logo
专注油气领域
与独立思考者同行

甲酸盐体系从容应对页岩地层井眼稳定性挑战

甲酸盐体系从容应对页岩地层井眼稳定性挑战

甲酸盐体系从容应对页岩地层井眼稳定性挑战

相比于传统的水基、油基、合成基体系,甲酸盐钻井液体系的页岩稳定性尤为突出。

来自 | E&P
编译 | 影子

在钻井施工过程中,与页岩有关的问题仍然是造成非生产时间和额外成本的最大来源之一。这些问题包括钻头泥包,以及由于井眼坍塌所导致的卡钻和套管问题。这些问题主要是发生在使用水基泥浆时,通常可以改用油基泥浆和合成基泥浆来避免这些问题。

但是,后者有存在着其自身的一些缺点,包括难以获得电阻率测井曲线、高昂的废液处理成本、诱导裂缝导致的循环漏失低阈以及与硅酸盐水泥不配伍等。此外,这类泥浆在破裂页岩地层效果不佳。因此,寻找油基/合成基泥浆的水基替代品仍然是十分必要的。

自然配伍

现场经验和研究表明,铯基和甲酸钾基流体是用于页岩地层最好的水基钻完井也之一。与其他水基钻完井液不同,甲酸盐流体的页岩稳定性来自于其本身固有的特性,而不靠其他添加剂。如此,页岩稳定性就不会随时间的延长而变差,并且也不需要复杂和昂贵的添加剂维护。

首先,铯在溶液中具有低水平的水合作用,并且携带在他们周围的水分子有效的“壳”很容易被除去。这些离子可以有效屏蔽水结构负电势,同时避免离子水合/溶剂应力累积。这使得“抑制性”离子大大降低了作用于粘土中的膨胀压力,从而为避免钻头泥包和岩屑分散提供帮助,防止含油储层中的粘土膨胀和微粒运移。

稳定效果

如实验室详细研究和现场应用所证实的那样,铯基和甲酸钾基流体显示出了绝佳的稳定页岩地层井眼的特性。与普遍观点相反,井眼稳定与粘土膨胀关联甚少。

当施加了错误的泥浆压力时,无论泥浆是什么类型或是配方如何,井眼通常都不会稳定。然而即使泥浆压力是合适的,页岩地层仍然可能随时间的推进而出现不稳定情况。随着时间的推移,压力传输会随着时间的推移而引起不稳定问题,伴随着井壁坍塌和近井区扩大,同时还会出现卡钻、套管运行不良、固井质量不佳、层间隔离不足等连锁问题。

甲酸盐流体可以通过两种主要机制来缓解甚至避免压力传递。首先,甲酸盐浓溶液具有高滤液粘度,这样可减缓达西渗流进入页岩,缓解近井筒孔隙压力升高;其次,浓甲酸盐溶液可产生高渗透压,如果页岩充当渗透膜,则会使流入页岩的渗透流体流出页岩。

海上页岩案例研究

最近,在马士基石油公司进行的泥浆对比评估中,甲酸盐流体显示出了比其他泥浆更为突出的页岩稳定性。在北海丹麦部分Tor/Ekofisk井钻井过程中遇到的Lark/Horda页岩地层,该公司遇到了延时井筒不稳定问题。

在一系列测试中,13.5份/加仑的甲酸铯/甲酸钾混合液在分散测试中表现出了最轻的页岩膨胀和优异的切削完整性。然而,在压力传输测试和井眼坍塌测试期间,流体将其与其他所有泥浆(包括新型商用高性能水基泥浆地层和改进的油基泥浆配方)明显区分了出来。

甲酸盐体系从容应对页岩地层井眼稳定性挑战

图1.马士基石油公司在不同泥浆体系的压力瞬变测试过程中记录的绝对延迟因子,蓝色箭头表示使用甲酸铯/甲酸钾溶液观察到的变化,与其他体系结果有明显不同。

使用甲酸盐流体得到更快的ROP

上述结果通过现场应用得到了充分验证。当甲酸盐流体与传统的水基和油基/合成基体系进行比较时,作业人员还观察到,ROP得到了显著增加。这一点在加拿大Montney页岩的大量钻探井中得到了证实。其中,甲酸钾钻井液在页岩中的平均钻速比油基体系快了30~40%(图2)。

甲酸盐体系从容应对页岩地层井眼稳定性挑战

图2.图中清晰显示了甲酸盐流体对钻井性能的提升。

甲酸盐流体的性能优势主要来源于两个机制。首先,盐水可以自行配制出更高密度的流体,从而产生低固相/无固相流体;其次,甲酸盐可渗透性地从页岩中提取水分,形成润滑层,防止页岩粘附在钻头上,并且促进对钻头表面更好的清洁。

使用甲酸盐可使钢和页岩地层具有良好的润滑性,获得较低的液压摩擦压力损失和优异的高温高压稳定性,同时能够获得电阻率测井曲线,并且不需要在海上作业中额外进行零排放废物管理。这些特性,结合上述的页岩稳定性优势,使甲酸盐流体成为高性能钻井过程中的极佳选择。

您也有让人挠头的难题需要解决,或是优质技术想要找应用市场吗?如果有的话,欢迎联系小编微信或邮箱,也许能找到一剂良药。

二丫:131-3255-0596;zhanglingyu@raiborn.com
大安:131-3203-1392;lishian@raiborn.com

For English, Please click here (展开/收缩)

未经允许,不得转载本站任何文章:

评论 抢沙发