MDT测试用封闭液的研究及应用

杨雪山，何竹梅,睢文云,徐 浩,杨小敏,王春雷

(1.中国石化江苏油田分公司石油工程技术研究院，江苏 扬州 225009；2.中国石化江苏石油工程公司钻井处，江苏 扬州 225261)

MDT测试用封闭液的研究及应用

杨雪山1，何竹梅1,睢文云1,徐 浩1,杨小敏1,王春雷2

(1.中国石化江苏油田分公司石油工程技术研究院，江苏 扬州 225009；2.中国石化江苏石油工程公司钻井处，江苏 扬州 225261)

MDT测试是一种高风险作业，受测试时间、电缆吸附粘卡等因素的影响，井下经常出现复杂情况，后续处理耗时长，甚至引发填井事故。为降低MDT作业粘卡风险，研制了具有强抑制性、低不溶固相、超低失水和润滑防塌性能好等优点的封闭液，可有效降低MDT测试过程中电缆粘卡的风险，现场应用取得良好的效果，值得进一步推广应用。

MDT测试 封闭液 粘卡 低不溶固相 超低失水

MDT(模块式地层动态测试器)测井技术在采集地层PVT流体样品、识别油气水层和判断油水界面等方面有相当明显的优势,能有效地评价储层，认识油藏,缩短勘探时间，节约勘探资金，加快勘探开发进程[1-2]。

近年来，MDT测试在探井中的应用逐渐推广，但MDT测试是一种高风险作业，风险主要体现在：①定点测量测试时间长，电缆粘卡风险高；②仪器外径大，长度一般在18～22 m之间，易遇阻遇卡；③若井内泥浆中岩屑较多或加入了塑料小球,则会导致MDT管线堵塞、阀门封闭不严等问题[1]；④对于低渗储层，若形成的泥饼不致密，由于增压效应，会导致测试失败[2]。其中电缆粘卡的风险是其主要风险，一旦发生粘卡，往往需要穿心打捞，复杂时甚至会导致MDT测试仪器报废、填井侧钻，既增加了探井风险，又增加了勘探成本。

1 MDT测试用封闭液性能要求

井眼条件、钻井液性能对MDT测试的成功与否起着决定性作用。国内主要使用水基钻井液体系，但完井时体系中成份复杂，固相含量高，当在井筒内静止时间长时，形成的虚泥饼厚且质量差，润滑性不佳。受测试时间、电缆吸附粘卡等因素影响，MDT仪器组合后在井内移动中容易遇阻遇卡。因此，为有效降低MDT测试的风险，需要研制一种具有强抑制、低不溶固相、超低失水和润滑防塌性能好的MDT测试用封闭液。斯伦贝谢工程师对封闭液性能要求为：

(1)API滤失量<2 mL，HTHP滤失量<8 mL;

(2)水不溶物固含<5%；

(3)避免使用纤维堵漏剂或玻璃微珠等可能造成MDT探针和泵抽模块堵塞的添加剂。

2 室内研究

MDT测试应用井徐闻6-1井三开采用复合有机盐体系。复合有机盐既是加重剂，又是抑制剂，同时还具有保护储层的作用，其溶液润滑系数比蒸馏水润滑系数小，且随溶液密度升高而降低[2-6]。

考虑到封闭液性能要求水不溶物固含小于5%以及降低综合成本，决定在复合有机盐体系基础上研制MDT测试用封闭液。

研制MDT测试用封闭液的技术思路是：①通过增加复合有机盐加量，降低封闭液的不溶固相含量，解决密度与其不溶固相含量的矛盾，同时可提高封闭液的抑制性，解决泥页岩易分散的问题；②通过复配使用固体聚合醇和极压润滑剂，提高封闭液的润滑防粘卡性能；③通过优化降滤失剂和白沥青加量，进一步改善泥饼质量、降低滤失量，形成薄而韧的泥饼，防止形成厚虚泥饼。

2.1基本性能

根据文献调研、应用井工况和封闭液性能要求，形成以下四种配方。

1#：3%钠膨润土+0.2%IND+1.5%Redul+2%NFA+2%PGCS+15%Weigh；

2#：3%钠膨润土+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%钠膨润土+0.3%IND+2%Redul+3%NFA+3%PGCS+3%JYRH+60%Weigh。

