E3H井綜合陽離子鉆井液技術

李卓倫，李 瑋，董智煜，許興華，謝 天

（1. 東北石油大學，黑龍江 大慶 163318；　2. 大慶油田公司第三采油廠，黑龍江 大慶 163318；3. 大慶油田公司第六采油廠， 黑龍江 大慶 163318；　4. 大慶油田公司第九采油廠， 黑龍江 大慶 163318）

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石油化工

E3H井綜合陽離子鉆井液技術

李卓倫1，李 瑋1，董智煜2，許興華3，謝 天4

（1. 東北石油大學，黑龍江 大慶 163318；2. 大慶油田公司第三采油廠，黑龍江 大慶 163318；
3. 大慶油田公司第六采油廠， 黑龍江 大慶 163318；4. 大慶油田公司第九采油廠， 黑龍江 大慶 163318）

為解決JZ25-1油氣田鉆井過程中泥巖易垮塌、滲透性及承壓不均衡等鉆井液技術難點，引入了綜合陽離子體系。在 E3H井的現場應用過程中，綜合陽離子體系在抑制性、攜砂、防塌和封堵性方面均體現了優異的性能，在此基礎上，加入氯化鈉，取得了更好的效果，對井壁穩定，鉆井施工安全方面均有一定的增益效果。

E3H井；綜合陽離子鉆井液；井壁穩定；氯化鈉；現場應用

JS25-1南油氣田位于渤海遼東灣海域［1］，通過對井史資料的分析，該油田的鉆井液技術難點有以下4個方面：（1）地層坍塌應力高，井塌嚴重：Ed 及Es地層地應力問題比較突出；（2）地層水化分散性強，造成鉆井液流變性變差，同時易在滲透性好的井段形成虛厚泥餅，造成起下鉆困難；（3）館陶底礫巖與東營組、沙河街組砂泥巖交界面互層阻卡頻繁，起下鉆效率低；（4）裸眼段長，攜砂困難，易憋壓、卡鉆［2-4］。

針對該區塊的重點、難點，相繼使用了PEM、PEC等鉆井液體系，均沒有很好的解決起鉆時效低的難題。而后引入綜合陽離子體系，并不斷的改進，取得了良好的效果。結合本區塊地層的實際情況，在綜合陽離子體系的基礎上引入了NaCl，有效解決了難點問題，取得了較好的效果。

1　地質工程概況

1.1地質概況

JS25-1南油氣田主要針對沙河街組儲層，該儲層主要為細-中粗粒長石巖屑砂巖或巖屑長石砂巖，顆粒分選中-好，磨圓次圓-次棱狀，巖性較為疏松，孔隙發育，連通性好，儲集類型以原生粒間孔為主，粒內溶孔次之［5］。沙二段儲層以扇三角洲沉積為主，儲層具有中高孔滲的儲集物性特征，孔隙度多大于25%，滲透率多大于100 mD。根據FMT測壓和DST測試資料，JS25-1南油田和JS25-1油田南區原始地層壓力系數 1.01～1.04，地溫梯度3.0～3.5 ℃/100 m，屬正常溫壓系統。

1.2工程概況

E3H井為JS25-1區塊的一口生產井，施工設計方案如表1。

表1　E3H井設計數據Table 1 E3H well design data

2　鉆井液技術措施

2.1鉆井液技術難點

東下段泥巖易垮塌，此批兩口井該井段均出現不同程度的掉塊現象；沙河街砂泥巖互層，滲透性及承壓不均衡，完鉆后砂泥巖交界面及砂巖段倒劃眼困難。

鉆進期間及倒劃眼期間出現不同程度憋壓現象，偶有憋壓失返現場，其中E3H在垂深1 640 m左右發生井漏現象，平均漏速為6～10 m3/h。

2.2應對措施

針對現有陽離子體系出現的問題，對鉆井液體系做了以下的改進：通過適當降低PF-CPI并引入適量的正電膠，來調節切力［6，7］；引入K+和聚合醇，配合陽離子抑制劑，提高鉆井液的抑制性［8］；引入非離子降失水劑進一步降低失水［9-11］，逐步形成了現在的綜合陽離子體系的技術方案。

E3H（2 909～3 675 m）采用綜合陽離子體系，加強對砂巖的封堵，同時依然加入12%NaCl利于流變性控制和防塌性控制。通過室內實驗確定陽離子體系的配方如下： 0.2%NaOH + 0.3%Na2CO3+3%海水膨潤土 +（1.5%～2.5%）新型陽離子抑制劑 CPI + 1.5% 降濾失劑 CPA + 1%RS-1 + （0.05%～0.1%） 提黏劑 XC + 3%抑制潤滑劑JLX-C + 重晶石。

2.3應用效果

（1）密度和粘度方面

E3H三開8-1/2”井段綜合陽離子體系，采用聚合醇增加濾液的粘度，密度控制在 1.30～1.33 g/cm3，粘度控制在50～60 s/qt，總體趨勢平穩，流變性可控。具體數據見圖1。

