MDT測(cè)試用封閉液的研究及應(yīng)用

楊雪山，何竹梅,睢文云,徐 浩,楊小敏,王春雷

(1.中國(guó)石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009；2.中國(guó)石化江蘇石油工程公司鉆井處，江蘇 揚(yáng)州 225261)

MDT測(cè)試用封閉液的研究及應(yīng)用

楊雪山1，何竹梅1,睢文云1,徐 浩1,楊小敏1,王春雷2

(1.中國(guó)石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009；2.中國(guó)石化江蘇石油工程公司鉆井處，江蘇 揚(yáng)州 225261)

MDT測(cè)試是一種高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，受測(cè)試時(shí)間、電纜吸附粘卡等因素的影響，井下經(jīng)常出現(xiàn)復(fù)雜情況，后續(xù)處理耗時(shí)長(zhǎng)，甚至引發(fā)填井事故。為降低MDT作業(yè)粘卡風(fēng)險(xiǎn)，研制了具有強(qiáng)抑制性、低不溶固相、超低失水和潤(rùn)滑防塌性能好等優(yōu)點(diǎn)的封閉液，可有效降低MDT測(cè)試過(guò)程中電纜粘卡的風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用取得良好的效果，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

MDT測(cè)試 封閉液 粘卡 低不溶固相 超低失水

MDT(模塊式地層動(dòng)態(tài)測(cè)試器)測(cè)井技術(shù)在采集地層PVT流體樣品、識(shí)別油氣水層和判斷油水界面等方面有相當(dāng)明顯的優(yōu)勢(shì),能有效地評(píng)價(jià)儲(chǔ)層，認(rèn)識(shí)油藏,縮短勘探時(shí)間，節(jié)約勘探資金，加快勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)程[1-2]。

近年來(lái)，MDT測(cè)試在探井中的應(yīng)用逐漸推廣，但MDT測(cè)試是一種高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，風(fēng)險(xiǎn)主要體現(xiàn)在：①定點(diǎn)測(cè)量測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，電纜粘卡風(fēng)險(xiǎn)高；②儀器外徑大，長(zhǎng)度一般在18～22 m之間，易遇阻遇卡；③若井內(nèi)泥漿中巖屑較多或加入了塑料小球,則會(huì)導(dǎo)致MDT管線(xiàn)堵塞、閥門(mén)封閉不嚴(yán)等問(wèn)題[1]；④對(duì)于低滲儲(chǔ)層，若形成的泥餅不致密，由于增壓效應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致測(cè)試失敗[2]。其中電纜粘卡的風(fēng)險(xiǎn)是其主要風(fēng)險(xiǎn)，一旦發(fā)生粘卡，往往需要穿心打撈，復(fù)雜時(shí)甚至?xí)?dǎo)致MDT測(cè)試儀器報(bào)廢、填井側(cè)鉆，既增加了探井風(fēng)險(xiǎn)，又增加了勘探成本。

1 MDT測(cè)試用封閉液性能要求

井眼條件、鉆井液性能對(duì)MDT測(cè)試的成功與否起著決定性作用。國(guó)內(nèi)主要使用水基鉆井液體系，但完井時(shí)體系中成份復(fù)雜，固相含量高，當(dāng)在井筒內(nèi)靜止時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，形成的虛泥餅厚且質(zhì)量差，潤(rùn)滑性不佳。受測(cè)試時(shí)間、電纜吸附粘卡等因素影響，MDT儀器組合后在井內(nèi)移動(dòng)中容易遇阻遇卡。因此，為有效降低MDT測(cè)試的風(fēng)險(xiǎn)，需要研制一種具有強(qiáng)抑制、低不溶固相、超低失水和潤(rùn)滑防塌性能好的MDT測(cè)試用封閉液。斯倫貝謝工程師對(duì)封閉液性能要求為：

(1)API濾失量<2 mL，HTHP濾失量<8 mL;

(2)水不溶物固含<5%；

(3)避免使用纖維堵漏劑或玻璃微珠等可能造成MDT探針和泵抽模塊堵塞的添加劑。

2 室內(nèi)研究

MDT測(cè)試應(yīng)用井徐聞6-1井三開(kāi)采用復(fù)合有機(jī)鹽體系。復(fù)合有機(jī)鹽既是加重劑，又是抑制劑，同時(shí)還具有保護(hù)儲(chǔ)層的作用，其溶液潤(rùn)滑系數(shù)比蒸餾水潤(rùn)滑系數(shù)小，且隨溶液密度升高而降低[2-6]。

