胺基抑制劑FYZ-1在NP 23-P2016井的應用

鐘　靈，馬文英，王武斌，李保慧，張　凱

(1.中國石化中原石油工程有限公司鉆井工程技術研究院；2.中國石化中原石油工程有限公司鉆井二公司；3.中國石化中原油田采油一廠：河南濮陽 457001)

NP 23-P 2016井位于河北省唐山市南堡開發區，是由冀東油田公司在南堡2號潛山老堡南1斷塊山布置的一口開發水平井，設計井深5 579 m，垂深3 527 m，最大井斜90°。該井四開4 203～5 379 m鉆遇地層為東營組和沙河街組，巖性為灰色泥巖和凝灰巖，水敏性強，易發生剝落、掉塊，造成井壁失穩，因此采用強抑制性氯化鉀鉆井液鉆進。該井鉆至4 800 m后發生井壁失穩，采取提高鉆井液密度、增加氯化鉀含量等措施，仍未解除復雜情況。根據室內實驗結果，采用胺基抑制劑FYZ-1增強鉆井液的抑制性能，保證了NP 23-P 2016井的四開施工順利完成。

1　現場復雜情況及處理措施

NP 23-P 2016井四開施工采用強抑制性氯化鉀鉆井液體系，氯化鉀含量為6%，防塌降濾失劑FT-3000加量大于1.5%，并分次混入原油共計53 t。鉆至4 800 m時出現坍塌掉塊現象，循環時返出砂樣粒徑增大，井壁穩定性差，起下鉆遇阻，劃眼時出現蹩頂驅、蹩泵現象。四開定向至4 800～4 900 m的施工過程中，摩阻扭矩增大，定向困難，井壁坍塌掉塊現象嚴重。鉆至4 930 m時，由于摩阻扭矩太大，接近頂驅的額定負荷，決定起鉆換鉆具組合清砂。起至4 850 m時發生了井壁垮塌，上提鉆具遇卡，倒劃眼出現蹩泵、蹩頂驅現象，經過多次上提下放最終解卡，解卡后循環過程中有大量掉塊返出。

出現井下復雜后將鉆井液密度由1.40 g/cm3增至1.42 g/cm3，并提高FT-3000、DSP-2、磺化瀝青等防塌處理劑的加量，以進一步提高鉆井液的抑制性和井壁的穩定性，但效果仍不理想，時有掉塊現象發生。

2　室內實驗

胺基抑制劑是一種新型的抑制劑[1-3]，能夠滿足環保要求，抑制機理不同于其他抑制劑，并可協同增效[4-5]。胺基抑制劑具有獨特的分子結構，通過引入胺基官能團，能很好地鑲嵌在黏土層間，并使黏土層緊密結合在一起，從而減少黏土的吸水傾向，抑制黏土的水化膨脹，防止井壁坍塌；胺基抑制劑能夠降低表面張力，易于吸附在黏土表面并進入黏土內部，有效抑制黏土和巖屑的分散，且其抑制性持久性強；胺基抑制劑具有成膜作用，能在頁巖和鉆屑表面形成一層保護膜，使鉆屑保持完整，避免鉆屑相互黏結，同時有利于井壁穩定和儲層保護，能夠較好地兼顧鉆井液的分散造壁性與抑制性。因此筆者決定使用胺基抑制劑提高NP 23-P 2016井鉆井液的井壁穩定能力。

取NP 23-P 2016井現場鉆井液，取樣井深4 860 m，Cl-的質量濃度為3.98×104mg/L，鉆井液實驗條件為130 ℃下老化16 h。

2.1　FYZ-1與現場鉆井液的配伍性

在現場鉆井液中加入胺基抑制劑FYZ-1，考察其對鉆井液性能的影響，結果見表1。隨著FYZ-1加量的增加，坂土含量逐漸降低，但降幅不大；FYZ-1的加量由0增至0.5%時，鉆井液的流變性和失水無明顯變化，當加量增至0.7%時，井漿黏度明顯上升，中壓失水不變。

表1　FYZ-1加量對鉆井液性能的影響

2.2　FYZ-1對鉆井液抑制性的影響

2.2.1巖屑回收率

在NP 23-P 2016井鉆井液中加入FYZ-1，進行巖心回收率實驗，采用馬12巖心，該巖心130 ℃清水回收率為17.8%，實驗結果見表2所示。

表2頁巖滾動回收率%

FYZ-1加量一次回收率二次回收率相對回收率096．694．798．00．196．895．198．20．298．697．899．20．399．599．099．50．599．799．599．8

