提供良好的抑制性能,这一优势使其能够取代油包水钻井液。但是,典型的陆上页岩储层的成熟度更高、具有较多的微裂缝且分为很多层,在钻井液或者滤液的作用下,这些地层会变得极不稳定。考虑到北美地区每个页岩储层及上覆岩层存在较大差异,因此必须要设计出一种专门的钻井液,以满足其独特的地质特征、钻井需求和作业目地。

M-I SWACO公司开发的HydraGlyde体系具有较好的抑制性,同时能够降低造斜井段和水平井段的扭矩、摩阻,提高机械钻速。HydraGlyde体系高效廉洁的化学配方不仅具有良好的润滑性,也克服了陆上成熟页岩储层钻井时出现的大多数问题,比如井壁粘土堆积、井壁不稳定和中部井段钻井液漏失、固相聚集以及水平段井眼清洁的问题等。

除了具有优异的钻井性能,HydraGlyde体系还可产生薄而致密的光滑泥饼,便于下入套管和完井工具。

为了同时实现高性能和灵活性,HydraGlyde体系在设计时主要添加了以下三种组份:

1.HydraSpeed ROP润滑剂:与昂贵的、摩擦系数很小的润滑剂相比,它可将钻井液的摩擦系数降至更低。这种独特的非烃类化学试剂同时实现了润滑、稳定井壁和提高泥饼强度。

2.HydraHib页岩抑制剂:它是一种胺基添加剂,具有优异的稳定井壁的性质,并可通过调节其浓度灵活性的控制钻井液性质。

3.HydraCap:它可以代替传统的部分水解聚丙烯酰胺(PHPA),抑制粘土膨胀、分散,提高井壁稳定性。与PHPA相比,HydraCap在水中的分散程度更高,溶解后的粘度更低。

为了增加钻井液的井眼清洗能力,HydraGlyde体系补加了DUO-VIS生物聚合物添加剂,增加钻井液的剪切粘度,以携带和悬浮岩屑。该体系还加入了POLYPAC UL超低粘度聚阴离子纤维素(几乎不增加粘度),降低钻井液滤失量。

HydraGlyde体系的十大特点

1.高润滑性能的水基钻井液;
2.使用的是高效廉洁的化学试剂;
3.具有稳定的流变性;石油圈原创www.oilsns.com
4.具备较好的抑制页岩膨胀的性能;
5.具有较低的摩擦系数,可用于水平井钻井作业;
6.具有稳定的低剪切粘度;石油圈原创www.oilsns.com
7.形成的泥饼质量好,滤失量小;
8.可进行灵活配制;石油圈原创www.oilsns.com
9.需要的添加剂的量较小;
10.可与多种水和盐水配伍。

HydraGlyde体系的十大优势

1.可提高造斜井段和水平井段的机械钻速;
2.抑制性好,钻井过程中可以维持页岩层的稳定;
3.润滑性好,在钻井和下钻过程中可降低扭矩和摩阻;
4.泥饼质量好,有助于下套管和下完井工具;
5.具备良好的井眼清洁能力;
6.降低钻井液的稀释比率;石油圈原创www.oilsns.com
7.泥饼质量好,降低差压卡钻的风险;
8.减少非生产时间;石油圈原创www.oilsns.com
9.节约钻井成本;石油圈原创www.oilsns.com
10.具备更好的环保性能。

应用案例分析

对极具挑战的Wolfcamp页岩层进行钻井时,HydraGlyde钻井液体系通过降低扭矩,将钻速提高了16%。

挑战

对含有交互层的Wolfcamp储层进行钻进时,使用水基钻井液来降低扭矩,同时提高钻速。

解决方案

使用HydraGlyde高性能水基钻井液来降低扭矩,并且钻速达到了使用油基钻井液才能达到的速度。

交互地层时对扭矩和钻速有较大限制作用

西德克萨斯州Midland盆地中的Wolfcamp地层有互层的页岩和灰岩,对钻井中的扭矩和钻速有很大的限制作用。并且,钻穿上部的Spraberry地层造斜井段同样面临较大困难,因为,与水平井段相比,该井段需要更高的页岩抑制性能。

某井设计完钻井深4651米,作业者要求对8 1/2-in井眼的造斜井段及水平井段(设计长度1871米)钻进时,要尽可能的降低钻井扭矩。之前的井使用了一种抑制性水基钻井液体系,但是由于扭矩的限制而影响了整体钻井效果,故难以达到使用油基钻井液的机械钻速。

拥有与油基钻井液相媲美的性能

M-I SWACO建议使用HydraGlyde高性能钻井液体系来降低钻井扭矩、摩阻,抑制页岩膨胀、分散。该体系不仅能够保持水基钻井液的特点,还具有与油基钻井液相媲美的钻井性能。除此之外,该体系也可形成高质量的泥饼,将卡钻风险降至最低。

HydraGlyde体系含有1.5 lbm/bbl (5.71g/L)的HydraCap降滤失剂,可抑制粘土膨胀、分散,提高井壁稳定性;含有1%–2%HydraHib页岩抑制剂,利用胺基的抑制作用,提高井壁稳定性;含有2%–3%HydraSpeed润滑剂,具备良好的润滑性能,达到了油基钻井液的润滑能力。

新型水基钻井液兼顾油基高性能 斯伦贝谢这招太狠

与使用抑制性水基钻井液的临井相比,HydraGlyde体系使钻井扭矩降低了18%,从而将钻速提高了16%。

降低扭矩 加速钻进

这口8 1/2-in井的生产层段在3.5天内完钻,创造了该地区钻井最快记录。钻井期间,最高扭矩为5000 ft.lbf(比邻井小)。该井仅用了一个钻头便钻完设计深度,且井眼较为平滑,下套管和固井作业比较顺利。

应用结果

1.用时3.5天,完钻一口8-1/2英寸的井,与之前采用的抑制性水基钻井液相比,钻速提高了16%;
2.与使用抑制性水基钻井液的临井相比,钻井扭矩降低了18%;
3.为以后的钻井作业树立更高的钻井液标准。

译者/王凯  编辑/魏亚蒙

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柠檬
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(华东),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。如需获取更多技术资料,请联系我们。

评论 1

  1. #1

    这么强吗,什么配方

    匿名3年前 (2018-08-22)回复