考慮到封閉液性能要求水不溶物固含小于5%以及降低綜合成本，決定在復(fù)合有機(jī)鹽體系基礎(chǔ)上研制MDT測(cè)試用封閉液。

研制MDT測(cè)試用封閉液的技術(shù)思路是：①通過(guò)增加復(fù)合有機(jī)鹽加量，降低封閉液的不溶固相含量，解決密度與其不溶固相含量的矛盾，同時(shí)可提高封閉液的抑制性，解決泥頁(yè)巖易分散的問(wèn)題；②通過(guò)復(fù)配使用固體聚合醇和極壓潤(rùn)滑劑，提高封閉液的潤(rùn)滑防粘卡性能；③通過(guò)優(yōu)化降濾失劑和白瀝青加量，進(jìn)一步改善泥餅質(zhì)量、降低濾失量，形成薄而韌的泥餅，防止形成厚虛泥餅。

2.1基本性能

根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研、應(yīng)用井工況和封閉液性能要求，形成以下四種配方。

1#：3%鈉膨潤(rùn)土+0.2%IND+1.5%Redul+2%NFA+2%PGCS+15%Weigh；

2#：3%鈉膨潤(rùn)土+0.3%IND+1.5%Redul+3%NFA+2%PGCS+25%Weigh；

3#:0.3%IND+2%Redul+3%NFA+3%PGCS+3%JYRH+60%Weigh；

4#:3%鈉膨潤(rùn)土+0.3%IND+2%Redul+3%NFA+3%PGCS+3%JYRH+60%Weigh。

其中，1#為徐聞6-1井三開(kāi)復(fù)合有機(jī)鹽體系配方；2#在1#基礎(chǔ)上增加Weigh和NFA含量，降低體系水不溶物固含和濾失量；3#和4#在2#基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低水不溶物固含和濾失量，并提高潤(rùn)滑性能，其中，3#為無(wú)土相復(fù)合有機(jī)鹽體系?；拘阅芤?jiàn)表1。

表1 MDT測(cè)試用封閉液常溫下基本性能

表2 MDT封閉液體系在140℃下熱滾16h后的性能

2.2抗溫性能(見(jiàn)表2)

由表1、表2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，無(wú)土相的3#封閉液配方老化前后流變性能較好，但瞬時(shí)濾失量、API濾失量和HTHP濾失量均較大，1#、2#與4#配方抗溫性能良好，體系的懸浮攜巖性能好，API濾失量均小于3 mL，2#與4#配方HTHP濾失量小于10 mL，不溶物固相含量均小于5%，綜合比較，4#配方的綜合性能最優(yōu)。

2.3潤(rùn)滑性能評(píng)價(jià)

采用極壓潤(rùn)滑儀評(píng)價(jià)上述1#、2#、3#和4#封閉液的潤(rùn)滑性，經(jīng)過(guò)16 h的140 ℃老化，冷卻至室溫后進(jìn)行測(cè)量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

從圖1可以看出，隨著PGCS和JYRH含量的增加，極壓潤(rùn)滑系數(shù)會(huì)明顯降低，4#和無(wú)土相的3#配方的極壓潤(rùn)滑系數(shù)最低且兩者接近，可有效降低電纜、儀器與井壁的摩阻，減少?gòu)?fù)雜事故的發(fā)生。

圖1 MDT封閉液潤(rùn)滑性評(píng)價(jià)

2.4抑制性能評(píng)價(jià)

在1#、2#、3#和4#封閉液中各加入徐聞X6井潿洲組泥巖鉆屑，140 ℃熱滾16 h后，泥巖回收率分別為94.2%，95.8%，97.3%和97.6%(見(jiàn)圖2)。

圖2 MDT測(cè)試用封閉液頁(yè)巖抑制性評(píng)價(jià)

由圖2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，封閉液對(duì)泥巖具有較強(qiáng)的抑制分散能力，有利于穩(wěn)定井壁。

取徐聞X6井E3w2泥頁(yè)巖小于100目巖心粉制成試驗(yàn)巖心柱與4#封閉液老化后試樣接觸，采用Fann2100頁(yè)巖膨脹儀，測(cè)量巖心柱在不同時(shí)間段的線(xiàn)膨脹高度(見(jiàn)圖3)，24 h后頁(yè)巖膨脹率為15.7%。由此可見(jiàn)，4#封閉液對(duì)E3w2泥頁(yè)巖具有較強(qiáng)的抑制膨脹性能。

