復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液技術(shù)在便X2井的應(yīng)用研究

陳汪洋，雷雨希

（長江大學(xué)， 湖北 武漢 430100）

復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液技術(shù)在便X2井的應(yīng)用研究

陳汪洋，雷雨希

（長江大學(xué)， 湖北 武漢 430100）

便X2井是江蘇油田今年部署在金湖凹陷楊村斷裂帶上首口勘探評價(jià)井，主探該區(qū)E2d、E1f4+3含油氣情況。為了解決該區(qū)戴南組中下部發(fā)育的棕色和白色軟泥巖互層的水化分散與縮徑、阜寧組硬脆性泥巖井壁失穩(wěn)，造成完井電測時(shí)間長等問題。在室內(nèi)開展了復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液技術(shù)應(yīng)用研究，制定了體系現(xiàn)場轉(zhuǎn)化技術(shù)方案。該井復(fù)雜地層鉆進(jìn)中采用了復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液技術(shù)，鉆井作業(yè)順利?，F(xiàn)場應(yīng)用表明，該體系性能穩(wěn)定，維護(hù)簡單，攜巖性好、潤滑性和降濾失防塌能力強(qiáng)，能有效抑制泥頁巖水化分散，能為復(fù)雜地區(qū)鉆井提供優(yōu)越的性能保障。

便X2井；復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液；井壁穩(wěn)定；抑制防塌

便X2井位于金湖凹陷楊村斷裂帶便2塊高部位，主要目的層為 E2d、E1f4+3，E2d儲層孔隙度為10%～16.2%，滲透率為1～122 mD，E1f4+3儲層孔隙度為7.5%～18.7%，滲透率為1～151 mD，均為中-低孔、中-低滲儲層。

該井實(shí)際井深3 200 m，最大井斜48°，閉合位移946 m，三開裸眼段長2 405 m，其中，井斜大于45°的井段956 m。井身結(jié)構(gòu)及套管程序?yàn)椋阂婚_(Φ444.5鉆頭×70 m)Φ339.7表套×68.61 m+二開(Φ 331.1鉆頭×795 m)Φ244.5技套×792.78 m +三開(Φ215.9鉆頭×3 200 m)，裸眼完井。鉆井周期36d9h，完井周期40 d 0.5 h，三開采用復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液體系，完鉆密度1.22 g/cm3。

1 鉆井液技術(shù)難點(diǎn)和復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液技術(shù)

根據(jù)鄰區(qū)鉆井提示，該區(qū)E2d、E1f泥巖發(fā)育，E2d、E1f4夾有白色泥巖，易水化膨脹、分散，鉆井過程中常出現(xiàn)密度控制難和起下鉆不暢；E1f3、E1f2發(fā)育硬脆性泥巖，鉆井時(shí)易剝蝕掉塊，井壁失穩(wěn)，造成電測一次成功率低。提高鉆井液的抑制性和封堵能力，保持井壁穩(wěn)定，為鉆井完井作業(yè)順利完成提供良好的井筒環(huán)境是本井鉆井液技術(shù)主要難點(diǎn)之一。

本井三開裸眼段長2 405 m，且井斜大于45°以上的井段近千米，長距離大井斜段易形成巖屑床、拖壓、井壁失穩(wěn)以及儲層保護(hù)問題，協(xié)同確保鉆井液的攜巖、潤滑、防塌以及儲層保護(hù)等性能是本井鉆井液技術(shù)又一難點(diǎn)。

復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液體系由水溶性加重劑Weigh2、降濾失劑 Redu1、白瀝青 NFA-25、強(qiáng)包被抑制劑IND-10等組成。該鉆井液具有流變性好，抑制性強(qiáng)；失水造壁性好，固相含量低，儲層保護(hù)效果好、抗污染能力強(qiáng)，對環(huán)境無污染等特點(diǎn)[1-3]。

2 室內(nèi)體系優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

針對上述技術(shù)難點(diǎn)，便X2井鉆井液應(yīng)具有抑制性好、懸浮攜巖能力強(qiáng)、潤滑防粘性能突出、防塌性和封堵降濾失能力強(qiáng)等性能，方能滿足順利鉆井和保護(hù)儲層的需要[4]。研究人員在對比分析待鉆地層巖性的基礎(chǔ)上，結(jié)合復(fù)合有機(jī)鹽潤滑防塌鉆井液在江蘇油田應(yīng)用情況，分析認(rèn)為該體系基本符合待鉆井鉆井工程對鉆井液的性能要求，在室內(nèi)開展了復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液體系配方優(yōu)化實(shí)驗(yàn)研究。