其中，1#为徐闻6-1井三开复合有机盐体系配方；2#在1#基础上增加Weigh和NFA含量，降低体系水不溶物固含和滤失量；3#和4#在2#基础上进一步降低水不溶物固含和滤失量，并提高润滑性能，其中，3#为无土相复合有机盐体系。基本性能见表1。

表1 MDT测试用封闭液常温下基本性能

表2 MDT封闭液体系在140℃下热滚16h后的性能

2.2抗温性能(见表2)

由表1、表2实验数据可以看出，无土相的3#封闭液配方老化前后流变性能较好，但瞬时滤失量、API滤失量和HTHP滤失量均较大，1#、2#与4#配方抗温性能良好，体系的悬浮携岩性能好，API滤失量均小于3 mL，2#与4#配方HTHP滤失量小于10 mL，不溶物固相含量均小于5%，综合比较，4#配方的综合性能最优。

2.3润滑性能评价

采用极压润滑仪评价上述1#、2#、3#和4#封闭液的润滑性，经过16 h的140 ℃老化，冷却至室温后进行测量，实验结果见图1。

从图1可以看出，随着PGCS和JYRH含量的增加，极压润滑系数会明显降低，4#和无土相的3#配方的极压润滑系数最低且两者接近，可有效降低电缆、仪器与井壁的摩阻，减少复杂事故的发生。

图1 MDT封闭液润滑性评价

2.4抑制性能评价

在1#、2#、3#和4#封闭液中各加入徐闻X6井涠洲组泥岩钻屑，140 ℃热滚16 h后，泥岩回收率分别为94.2%，95.8%，97.3%和97.6%(见图2)。

图2 MDT测试用封闭液页岩抑制性评价

由图2的实验结果可以看出，封闭液对泥岩具有较强的抑制分散能力，有利于稳定井壁。

取徐闻X6井E3w2泥页岩小于100目岩心粉制成试验岩心柱与4#封闭液老化后试样接触，采用Fann2100页岩膨胀仪，测量岩心柱在不同时间段的线膨胀高度(见图3)，24 h后页岩膨胀率为15.7%。由此可见，4#封闭液对E3w2泥页岩具有较强的抑制膨胀性能。

图3 MDT测试用封闭液页岩膨胀率评价

2.5泥饼质量评价

由于MDT定点测试时间长(4～5 h),当钻井液在井筒内静止时间长时，所形成的泥饼质量对电缆粘卡的影响至关重要。为评价封闭液泥饼质量，采用API失水仪测试4#封闭液老化后试样(140 ℃老化16 h)在0.69 MPa压力下0.5，1，2，4，6 h后的泥饼厚度，实验结果见表3。

从表3可以看出，随着时间的延长，4#封闭液滤失量的增量逐渐降低，说明形成的泥饼越来越致密，6 h后泥饼厚度为0.356 mm，小于0.5 mm，证明在长时间静止条件下形成的泥饼厚度很薄，有利于降低作业过程中电缆与泥饼的接触面积。

表3 0.69 MPa压力下不同时间形成的泥饼厚度

在高温高压条件下(140 ℃、3.45 MPa)，0.5 h时泥饼厚度为0.736 mm，6 h后的泥饼厚度为1.89 mm，说明4#封闭液在井下高温高压条件下，长时间静止时不会出现虚厚泥饼，有利于降低电缆粘卡的风险。

3 现场应用及效果

3.1徐闻6-1井概况

徐闻6-1井是部署在北部湾盆地中东部的迈陈凹陷东部北斜坡的一口定向评价井，目的是进一步评价落实徐闻6断块东部E3w3构造、储层展布及含油规模。

(1)基本数据：设计井深3 355.55 m，实际井深3 350 m；井身结构为：一开井眼φ444.5 mm×306.12 m，表层套管φ339.7mm×305.12 m；二开井眼φ311.1 mm×1 616.9 m，技术套管为φ244.5 mm×1 615.02 m；三开井眼φ215.9 mm×3 350 m，油层套管φ139.7 mm×3 341.51 m。

(2)地质分层：该井自上而下分别钻遇第四系(Q)、新近系望楼港组(N2w)、灯楼角组(N1d)，角尾组(N1j)，下洋组(N1x)、古近系涠洲组(N3w)。

徐闻6-1井最大井斜为37°，井深1 913 m狗腿度11.3°/100 m，MDT测试的裸眼井段1 615.02～3 350.00 m，地层为涠洲组，在此井况条件下，斯伦贝谢现场工程师预测此次作业粘卡风险率为78%。