從表2可看出，未加入胺基抑制劑的氯化鉀鉆井液的一次回收率為96.6%，相對回收率為98.0%；當胺基抑制劑加量>0.2%時，巖屑相對回收率均>99.0%，說明胺基抑制劑的抑制作用具有長效性。

2.2.2鉆井液粒度分布

在現場鉆井液中加入FYZ-1，考察其對鉆井液粒度分布的影響，結果見表3。加入FYZ-1后鉆井液中顆粒粒度增大。當FYZ-1的加量為0.2%時，D50由未加FYZ-1時的5.58 μm增至8.14 μm，說明FYZ-1可有效控制鉆井液中固相的分散。細微顆粒含量的降低，有利于鉆井液的固相控制及提高機械鉆速。

表3　FYZ-1加量對井漿粒度分布的影響

3　現場應用

室內實驗結果表明，胺基抑制劑FYZ-1的加量>0.2%時即具有良好的抑制效果，當加量>0.5%時略有起泡現象，影響鉆井液的黏度，因此在現場施工中保持FYZ-1的加量為0.2%～0.3%。鉆進至4 900 m時開始加入FYZ-1，按5 kg/h的加量循環加入鉆井液中，共加入胺基抑制劑700 kg，加入胺基抑制劑前后鉆井液的性能見表4。胺基抑制劑與現場井漿具有良好的配伍性，鉆井液性能無明顯變化，中壓失水略有降低。

表4　加入胺基抑制劑前后鉆井液的性能

鉆井液中加入0.2%的胺基抑制劑和0.5%的極壓潤滑劑后，鉆速稍微加快，氣泡明顯減少，井下摩阻由660 kN降至560 kN，扭矩由45～48 kN·m降至39～42 kN·m。鉆進至井深5 379 m，井下施工情況正常，無掉塊現象，通井電測、下套管順利。由于后期胺基抑制劑補加量較少，井深5 379 m處鉆井液增稠，分段鉆井液性能見表5。

表5　分段鉆井液性能

鄰井NP 23-P 2009井與NP 23-P 2010井均使用淡水鉆井液體系，施工至與NP 23-P 2016井同井段(東營和沙河街井段)時井壁坍塌現象都比較嚴重，表現為該井段通井困難，每次下鉆不能到底，劃眼困難，振動篩上返出大量掉塊，井壁穩定性較差。

應用結果表明，胺基抑制劑FYZ-1對NP 23-P 2016井的井壁穩定性起到較大作用，NP 23-P 2016井四開井段的中完井深5 379 m，井底位移3 792 m，創造了冀東油田同類井同井段位移最大紀錄。中完時由于需要確定地層情況，在井深5 377～5 379 m處潛山風化殼地層取心，創造了在井斜達80°、位移3 792 m的情況下取心成功先例，同時創大位移水平井取心新紀錄。

4　結語

1)胺基抑制劑FYZ-1與NP 23-P 2016井現場鉆井液的配伍性良好，可提高鉆井液的抑制性能，FYZ-1的加量為0.2%時巖屑相對回收率>99.0%，并能有效抑制固相顆粒的分散。

2)胺基抑制劑FYZ-1在NP 23-P 2016井的現場應用效果明顯，有效解除了井下復雜，施工正常無掉塊現象，通井電測、下套管順利，圓滿完成了四開鉆井施工任務，創造了冀東油田井底位移3 792 m的新紀錄。

3)現場試驗后期雖然胺基抑制劑FYZ-1的補充量不足，井深5 379 m處鉆井液增稠，坂土含量升至50 g/L，但已中完，沒有發生井壁失穩現象。在施工中應保證FYZ-1的加量在有效范圍內，以達到穩定井壁、順利安全鉆進的目的。

[1]陳楠，張喜文，王中華，等. 新型聚胺抑制劑的實驗室研究[J]. 當代化工，2012，41(2)：120-122，125.

[2]胡進軍，鄧義成，王權偉. PDF-PLUS聚胺聚合物鉆井液在RM19井的應用[J]. 鉆井液與完井液，2007，24(6)：36-39.

[3]屈沅治. 新型聚胺抑制劑的研究(I)-分子結構設計與合成[J]. 鉆井液與完井液，2010，24(1)：1-4.

[4]張克勤， 何綸，安淑芳，等. 國外高性能水基鉆井液介紹 [J]. 鉆井液與完井液，2007，24(3)：68-73.

[5]王中華. 關于聚胺和“聚胺”鉆井液的幾點認識[J]. 中外能源，2012，17(11)：36-42.