圖3 MDT測(cè)試用封閉液頁(yè)巖膨脹率評(píng)價(jià)

2.5泥餅質(zhì)量評(píng)價(jià)

由于MDT定點(diǎn)測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)(4～5 h),當(dāng)鉆井液在井筒內(nèi)靜止時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，所形成的泥餅質(zhì)量對(duì)電纜粘卡的影響至關(guān)重要。為評(píng)價(jià)封閉液泥餅質(zhì)量，采用API失水儀測(cè)試4#封閉液老化后試樣(140 ℃老化16 h)在0.69 MPa壓力下0.5，1，2，4，6 h后的泥餅厚度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

從表3可以看出，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，4#封閉液濾失量的增量逐漸降低，說(shuō)明形成的泥餅越來(lái)越致密，6 h后泥餅厚度為0.356 mm，小于0.5 mm，證明在長(zhǎng)時(shí)間靜止條件下形成的泥餅厚度很薄，有利于降低作業(yè)過(guò)程中電纜與泥餅的接觸面積。

表3 0.69 MPa壓力下不同時(shí)間形成的泥餅厚度

在高溫高壓條件下(140 ℃、3.45 MPa)，0.5 h時(shí)泥餅厚度為0.736 mm，6 h后的泥餅厚度為1.89 mm，說(shuō)明4#封閉液在井下高溫高壓條件下，長(zhǎng)時(shí)間靜止時(shí)不會(huì)出現(xiàn)虛厚泥餅，有利于降低電纜粘卡的風(fēng)險(xiǎn)。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及效果

3.1徐聞6-1井概況

徐聞6-1井是部署在北部灣盆地中東部的邁陳凹陷東部北斜坡的一口定向評(píng)價(jià)井，目的是進(jìn)一步評(píng)價(jià)落實(shí)徐聞6斷塊東部E3w3構(gòu)造、儲(chǔ)層展布及含油規(guī)模。

(1)基本數(shù)據(jù)：設(shè)計(jì)井深3 355.55 m，實(shí)際井深3 350 m；井身結(jié)構(gòu)為：一開(kāi)井眼φ444.5 mm×306.12 m，表層套管φ339.7mm×305.12 m；二開(kāi)井眼φ311.1 mm×1 616.9 m，技術(shù)套管為φ244.5 mm×1 615.02 m；三開(kāi)井眼φ215.9 mm×3 350 m，油層套管φ139.7 mm×3 341.51 m。

(2)地質(zhì)分層：該井自上而下分別鉆遇第四系(Q)、新近系望樓港組(N2w)、燈樓角組(N1d)，角尾組(N1j)，下洋組(N1x)、古近系潿洲組(N3w)。

徐聞6-1井最大井斜為37°，井深1 913 m狗腿度11.3°/100 m，MDT測(cè)試的裸眼井段1 615.02～3 350.00 m，地層為潿洲組，在此井況條件下，斯倫貝謝現(xiàn)場(chǎng)工程師預(yù)測(cè)此次作業(yè)粘卡風(fēng)險(xiǎn)率為78%。

3.2 MDT封閉液現(xiàn)場(chǎng)配置方案研究

徐聞6-1井三開(kāi)采用復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液體系，為了節(jié)約成本，簡(jiǎn)化配置程序，決定采用部分老漿轉(zhuǎn)化。根據(jù)凈化后老漿中膨潤(rùn)土含量，確定老漿比例為40%，根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)優(yōu)選的4#配方，用現(xiàn)場(chǎng)鉆井液處理材料對(duì)該封閉液進(jìn)行小型試驗(yàn)與配方調(diào)整，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

由于老漿成份未知，1#配方雖然濾失量達(dá)到要求，但200～600轉(zhuǎn)的數(shù)值超出六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)的量程，封閉液粘度過(guò)高，3#和4#配方性能接近。綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，確定最終封閉液配方為：

35%井漿+65%膠液(40%weigh+1.5%Redul+3%PGCS+3%JYRH+3%NFA)

表4 現(xiàn)場(chǎng)MDT測(cè)試用封閉液配制實(shí)驗(yàn)性能評(píng)價(jià)

