強絮凝鉆井液在蘇里格氣田的試驗應用

陳在君

（1.川慶鉆探工程公司鉆采工程技術研究院，西安710018；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，西安710018）

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強絮凝鉆井液在蘇里格氣田的試驗應用

陳在君1，2

（1.川慶鉆探工程公司鉆采工程技術研究院，西安710018；2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，西安710018）

陳在君.強絮凝鉆井液在蘇里格氣田的試驗應用[J].鉆井液與完井液，2016，33（3）：64-66.

摘要隨著國家環境保護工作的進一步深入，地面泥漿池進行鉆井液凈化處理的方式將會被徹底取消，這就要求鉆井液必須進行罐式循環。為提高罐式循環的鉆井液凈化效果、維持良好的鉆井液性能參數，保障井下施工安全順利，研制出了適合蘇里格氣田鉆井現場用快速絮凝的強絮凝處理劑，并確定了強絮凝劑鉆井液的配方。室內實驗表明，在20 s的時間內，該鉆井液能快速對濃度為100 kg/m3的膨潤土漿進行有效絮凝沉降，使固液分離、實現凈化目的，滿足了鉆井現場罐式循環鉆井液凈化的需要。該鉆井液在S47-8-66H2井進行了現場試驗應用，試驗井段長1800 m，平均機械鉆速為27.42 m/h，與2014年蘇里格水平井直井段平均機械鉆速23.00 m/h相比，提高了19.22%；該鉆井液在罐式循環中成功地實現了良好凈化，為蘇里格氣田鉆井現場巖屑不落地的環境保護工作提供了很好的借鑒作用。

關鍵詞鉆井液；強絮凝；無固相；凈化；罐式循環；蘇里格氣田

0　引言

長慶蘇里格氣田是中國主要天然氣氣田之一，已開發多年，一直使用清水聚合物鉆井液結合地面泥漿池進行鉆井液凈化，成效十分顯著，但隨著國家加強環境保護工作的進一步深入，已開始要求鉆井現場實現鉆井巖屑和廢液不落地處理，這就要求鉆井液必須進行罐式循環為此，將可能使鉆井液凈化效果變差、凈化不徹底，即可能會出現鉆井液固相含量增高、密度變大、流變性變差，也會增大鉆井施工的風險，降低鉆井速度[1-5]。

為實現鉆井現場巖屑和鉆井廢液不落地要求，實現鉆井現場清潔化生產和保護環境的目的，開展了快速強絮凝鉆井液的研究。研究中對多種絮凝劑進行了對比和評價，均未達到滿意的快速絮凝要求。為此，研制出了適合蘇里格氣田鉆井現場用快速絮凝的強絮凝處理劑。試驗結果表明，研制出的G320強絮凝劑對濃度為100 kg/m3的膨潤土漿的絮凝時間在20 s內，滿足現場罐式循環對鉆井液的快速絮凝要求。該強絮凝鉆井液在S47-8-66H2井的現場應用也進一步證實，其快速絮凝效果明顯，從出口到入口的罐式循環在較短距離和較短時間內，鉆井液變得清澈透明，與清水一樣。

1　強絮凝鉆井液的研制

1.1罐式循環與泥漿池循環的鉆井液凈化差異

采用罐式循環和泥漿池地面循環對鉆井液進行凈化存在一定的區別和差異性，主要表現為地面泥漿池凈化鉆井液時，鉆井液的流動面積大、流動層薄、流動速度緩慢、流動時間長，對無固相清水聚合物鉆井液而言，鉆井液中所攜帶的巖屑有足夠的時間在流動過程中從鉆井液中滑脫出去，沉降到泥漿池底，從而實現對鉆井液的凈化作用。而采用罐式循環凈化時，鉆井液的流動面小、流動層厚、流動速度快、流動時間短，鉆井液中的巖屑沒有足夠的時間在流動過程中滑脫沉降，因而鉆井液凈化效果較弱或差，沒有凈化徹底的鉆井液就會重新隨循環體系進入井內，多次重復的結果將最終導致鉆井液固相含量積累增大，進而導致鉆井液密度上升、性能變差，最終降低鉆井速度、影響井下安全。因此，對罐式循環來說，絮凝時間的選擇和控制就顯得非常重要了，這就是強絮凝鉆井液技術的關鍵點。

1.2強絮凝鉆井液配方實驗

1.2.1常用絮凝劑對膨潤土漿的絮凝實驗

選用研制的G320和3種常用的絮凝劑進行對比實驗，實驗中的基漿選用現場使用過的鉆井液，其膨潤土含量為30 kg/m3。測試方法是在4個不同的泥漿杯中取相同數量的現場用過的鉆井液，再分別加入相同濃度的絮凝劑，充分攪拌并靜置觀察其絮凝效果，結果見表1。從表1可知，BDG和G320的初始絮凝時間較短，在15 s內，初始絮凝量達到60%，其余2種較差。

