低密度白油基鉆井液在欠平衡鉆井中的應用

摘 要:敘述了一種低毒礦物油(白油)鉆井液的應用情況，包括其配方研制、安全性研究及現場應用時的性能控制及使用效果。

關鍵詞:白油基鉆井液欠平衡鉆井天然氣井邊噴邊鉆

中圖分類號:TE254.3文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)07(a)-0047-02

白油是一種低毒礦物油，白油基鉆井液不僅具有其它油基鉆井液的所有特性，而且還具有低毒、安全、保護環境等優勢[1]，本文主要敘述了低密度白油基鉆井液體系在新疆油田探井金龍3井和金龍4井三開目的層為天然氣井欠平衡鉆井工藝中的應用情況。金龍4井3711m點火至4250m完鉆，實現了“邊噴邊鉆”，真正意義上實現了欠平衡負壓鉆井，最大限度的減少了對天然氣層的損害。

1 地質和工程簡述

金龍3井是新疆油田準噶爾盆地西部隆起克百斷裂帶下盤581井西斷塊上布置的一口預探井，目的層位巖性為白色、灰褐色、灰綠色凝灰巖及凝灰質碎屑巖。金龍4井是新疆油田準噶爾盆地西部隆起東北翼克83井南斷塊圈閉上布置的一口預探井，目的層巖性為灰黑色泥巖與灰色、深灰色凝灰質礫砂巖互層，下亞組主要巖性為安山質、火山角礫巖及砂礫巖與泥巖或凝灰巖互層。

金龍3井完鉆井深3350m，三開實際進尺1114m。根據設計要求配制密度0.92g/cm3鉆進，鉆至2400m時，井下出水嚴重，根據井下安全需求逐漸將鉆井液密度提高至1.22g/cm3，采用了超級凝膠等堵水措施將密度降低至1.16g/cm3完鉆。

金龍4井完鉆井深4250.00m，三開進尺688m。三開欠平衡井段使用低密度白油基鉆井液，鉆進過程地層壓力系數為1.00～1.09，鉆進過程中使用的鉆井液密度為0.93～0.97g/cm3，3711m開始點火，采用邊噴邊鉆的方式直至完鉆，真正意義上全井段實現了欠平衡鉆進。

2室內研究

2.1 配方的確定

針對金龍3井、金龍4井天燃氣欠平衡鉆井的需要，確定使用低密度白油基鉆井液體系，通過室內實驗研究，篩選出適合該地層特點的低密度白油基鉆井液配方:如表1所示。

2.2 安全性研究

如表2所示。

5#白油的閃點大于105℃，添加各種處理劑和鹽水配置成油基泥漿后，閃點大于300℃，苯胺點86℃，相對柴油安全性較高，5#白油是低毒礦物油，LC50-96h值大于1000000mg/l，對人體無毒及其它生物和環境基本無毒。現場施工未發生任何安全和環境污染事故，相對柴油等非礦物油更安全、環保。

根據實驗室微量白油熱解-氣相色譜分析譜圖(圖1)特征:峰形呈為基線明顯抬升規則梳狀峰，出峰時間為16分鐘開始、40分鐘結束。出峰溫度為90℃～276℃。主要碳數分布范圍nC14-nC24，與天然氣nC1-nC4有明顯區別。

經測量后效和氣測異常時鉆井液性能與正常時鉆井液性能比較，性能無明顯變化，天然氣循環到地面后不會在鉆井液中大量溶解和聚集。

金龍4井欠平衡鉆進中邊噴邊鉆，連續測量除氣器脫氣后的鉆井液密度等性能均無變化，與正常鉆進時相等;經液氣分離器后，錄井監測氣測下降明顯，可見白油基鉆井液在發生氣侵的時候，經液氣分離器后就可以很快被脫離出來，不會在白油基鉆井液中溶解和聚集，不影響天然氣層的發現。

3 現場應用及性能控制情況

3.1 現場配置

3.1.1 現場配置工藝

(1)按照設計配方在白油中加入主乳、輔乳、潤濕劑、有機土，循環均勻;

(2)補充20%CaCl2水溶液，調整油水比至90:10;

(3)按設計要求比例加入降濾失劑、天然瀝青粉和石灰;

(4)調整鉆井液性能至設計要求。

3.1.2 設計性能與實際性能

如表3所示。

3.2 白油基鉆井液主要性能的控制和維護

3.2.1 密度的控制

白油基鉆井液現場配制密度可以達到0.90g/cm3，有利于欠平衡鉆進的實現，同時，密度具有可控性。金龍4井正常鉆進時鉆井液密度0.93g/cm3，提鉆時，配制密度1.16g/cm3的壓井液，確保井下安全;下鉆到底后，通過固控和補充白油等措施，2～3循環周內，將鉆井液密度恢復至正常鉆進時密度。合理使用固控設備，振動篩使用120～200目篩網，可一次清除74mm以上的固體顆粒。

3.2.2 流變性的控制

金龍3、4井都是直井，盡可能維持低的流變性和攜砂能力以獲得最大的鉆速。流變性控制是經過大量室內試驗，確定有良好流變性的鉆井液配方。在現場，要求控制好固相和油水比，通過補充白油稀釋，補充乳化劑和潤濕劑來調整白油基鉆井液的流變性。

(3)電穩定性及油水比的控制

電穩定性是衡量油基鉆井液穩定性的一個重要參數。破乳電壓的大小通常跟油水比、電解質的濃度、水潤濕固體、處理劑、剪切狀況、溫度等有關。油水比降低，破乳電壓下降，反之升高。

金龍3井鉆進至2318～2410m時，地層水入侵，油水比由91∶9下降至70∶30，電穩定性也大幅度下降。其處理方法是:提高比重，平衡地層壓力，防止地層水的侵入，補充白油，提高油水比，再按設計比例補充處理劑，使電穩定性逐步上升。若油水比過高，則采用補充鹽水的方法控制油水比90:10，以確保鉆井液具有良好的粘切力。

3.3 使用效果

(1)井壁穩定，防塌效果好;2口井井徑規則，鉆進中提下鉆無任何阻卡，金龍3井平均井徑擴大率僅0.05%，金龍4井平均井徑擴大率0.31%。

(2)水侵后鉆井液性能依然穩定。現場檢測性能表明(如表4)，本白油基鉆井液體系在低密度欠平衡鉆井中油水比達到70:30時破乳電壓仍高于500V。

(3)金龍4井試油成果。金龍4井2007年9月27日對井段3800～3814m射孔，4mm油嘴中壓分離器試產，自噴投產日產氣最高達13.16×104m3。

4 結論

(1)低密度白油基鉆井液可以應用于天然氣井，不會影響氣層發現和引發安全問題。

(2)白油基鉆井液性能穩定，防塌性能好，安全性較高，低毒環保，保護油氣層等特性可較好替代傳統油基鉆井液。

(3)白油基鉆井液密度現場可以配制密度約0.90g/cm3，是地層當量密度在1.0g/cm3左右油氣井中欠平衡鉆井施工最佳工作液。

(4)本體系鉆井液對于水侵具有一定的局限性，油水比最大70:30。

(5)對于單口井來說，初配成本偏高，但可重復使用，單井鉆井液成本逐漸降低。

參考文獻

[1]鄢捷年.鉆井液工藝學.石油大學出版社.2003，3:236-270.

[2] 彭放.低毒油基鉆井液鉆井液在南海西部的應用，鉆井液與完井液，1996，13(6)，28-32.