注：1#：40%井漿+40%Weigh+3%Redul+3%NFA+4%PGCS+5%JYRH；2#：25%井漿+25%Weigh+2%Redul+2%NFA+2.5%PGCS+3%JYRH；3#:40%井漿+30%Weigh+1%Redul+2%NFA+2%PGCS+3%JYRH；4#:30%井漿+40%Weigh+1.5%Redul+3%NFA+3%PGCS+3%JYRH。

3.3現(xiàn)場(chǎng)配制方案

(1)計(jì)算MDT測(cè)試裸眼段的容積，準(zhǔn)備配制封閉液的空泥漿罐；

(2)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)小型實(shí)驗(yàn)配方與配制體積，計(jì)算并準(zhǔn)備配制封閉液所需的材料；

(3)采用四級(jí)固控設(shè)備盡量清除鉆完井液中的固相，測(cè)量其全套性能，尤其是潤(rùn)滑性、密度、API濾失量和HTHP濾失量，觀察泥餅質(zhì)量；

(4)向一個(gè)罐中打入所需體積的清潔后的鉆完井液，在其他罐中打入所需清水，向清水中采用剪切泵依次加入Redul、NFA、PGCS、Weigh、JYRH，并攪拌循環(huán)均勻；

(5)采用地面循環(huán)系統(tǒng)，將配制的混合膠液與罐中的鉆完井液充分循環(huán)均勻，測(cè)量配制完成的封閉液性能，備用。

3.4應(yīng)用效果

配制后的封閉液性能見(jiàn)表5。

表5 MDT測(cè)試用封閉液常溫下性能

從表5可見(jiàn)，現(xiàn)場(chǎng)封閉液性能達(dá)到了施工單位提出的要求。配置的封閉液具有良好的流變性和超低的濾失量，不溶物固相含量低，形成的泥餅薄，造壁性好，抑制性強(qiáng)，潤(rùn)滑性?xún)?yōu)良。MDT測(cè)試前，用封閉液將裸眼井段的鉆井液替出，MDT測(cè)試過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)電纜粘卡現(xiàn)象，測(cè)試結(jié)束后，儀器順利取出，通井循環(huán)過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)井壁坍塌物，證明封閉液穩(wěn)定井壁能力強(qiáng)。

4 結(jié)論

(1)復(fù)合有機(jī)鹽應(yīng)用方便，可配置1.05～1.55 g/cm3之間的封閉液，調(diào)節(jié)范圍廣，配合使用重晶石等加重劑，可配制更寬密度的封閉液，滿(mǎn)足不同井深條件下密度要求的封閉液。

(2)封閉液抗溫性能好，可滿(mǎn)足高溫條件下的封閉液要求。

(3)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明：研究形成的MDT測(cè)試用封閉液具有強(qiáng)抑制、低不溶固相、超低失水和潤(rùn)滑防塌性能好，可有效降低MDT測(cè)試時(shí)電纜粘卡的風(fēng)險(xiǎn)，且對(duì)環(huán)境無(wú)污染，值得推廣應(yīng)用。

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(編輯 謝 葵)

Research and application of sealing fluid for MDT logging technology

Yang Xueshan1，He Zhumei1，Sui Wenyun1，Xu Hao1，Yang Xiaomin1，Wang Chunlei2

(1.PetroleumEngineeringResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany,SINOPEC,Yangzhou225009,China;2.DrillingCompany，SinopecOilfieldServiceJiangsuCorporation，Yangzhou225261，China)

MDT logging technology influenced by testing time，cable adhering and sticking，etc，is a high risk operation，in which there are often complex downhole conditions，long subsequent processing time，even leading to filling well accident.To reduce effectively the risk of cable adhering and sticking in MDT operation，a sealing fluid was developed，which has advantages of strong inhibition，low insoluble solids，ultra-low filtration，good lubrication and collapse protection，etc.The field application showed that the sealing fluid is convenient and effective.

MDT logging；sealing fluid；sticking；low insoluble solid；ultra- low filtration

10.16181/j.cnki.fzyqc.2015.04.018

TE254.1

A

2015-07-06；改回日期2015-07-27。

楊雪山(1985—)，碩士，現(xiàn)主要從事鉆井液研究、設(shè)計(jì)和儲(chǔ)層保護(hù)工作。電話(huà)：0514-87760962；E-mail：yangxs.jsyt@sinopec.com。

江蘇油田"徐聞地區(qū)鉆井關(guān)鍵技術(shù)研究"項(xiàng)目(JS 13046)部分研究?jī)?nèi)容。