泌阳凹陷页岩气的钻井液技术研究

【摘要】：随着世界范围内各个国家对煤、石油、天然气等资源的需求不断攀升,非常规天然气已成为当今资源需求的重要目标,尤其是近年来页岩气的发展不容小觑。据权威专家估算,全球非常规天然气资源量为2338.2×1012m3,约为世界常规天然气资源量(512.6×1012m3)的4.56倍,约为常规石油、天然气资源量的1.65倍,主要分布在加拿大、俄罗斯、美国、中国、拉美等国家和地区。 页岩气是一种非常规气藏,在全世界都有广泛的分布,近年来在天然气产量中的比例正在不断增加。但由于页岩气藏储藏层结构复杂,多为低孔、低渗型,同时,页岩气的开采寿命长,生产周期长,采收率变化较大,且低于常规天然气采收率。美国率先进行页岩气的勘探开发,目前有35000多口井在生产,其年产量已经超过200×108m3,密西根、印第安纳等多个盆地已投入商业性开采。 在我国领土范围内各地质历史时期都存在页岩气资源,广泛分布于海相、陆相盆地,尤以我国南方和中西部地区盆地为主要赋存地区,初步估计,我国页岩气资源在100万亿立方米左右。目前在我国四川盆地、准噶尔盆地钻井已经获得工业气流。因此,页岩气的开发利用已成为全球油气勘探开发的新亮点。加快页岩气资源勘探开发和利用,对于缓解油气资源短缺局面,变革中国油气资源格局,更新能源结构,保障国家能源安全,促进经济社会发展都具有十分重要的意义。 河南油田探区主要包括南襄盆地泌阳、南阳凹陷,新疆焉耆盆地,南华北盆地和准噶尔盆地西缘春光区块与伊犁盆地。根据泌阳凹陷泥页岩各项地质基础数据,参照泥页岩勘探选区登记原则以及三次资评结果,选择有效泥页岩面积有400km2,有效泥页岩厚度为200m,泥页岩密度2.7t/m3,平均含气2m3/t,初步计算泌阳凹陷泥页岩气资源量为4320亿方,有较大的开发前景。 本文是在河南油田泌阳凹陷,安棚—赵凹区块勘探开发的背景下完成的,该地段的地质特征要求钻井液密度达到1.5g/cm3,抗温能力达120℃,API失水≤3.5ml,HTHP(120℃,3.5MPa)失水≤7ml,破乳电压》400V。因此本文旨在通过室内研究,研制出一套适应于泌阳凹陷页岩气的钻井液,使之抗温达120℃,密度1.5g/cm3时依然易于调控,抗污染、抗盐至饱和的钻井液体系,以满足于河南油田钻探过程中的实际应用。 本论文通过以下步骤来完成,首先是选择钻井液体系类型,其次是钻井液体系各配方的优选,最后是性能评价以及油田现场应用注意事项。在选择钻井液类型上,考虑到油基钻井液抗高温、抗污染能力、抑制性强、润滑性好以及储层保护性能好等优点,同时考虑到环境保护的要求,选择了以白油作为基油的油基钻井液。在乳化剂、有机土、降滤失剂和其他处理剂的选择上,主要以流变性、电稳定性、抗温性、抗污染等各项项目指标来完成种类的优选,同时也兼顾经济的要求。 最后,本文配置并建立的一套符合泌页凹陷现场应用和维护要求的油基钻井液体系,配方如下：[油水比5#白油：20％CaCl2水溶液=80：20]+2％MOEMUL+1％MOCOAT+3％天津双瑞有机土+2.0%碱度调节剂CaO+3%降滤失剂MOTEX-C+1％润湿剂+重晶石(加重到1.5g/cm3),能很好的处理稳定井壁、降低井下复杂情况、油层保护,同时在复杂地层钻进过程中的缩径、井眼扩大、井塌、卡钻等方面具有较好的优势,具有极大的推广价值。针对页岩气的开采,油基钻井液能有效的保护储层,同时提高了页岩气的开采价值,为我国的资源短缺提供了强有力的供给,具备很好的经济和社会效益。