表1　不同濃度絮凝劑對現場使用過的鉆井液的絮凝效果

1.2.2常用無機絮凝劑輔助后的絮凝實驗

選取最常用的無機絮凝劑POL分別與BDG、G320和555進行復配實驗，評價復配后的絮凝情況。該實驗選用專用評價土配制濃度為60 kg/m3的膨潤土漿作為基漿，結果見表2。實驗結果表明，無機絮凝劑的加入都能增強絮凝效果，但相比之下G320絮凝效果最好。

表2　無機絮凝劑輔助絮凝實驗結果

1.2.3絮凝劑濃度調整后的絮凝實驗

從表1和表2的實驗數據可知，BDG和G320在輔以無機絮凝劑后都能滿足現場快速強絮凝的要求，但BDG是進口材料，價格昂貴，因此從成本因素考慮，僅對G320進行了濃度調整后的絮凝實驗，結果見表3。從表3可以看出，在輔以無機絮凝劑后，可以進一步降低絮凝劑用量，其絮凝效果基本保持不變，同樣可以滿足鉆井施工過程中的快速絮凝需要。根據實驗結果確定了強絮凝鉆井液的配方為：0.5 kg/m3G320+1.0 kg/m3POL。

表3　絮凝劑濃度調整后的絮凝實驗結果

1.2.4強絮凝鉆井液基本性能參數的確定

在確定主絮凝劑和輔助絮凝劑以及基本配比的實驗后，開展了清水鉆井液實驗，快速強絮凝鉆井液密度為1.0～1.3 g/cm3，黏度為26～28 s，絮凝時間不大于20 s[6-8]。

2　強絮凝鉆井液的現場試驗應用

S47-8-68H2井是一口開發叢式水平井，位于蘇里格氣田北部，屬鄂爾多斯盆地伊陜斜坡構造。該井設計井深為4 766 m，表層為650 m，水平段長1000 m，在井深3 200 m處開始定向，決定在二開直井段試驗強絮凝鉆井液，試驗井段為650～2 450 m，段長1800 m，平均機械鉆速為27.42 m/h，較同井區相同井段有較大幅度提高，且井下基本安全順利。應用效果如下。

1）能在罐式循環中較短的時間內快速絮凝沉降巖屑，有效防止了巖屑的水化分散，實現鉆井液凈化目的，具體見圖1。

2）凈化后的鉆井液基本呈清水狀態，密度為1.00～1.01g/cm3，黏度為26～27 s，全濾失，并兼具一定的防塌抑制性，有利于快速鉆進。試驗井段平均機械鉆速達到27.42 m/h，與2014年蘇里格水平井直井段平均機械鉆速23.00 m/h相比，提高了19.22%。

3　結論

1. 研制出了強絮凝處理劑G320，用該處理劑形成的強絮凝鉆井液能夠滿足鉆井現場快速絮凝沉降和抑制巖屑分散，實現鉆井液快速凈化的目的。

2. 強絮凝鉆井液在罐式循環中同樣能夠快速絮凝沉降巖屑，實現鉆井液良好凈化的目的，為實現鉆井現場巖屑不落地的要求提供了技術支持。

3.強絮凝鉆井液具有低密度、低黏度的優勢，能夠進一步提高鉆井的機械鉆速。

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The Application of Strongly Flocculent Drilling Fluid in Sulige Gas Field

CHEN Zaijun1, 2
(1. Drilling & Production Technology Research Institute of CCDE, Xi’an, Shaanxi 710018; 2. State Key Laboratory of Low Permeability Gas Field Exploration and Development, Xi’an, Shaanxi 710018)

AbstractAs the environment protection requirements are becoming more stringent，mud pits for surface circulation of drilling fuid will be completely replaced by mud tanks with which the drilling fuid is circulated at the surface. To clean the mud effectively and effciently with mud tank circulation，and maintain good drilling fuid properties to ensure safe drilling，a strong focculent for fast focculation used in Sulige gas feld has been developed，and the formulation of a drilling fuid containing the focculent is determined. In laboratory experiments，the formulated drilling fuid can effectively focculate a 100 kg/m3bentonite slurry in 20 s，fnally separating the solids with the liquid. This drilling fuid was tried in the well S47-8-66H2. The length of the well using this drilling fuid is 1800 m，and the average ROP is 27.42 m/h. Compared with the average ROP, 23.00 m/h, obtained in drilling the vertical sections of horizontal wells in Sulige in 2014，an increase in average ROP of 19.22% has been realized. This drilling fuid can be well cleaned through surface tank circulation, providing successful experiences for environment protection through "no drilled cuttings on the ground" at the drilling site in Sulige gas feld.

Key wordsDrilling fuid； Strong focculation； Solids-free； Cleaning； Circulation with mud tank； Sulige gas feld

中圖分類號：TE254.3

文獻標識碼：A

文章編號：1001-5620（2016）03-0064-03

doi:10.3696/j.issn.1001-5620.2016.03.013

作者簡介：陳在君，高級工程師，1964年生，現在從事技術管理及鉆完井液的研究工作。電話 （029） 86593620；E-mail：chenzaijun@cnpc.com.cn。

收稿日期（2015-11-25；HGF=1601N12；編輯王小娜）