大牛地气田无土相钻井液流变模式优选

张冠军,闫吉曾

(1.中国石化集团华北石油局五普钻井分公司,河南新乡 453700;2.中国石化集团华北分公司工程技术研究院,河南郑州 450006）

大牛地气田无土相钻井液流变模式优选

张冠军1,闫吉曾2

(1.中国石化集团华北石油局五普钻井分公司,河南新乡 453700;2.中国石化集团华北分公司工程技术研究院,河南郑州 450006）

大牛地气田无土相钻井液实例计算表明,赫巴模式的相关系数最大,残差平方和最小,其次是卡森模式、幂律模式,最差的是宾汉模式,建议优先选用赫巴模式。

流变模式;无土相钻井液;赫巴模式;卡森模式;幂律模式;宾汉模式

1 无土相钻井液的特点

目前无土相钻井液体系在大牛地气田水平井中应用较多,钻井实践表明,无土相钻井液主要具有以下特点:

(1）可降低钻井液密度,降低井底压力;

(2）抑制性处理剂能很好地抑制地层中粘土的水化分散,抑制粘土的膨胀,减少水敏损害;

(3）加入防水锁剂,降低界面张力,降低水锁和清除滤饼,有很好的防塌抑制性和润滑性,保证钻井的顺利施工,对储层的保护起到很好的作用。

在大牛地气田钻井实践中优选了无土相钻井液等体系,其基本配方为3%～4.5%TV-2+2%～3%润滑剂+0.3%～0.5%XC+2%～3%HCOOK+ 3%～5%防水锁剂。下面以DP10井为例来优选无土相钻井液流变模式。

2 DP10井概况

DP10井位于陕西省榆林地区,是中国石化集团华北分公司部署的一口水平井,设计井深4287.37 m,主要目的层为二叠系山西组山一段。一开、二开、三开钻头尺寸、井深及应用钻井液体系等情况见表1。

表1 DP10井井身结构及钻井液体系

3 流变模式及常规流变参数计算

常用的钻井液流变模式有宾汉模式、幂律模式、卡森模式、赫巴模式等。钻井液流变模式的选择,对于计算摩阻、压降,优化水力参数,都有非常重要的意义。目前,现场一般选用宾汉模式或幂律模式进行流变计算。

3.1 宾汉模式

4 非线性回归法优选流变模式

以上常规的计算方法在现场广泛应用,其特点是简便易用。但随着应用数理统计和计算机广泛应用于钻井工程设计,根据数学方法,完全可以最大程度的利用实验数据,减小计算误差,从而更加准确地进行流变参数的计算,也就是回归法。

本文利用非线性回归的LMF(Levenberg-Mar-quardt-Fletcher）法,通过计算流变参数、相关系数、残差平方和,从而更准确、科学的选择流变模式。

假设钻井液流变方程为:

通过现场实测数据进行计算,相关系数越大,残差平方和越小,其流变方程越符合钻井液实际情况,这也是优选流变模式的标准。为计算流变参数、相关系数、残差平方和,利用VB和MATLAB分别编制了相应的计算软件。

5 DP10井计算实例

限于篇幅,只计算部分代表性数据。实测数据如表2,计算结果见表3～6。

表2 DP10井实测六速旋转粘度计读数

表3 样本1计算结果

表4 样本2计算结果

表5 样本3计算结果

6 结论

从计算结果来看,赫巴模式的相关系数最大,残差平方和最小,其次是卡森模式、幂律模式,最差的是宾汉模式。因此,在提高计算精度的情况下,建议大牛地气田无土相钻井液优先选用赫巴模式。

表6 样本4计算结果

[1] 薛毅.最优化原理与方法[M].北京:北京工业大学出版社, 2001.

[2] 胡茂焱,尹文斌,郑秀华,等.钻井液流变参数计算方法的分析及流变模式的优选[J].探矿工程(岩土钻掘工程）,2004,31 (7）:41-45.

RheologicalM odelOptim ization of Non-solid PhaseDrill ing Fluid in Dan iudiGas Field

ZHANG Guan-jun1,YAN Ji-zeng2(1.Wupu Drilling Company,S INOPEC North China Company,Xinxiang Henan 453700,China;2.Institute of Engi-neering Technology,S INOPEC North China Company,Zhengzhou Henan 450006,China）

Itwas showed by the example calculation of non-soil phase drilling fluid in Daniudi gas field that the correlation coefficient of Herschel-Bulkleymodelwas the largest with the s mallest residual sum of squares;than was the Casson and power-law model;Bingham modelwas the worst.Herschel-Bulkleymodelwas suggested.

rheologicalmodel;non-soil phase drilling fluid;Herschel-Bulkley model;Casson model;power-law model; Bingham model

TE254+.6

:A

:1672-7428(2010）07-0022-03

2010-02-26;

2010-06-07

张冠军(1964-）,男(汉族）,河北新乐人,中国石化集团华北石油局五普钻井公司经理助理、安全环保部主任、钻井工程师,石油工程专业,从事钻井现场技术工作,河南省新乡市洪门。