Weigh技术简介 2012.doc

1有机盐（Weigh）钻井液、完井液技术北京培康佳业技术发展有限公司2012年1月2主要内容一、概述二、有机盐（Weigh）的组成及物理性质三、有机盐（Weigh）与甲酸盐的性能对比四、有机盐（Weigh）钻井液和完井液的典型配方五、油气层保护室内评价与现场应用评价六、对钢材的腐蚀性评价七、有机盐钻完井液的HSE评价八、回收利用九、有机盐（Weigh）钻井液的推广应用情况十、有机盐（Weigh）完井液的推广应用情况3有机盐（Weigh）钻井液、完井液技术一、概述1、有机盐钻井液完井液国外应用情况1992年，壳牌石油公司在美国获得第一个有机盐钻井液技术专利。1993年，壳牌石油公司第一次应用有机盐钻井液，最初是被应用于小井眼深井钻井，目的是为了降低摩阻压耗、降低循环当量泥浆密度、减少抽汲/激动压力。从1993年至今，在北海英国区域、北海挪威区域，北美墨西哥湾、德克萨斯、加拿大西部，南美的阿根廷、厄瓜多尔、委内瑞拉，印度尼西亚、马来西亚以及哈萨克斯坦都有广泛的应用。主要用于高温/高压钻井、盐岩层盐膏层地层钻井、易水化膨胀、易坍塌泥页岩钻井、储层钻井、小井眼深井钻井、环境保护要求高的区域钻井、水合化天然气藏钻井。有机盐钻井液应用最活跃的地区：北海BP作业区—ETAP气田、北海Shell作业区—Shearwater气田、北海Statoil作业区—HuldraGasField、北海TotalFinaElf作业区—Elgin/Franklin项目和Dunbar项目、北海Gullfaks油田，Agip在巴伦支海的油田。为了解决高温/高压钻井、盐膏层、易水化膨胀泥岩、低密度窗口、提高产量、环境保护等问题，在这几个区域有数百口井都采用了有机盐钻井液和完井液。2、我公司关于有机盐钻井液完井液技术研发与使用Weigh钻、完井液（又称有机盐或无固相钻、完井液）是基于低碳原子（C1—C6）碱金属（第一主族）有机酸盐、有机酸铵盐、有机酸季铵盐的钻井液完井液体系。该项技术的核心是具有较高密度和很好抑制性的有机盐水溶液。如图1-1所示，其中，Weigh2、Weigh3、Weigh4、Weigh5是四种有机盐。图1-1较高密度的有机盐水溶液我们于1990年代末开始研究开发这项技术，最初是为了解决新疆准噶尔盆地南缘山前构造高密度、强水敏泥页岩、窄密度窗口等钻井复杂问题。1999年在新疆石油管理局立为局级重点科技攻关项目2000年在国家经贸委立为“国家技术创新项目”2001年获新疆石油管理局科技进步一等奖2002年获新疆维吾尔自治区科技进步三等奖经过十多年的不断发展和完善，Weigh钻井液体系技术推广应用了50多口（大部分为高4难度复杂井）、钻井进尺20多万米；完井液体系技术推广应用了80多口。实践证明，有机盐（Weigh）钻井液技术已经成为解决如下钻井问题有效工具：与传统的钻井液体系相比，有机盐（Weigh）钻完井液体系具有以下优点：具有油基钻井液或合成基钻完井液的强抑制性；具有油基钻井液的润滑性；可实现无固相高密度；油层保护效果显著；环保无毒，EC50＞30000，国家海洋一级排放标准。Weigh完井液技术可以用作如下完井作业：保护油气层高温／高压易水化膨胀、易垮塌泥岩页岩盐岩层、盐膏层窄密度窗口小井眼深井环境保护要求高的地区天然气井钻井，能有效防止天然气水合化钻开液(Drill-inFludis)射孔液(PerforatingFluids)封隔液或环空保护液(PackingFluids)压井液(KillingFluids)隔离液(SpacerFluids)清洗液(WashingFluids)修井液(WorkoverFluids)压裂液加重液(FracFluids)Highlights准噶尔盆地南缘20年来第一口无事故并钻达设计目的层的井——西5井准噶尔盆地东部三台地区第一口无事故的井——台51井准噶尔盆地勘探开发史第一次在二开古近系发现了油层——台402井塔里木盆地羊塔克地区第一口无事故的井——YT5－2井有机盐技术——射孔/自喷，而钾钙聚磺泥浆需要射孔/加砂压裂：在准噶尔盆地东部三台地区，一般使用钾钙聚磺和有机盐两种钻井液体系，使用钾钙聚磺井的投产方式是射孔/加砂压裂，例如ST2369、ST2663等；使用有机盐井的投产方式是射孔/自喷，例如ST2034、ST2248、ST4301等，而且后者产量普遍比前者高。创四川盆地碳酸盐储层地层压裂井底最高作用压力纪录——207MPa5二、有机盐（Weigh）的组成与物理性质1、有机盐Weigh2、Weigh3、Weigh4、Weigh5的分子式Weigh系列有机盐是碱金属低碳有机酸盐、有机酸铵、有机酸季铵的复合物，它们在水中有很高溶解度，能形成密度较高的水溶液，我们依据不同的生产工艺，合成了三种有机酸盐——Weigh2、Weigh3、Weigh4，它们的分子通式如下。XmRn(COO)lM其中：XmRn(COO)lq----有机酸根M---单价金属阳离子或铵离子、季铵离子（K+、Na+、NH4+、NHxR4-x+）X---杂原子或基团R---烃基COO---羧基Weigh5是一种从国外引进的有机盐，其水溶液密度最高可达2.3g/cm3，取自于铯镏石矿，主要成分为甲酸铯。