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近油基钻井液打破开采禁区

作者: 时间:2019-04-16 08:57   

  “随着9月7日松辽盆地松页油2HF井的套管以每小时200~300米的速度顺利下到井底,标志着我们自主研发的NAPG(聚醚胺基烷基糖苷)近油基利来国际最给利的老牌钻井液技术在现场成功应用。”上周,中原石油工程公司钻井工程技术研究院技术专家司西强表示。

  NAPG近油基钻井液体系的成功应用,标志着中国石化在近油基钻井液技术方向达到了国际领先水平,填补了国内外近油基钻井液理论及技术上的空白。

  攻克抑制性难题

  在石油工程领域,钻井过程中井壁失稳问题一直是影响钻井施工顺利进行的主要因素,特别是近年来,在深井、超深井、长水平井和大斜度井等日益增多的情况下,井壁失稳问题显得更加突出。

  烷基糖苷简称APG,由可再生资源天然脂肪醇和葡萄糖合成,是国际公认的“绿色”功能性表面活性剂。目前,大部分钻井液中的APG主要是甲基葡萄糖苷(MEG),被认为是可以防止水敏地层的井壁坍塌及保护储层的水基钻井液体系。

  “现场应用显示,MEG钻井液的抑制性有待提高。因为其加量大、抗温性差的特点,限制了它在钻井液中的大范围应用推广。”中国石化集团公司高级专家、中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院总工程师王中华说。

  为此,该公司钻井工程技术研究院从2011年开始对“钻井液用高性能烷基糖苷衍生物的研制及工业化应用”进行立项研究,并于2016年底圆满完成,最终形成了烷基糖苷衍生物产品NAPG的研制及工业化生产技术。200余口井的现场应用效果显示,环保、低成本的NAPG,既保持了烷基糖苷的优良润滑作用,又显著提高了抑制性,加量很小就能充分发挥性能。

  据了解,2017年“钻井液用高性能烷基糖苷衍生物的研制及工业化应用”项目经中国石化集团公司鉴定,整体效果达到国际领先水平。

  绿色环保性能突出

  为了寻找能与NAPG基液配伍的其他处理剂,从2016年起,研究团队通过600余套次的实验,对降滤失剂、流型调节剂、抑制增强剂、封堵剂等配伍处理剂进行研制和优选,终于得到了性能符合要求的相关配伍处理剂。通过500余套次的体系构建及配方优化相关实验,研究人员得到了NAPG近油基钻井液体系的基本配方,并对该钻井液体系的抑制性能、抗温性能、润滑性能、滤液表面活性、降滤失性能、生物毒性、抗污染性能等方面进行性能评价。

  结果显示,APGS基钻井液体系作用机理与油基钻井液相近,性能与油基钻井液相当,且具有油基钻井液不可比拟的环保优势。该体系通过吸附成膜阻水、反渗透驱水、嵌入及拉紧黏土矿物晶层等作用,消除了对地层的水化膨胀分散作用。

  司西强说,该钻井液与传统的水基钻井液和高性能水基钻井液存在质的区别,具有超强抑制、地层不造浆、高润滑、强封堵、绿色环保等技术优势,适用于高活性泥岩、含泥岩、砂泥岩互层等易坍塌地层及页岩油气水平井长水平段的钻井施工。

  避免井眼报废风险

  长期以来,在页岩油水平井的开发中使用的均是油基钻井液。而松页油2HF井是我国第一口用水基钻井液打成的页岩油水平井。“该井的成功完井,打破了多年来松辽盆地青山口组页岩油层‘不可战胜的死亡禁区’神话,突破了水基钻井液无法安全钻穿纯泥岩长裸眼段的技术瓶颈,为国家对松辽盆地页岩油资源的大规模后续开发提供了非常宝贵的技术经验。”司西强说。

  松页油2HF井是中国地调局部署在松辽盆地北部古龙坳陷的一口开窗侧钻参数井、页岩油水平井,施工方为中原石油工程公司钻井二公司40486钻井队。

  该井完钻井深3062米,开窗点1554米,A点井深2323米。造斜段和水平段的纯泥岩长裸眼段钻进给施工带来了巨大的井壁失稳风险和挑战。NAPG近油基钻井液在该井应用井段为1554~3062米(长裸眼、纯泥岩),下套管之前裸眼浸泡长达165天仍保持强效持久的井壁稳定效果。除前期对井壁支撑能力不足导致剥落掉块外,密度由每立方厘米1.40~1.45克提至每立方厘米1.60~1.70克后,未再出现新掉块,充分展示了NAPG近油基钻井液体系的超强抑制防塌效果,颠覆了长期以来认为的水基钻井液存在坍塌周期的传统观念。

  该体系的现场应用说明,其自身润滑性能优异,不需再添加其他润滑剂,整个定向过程无托压,抑制地层造浆能力显著,不存在流变性能失控问题,钻井液性能长效稳定。

  “下一步,该体系将继续在威荣页岩气区块、东北松辽页岩油区块开展大规模推广应用,为我国油气开发贡献力量。”司西强说。