3.2 MDT封闭液现场配置方案研究

徐闻6-1井三开采用复合有机盐钻井液体系，为了节约成本，简化配置程序，决定采用部分老浆转化。根据净化后老浆中膨润土含量，确定老浆比例为40%，根据室内实验优选的4#配方，用现场钻井液处理材料对该封闭液进行小型试验与配方调整，实验结果见表4。

由于老浆成份未知，1#配方虽然滤失量达到要求，但200～600转的数值超出六速旋转粘度计的量程，封闭液粘度过高，3#和4#配方性能接近。综合上述实验结果，确定最终封闭液配方为：

35%井浆+65%胶液(40%weigh+1.5%Redul+3%PGCS+3%JYRH+3%NFA)

表4 现场MDT测试用封闭液配制实验性能评价

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

3.3现场配制方案

(1)计算MDT测试裸眼段的容积，准备配制封闭液的空泥浆罐；

(2)根据现场小型实验配方与配制体积，计算并准备配制封闭液所需的材料；

(3)采用四级固控设备尽量清除钻完井液中的固相，测量其全套性能，尤其是润滑性、密度、API滤失量和HTHP滤失量，观察泥饼质量；

(4)向一个罐中打入所需体积的清洁后的钻完井液，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，并搅拌循环均匀；

(5)采用地面循环系统，将配制的混合胶液与罐中的钻完井液充分循环均匀，测量配制完成的封闭液性能，备用。

3.4应用效果

配制后的封闭液性能见表5。

表5 MDT测试用封闭液常温下性能

从表5可见，现场封闭液性能达到了施工单位提出的要求。配置的封闭液具有良好的流变性和超低的滤失量，不溶物固相含量低，形成的泥饼薄，造壁性好，抑制性强，润滑性优良。MDT测试前，用封闭液将裸眼井段的钻井液替出，MDT测试过程中没有出现电缆粘卡现象，测试结束后，仪器顺利取出，通井循环过程中没有出现井壁坍塌物，证明封闭液稳定井壁能力强。

4 结论

(1)复合有机盐应用方便，可配置1.05～1.55 g/cm3之间的封闭液，调节范围广，配合使用重晶石等加重剂，可配制更宽密度的封闭液，满足不同井深条件下密度要求的封闭液。

(2)封闭液抗温性能好，可满足高温条件下的封闭液要求。

(3)现场应用表明：研究形成的MDT测试用封闭液具有强抑制、低不溶固相、超低失水和润滑防塌性能好，可有效降低MDT测试时电缆粘卡的风险，且对环境无污染，值得推广应用。

[1] 张文昌.MDT测井施工的几点体会[J].测井技术,2002,26(3):261～263.

[2] 唐雪萍,赵佐安，何绪全.模块式动态地层测试器在低孔低渗储层中的适用性研究[J].天然气勘探与开发,2005,29(1):32-34.

[3] 高喜龙,李照延，时丕同.MDT测试技术及其在浅海油气勘探中的应用[J].油气井测试,2007,3:32-34.

[4] 赵长新，张长花，李建，等．甲酸盐及有机盐钻井液基液的润滑性[J].钻井液与完井液，2012，29(2)：27-29.

[5] 姚少全，王世国，谢远灿，等.有机盐钻井液的研究与应用[J].石油钻探技术，2001，29(5):43-45.

[6] 李保山，毛立丰，张坤.无固相有机盐钻井液技术[J].内蒙古石油化工，2012(9):95-96.

[7] 楼一珊，郑力会.基于有机盐钻井液的稳定井壁新技术应用研究[J].石油天然气学报.2005,27(6):888-890.

[8] 周建东,李在均，邹盛礼，等.有机盐钻井液在塔里木东河油田DH12826井的应用[J].钻井液与完井液，2002，19(4):21～231.

(编辑 谢 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。

杨雪山(1985—)，硕士，现主要从事钻井液研究、设计和储层保护工作。电话：0514-87760962；E-mail：yangxs.jsyt@sinopec.com。

江苏油田"徐闻地区钻井关键技术研究"项目(JS 13046)部分研究内容。