（2）動切力和塑性粘度曲線

E3H井 8-1/2”井段鉆井液體系中的陽離子環境，可以使其能夠保持較高的動切力和三六轉，同時聚合醇和潤滑油存在細微顆粒的吸附作用，可以將鉆井液的塑性粘度控制在50～60 s/qt，在固控條件較好的情況下，動塑比在 0.32～0.37，流變性能相對穩定，利于鉆進期間的連續攜砂。具體數據見圖2。

圖1　E3H井8-1/2"井段綜合陽離子體系密度和粘度曲線Fig.1 The curve of E3H well 8-1 / 2 "hole section Comprehensive cation system density and viscosity

圖2　E3H井8-1/2"井段綜合陽離子體系動塑比曲線Fig.2 The curve of E3H well 8-1 / 2 "hole section comprehensive cation system yield point and plastic viscosity ratio

（3）失水方面

在綜合陽離子鉆井液體系中，主要降失水材料為非離子型降失水劑PF-CPI，與PF-GRA、PF-LPF 和PF-DYFT配合使用，可以有效控制鉆進液的失水情況。東營及沙河街組，砂泥巖互層段，泥巖易水化膨脹，中壓失水控制在4 mL以內，完鉆前降低至3 mL。對砂巖及砂泥巖交界面的有效封堵，給起鉆效率提供保證。

（4）抑制方面

E3H綜合陽離子鉆井液體系主要利用了聚合醇、PF-CPI和PF-PLH的抑制作用，配合無機鹽氯化鉀，控制鉆井液流變性能，對巖屑進行了有效的弱抑制，保證了井壁穩定。同時引入 NaCl，采用平衡抑制，維持Cl-在100 000×10-6左右，K+在10 000×10-6左右；而 E13井采用強抑制體系，引入COK，進一步加強抑制性，降低濾液活度，維持Cl-在45000×10-6左右，K+在64 000×10-6左右。

2.4NaCl在綜合陽離子鉆井液體系中的使用

E3H井及E16H井均在館陶頂斜深30 m轉化鉆井液，均采用干粉護膠后，補充轉化膠液轉化為綜合陽離子體系。其中E3H井引入了NaCl，與未引入NaCl的E16H井轉化體系后鉆井液性能對比如表2。

表2　轉化后鉆井液性能Table 2 Fluid performance after conversion

從表2和現場應用情況來看，綜合陽離子中加入NaCl后，鉆井液性能穩定，流變性較容易控制；E3H井返出東營組泥巖掉塊明顯變小，起下鉆情況較E16H井有所提高，井壁穩定方面加入NaCl后，有利于井壁穩定。

3　結 論

（1）提出了綜合陽離子鉆井液體系：在現有陽離子鉆井液體系基礎上，引入K+和聚合醇；降低了PF-CPI并引入適量正電膠來調節切力；引入非離子降失水劑進一步降低失水。

（2）現場應用表明，綜合陽離子鉆井液體系具有有效的抑制性、良好的降失水和封堵性能、優良的流變性能，減少了E3H井的井下復雜情況，保證了井壁穩定。

（3）應用CPI陽離子抑制劑和CPA非離子降濾失劑，引入12%的NaCl，優化綜合陽離子鉆井液體系，一定程度的解決了抑制、防塌、流變性控制和攜砂性之間的難題。

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Comprehensive Cation Drilling Fluid Technology in E3H Well

LI Zhuo-lun1,LI Wei1, DONG Zhi-yu2, XU Xing-hua3,XIE Tian4
（1.Northeast Petroleum University, Heilongjiang, Daqing, 163318，China；2. No.3 Oil Production Plant of Daqing Oilfield Company, Heilongjiang Daqing 163318，China；3. No.6 Oil Production Plant of Daqing Oilfield Company, Heilongjiang Daqing 163318，China；4. No.9 Oil Production Plant of Daqing Oilfield Company., Heilongjiang Daqing 163318，China；）

To solve drilling technical difficulties including shale collapse, imbalance of permeability and drilling fluid pressure in JZ25-1 oil and gas drilling area, the comprehensive cationic drilling fluid system was developed. In the application process of the comprehensive cationic drilling fluid system in E3H Well, it shows excellent performance in some aspects, such as inhibition, carrying sand, anti-collapse and sealing. On this basis, adding sodium chloride can achieve better results for wellbore stability and drilling safety.

E3H well; comprehensive cation drilling fluid; wellbore stability; sodium chloride; field application

李卓倫（1992-），男，黑龍江省大慶市人，在讀研究生，就讀與東北石油大學，研究方向：鉆井工藝，油田化學。E-mail：997575633@qq.com。

TE 254

A

1671-0460（2016）05-1055-03

黑龍江省普通高等學校青年學術骨干支持計劃，深部裂縫性凝灰巖層水力劈裂機理的分形研究， 項目號：1254G002。

2016-03-29