2、有机盐水溶液的密度：图1-2有机盐饱和水溶液的密度Weigh2Weigh3Weigh4Weigh5 1.00g/cm 3 1.35g/cm 3 2.30g/cm 3 1.80g/cm 3 1.55g/cm 3 图1-3 有机盐Weigh0、Weigh2、Weigh3、Weigh4 加量和密度的关系，温度20℃ 6 表1-1 Weigh2、Weigh3、Weigh4 加量和密度的关系 Weigh2 Weigh3 Weigh4 加量 （W/V 水） 密度 （g/cm 3 ） 加量 （W/V 水） 密度 （g/cm 3 ） 加量 （W/V 水） 密度 （g/cm 3 ） 10% 1.05 10% 1.06 10% 1.072 20% 1.10 20% 1.12 20% 1.123 30% 1.15 30% 1.16 30% 1.195 40% 1.18 40% 1.23 40% 1.240 50% 1.20 50% 1.26 50% 1.306 60% 1.25 60% 1.33 60% 1.342 70% 1.27 70% 1.35 70% 1.392 80% 1.29 80% 1.37 80% 1.434 90% 1.32 90% 1.40 90% 1.455 95% 1.35 100% 1.43 100% 1.479 110% 1.45 110% 1.520 120% 1.47 120% 1.562 130% 1.50 130% 1.581 140% 1.53 140% 1.593 150% 1.55 150% 1.616 160% 1.635 170% 1.653 180% 1.675 190% 1.689 200% 1.701 210% 1.713 220% 1.731 230% 1.750 240% 1.773 250% 1.786 260% 1.802 西5 井——准噶尔盆地南缘20 年来第一口无事故并成功钻达设计目的层的井 准噶尔盆地南缘，从西段四棵树凹陷到中段昌吉凹陷至东段阜康断裂，东西长约450km，南北 宽约 50km，面积 18600km 2 左右，发育有许多有利于油气聚集的构造，多年来一直是地质家寄予厚 望的地区。该地区钻井难点主要是山前高陡构造（高地应力、高倾角）、强水敏泥页岩、多破碎带、 低密度窗口（易喷易漏）。 1980－2000 年期间，在该区块的不同构造上共打探井 15 口 ，但大多数井均因地质情况复杂 而事故频发并未能钻达目的层。 西5 井下第三系安集海河组、紫泥泉子组地层压力系数高达2.00 以上,地层岩性矿物组成一部分以蒙脱石为主，蒙脱石含量达65%，易水化膨胀；另一部分为伊/蒙 混层,混层中蒙脱石含量高达94%，极易龟裂散塌，钻井难度很大。该井应用有机盐技术于2001 年 5 月18 日开钻，2001 年12 月26 日完钻，井深5200 米，钻井液最高密度为2.15g/cm 3 。 这是准噶 尔盆地南缘20 年来第一口没有事故并顺利钻达设计目的层的井。 7 表1-2 Weigh2 和Weigh3 混合加量和密度的关系 Weigh2加量 （W/V水） Weigh3加量 （W/V水） 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 10% 1.10 1.14 1.18 1.21 1.23 1.26 1.29 1.32 1.34 20% 1.15 1.18 1.21 1.24 1.26 1.29 1.32 1.34 1.34 30% 1.19 1.22 1.25 1.27 1.30 1.32 1.34 1.36 1.36 40% 1.24 1.26 1.28 1.30 1.33 1.35 1.37 1.39 1.40 50% 1.265 1.29 1.32 1.345 1.365 1.38 1.40 1.40 1.40 60% 1.30 1.32 1.35 1.365 1.38 1.40 1.40 ※ ※ 70% 1.32 1.35 1.365 1.39 1.41 1.42 1.42 ※ ※ 80% 1.37 1.38 1.40 1.43 1.44 1.44 1.44 ※ ※ 90% 1.39 1.42 1.43 1.443 1.446 1.454 1.463 ※ ※ 100% 1.423 1.44 1.45 1.463 1.475 1.481 ※ ※ ※ 110% 1.44 1.457 1.464 1.487 1.485 ※ ※ ※ ※ 120% 1.47 1.479 1.49 1.50 ※ ※ ※ ※ ※ 130% 1.49 1.495 1.50 1.508 ※ ※ ※ ※ ※ 140% 1.51 1.52 1.52 ※ ※ ※ ※ ※ ※ Weigh 压裂加重液——创造了压裂酸化中最高井底作用压力的纪录 剑门1 井是中国石油在四川油田的一口重点探井，完钻井深7009 米，完井时钻井液密度 2.30g/cm 3 ,井底温度180℃。于20008 年奥运会期间应用Weigh 有机盐工作液进行射孔、压裂、 酸化、测试等作业。