2.1 流變性能和攜砂性能優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

室內(nèi)在原有復(fù)合有機(jī)鹽體系配方的條件下，改變降濾失劑、抑制劑以及有機(jī)鹽和防塌劑的配比，測試各配方體系的流變性能，優(yōu)化復(fù)合有機(jī)鉆井液體系配方[5]，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。由表中數(shù)據(jù)可以看出：在溫度條件分別為常溫和高溫老化后[6]，第 5組和第6組的配方相比其他同組流變性能更好，動塑比高，懸浮攜巖能力更為出色。

表1 高溫與常溫下流變性能和攜砂性能優(yōu)化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表Table 1 High temperature and normal temperature rheological properties and sand carrying performance optimization experimental data

備注體系配方：

2.2 潤滑性能優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

在第6組配方中加入1%極壓減摩劑JM-2，加入JM-2后該體系的潤滑性能受到影響，其影響通過使用極壓潤滑儀來進(jìn)行測定。從表2可見，加入1%的JM-2后，極壓摩阻系數(shù)Kf顯著降低，加入減摩劑后針對性地改變了體系的潤滑性能，其他性能基本不受影響，常溫與高溫對比條件下，高溫高壓濾失量與API濾失量也有所降低。

表2 潤滑性能評價(jià)測試數(shù)據(jù)Table 2 Lubrication performance evaluation test data

備注體系配方:

2.3 加重穩(wěn)定性評價(jià)試驗(yàn)

復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液體系中加入加重材料[7]，評價(jià)體系的穩(wěn)定性能。結(jié)果見表 3?？梢姡涸诮?jīng)過高溫老化后性能基本不受影響，鉆井液不分層，說明該體系具有良好的膠體穩(wěn)定性能，懸浮攜巖性能好[8]，API濾失量有所降低?，F(xiàn)場應(yīng)用時(shí)，可考慮加少量加重材料代替復(fù)合有機(jī)鹽，以降低鉆井液成本。

表3 加重鉆井液性能穩(wěn)定性評價(jià)Table 3 Stability evaluation of heavy drilling fluid

備注體系配方：

由上述實(shí)驗(yàn)評價(jià)研究，建立了適應(yīng)便X2井鉆井需要的復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液體系配方為：

該配方體系具有具有流變性好，抑制性強(qiáng)；失水造壁性好，固相含量低，抗污染能力強(qiáng)，對環(huán)境無污染等特點(diǎn)。

3 現(xiàn)場應(yīng)用與效果評價(jià)

3.1 現(xiàn)場應(yīng)用

為保證鉆井施工順利，綜合考慮鉆井成本，便X2井在井深1 815 m進(jìn)行復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液體系轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化工藝步驟分為：①配漿前將泥漿罐清除，保持罐內(nèi)清潔，防止污染復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液[9]。②MBT值通過在現(xiàn)場取井漿測試得到，MBT值在經(jīng)過控制轉(zhuǎn)化過程后在20 g/L上下浮動，井漿MBT值為47.22 g/L；根據(jù)復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液MBT值和鉆井液所需量，井筒內(nèi)預(yù)留約55 m3空間，使用上述配方在地面配置膠液 80 m3；配制膠液時(shí)，使用IND10作為強(qiáng)力包被劑，緩慢均量加入降濾失劑Redul-1，使用加重泵加入其他材料；③配制好膠液后，下鉆頂替井筒內(nèi)之前多余的老漿，建立循環(huán)體系，待循環(huán)充分后，測試復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液性能，各項(xiàng)參數(shù)達(dá)到基本施工條件后，即可開鉆作業(yè)。

鉆井液的管理，①以日進(jìn)尺的速度變化，按配方適量添加，日補(bǔ)充量在10～15 m3左右，鉆井液量不可過多或者過少，變化幅度不可過大；②鉆井液性能會根據(jù)現(xiàn)場情況以及需要來進(jìn)行不同程度的調(diào)整，在現(xiàn)場一般通過使用膠液來達(dá)到這一目的，粘度范圍在45～60 mPa.s之間；③鉆遇灰黑色泥巖段時(shí)，需對白瀝青NFA-25進(jìn)行加量操作，程度控制在2%；④本井2 600 m左右鉆遇白色泥巖，將IND10與Redul-1量按2:2配制成膠液維護(hù)，防止泥巖造漿；⑤根據(jù)井斜方位，上提摩阻情況，控制PGCS-1在1%～2%之間；⑥pH值控制在7.5～8.5。

鉆井液性能方面，三開 1 815 m后漏斗粘度45～65 s，塑性粘度23～30 mPa.s，動切力0.3～0.4，高溫高壓失水隨著井深的增加[10]，濾失量小于 10 mL，固含在12%左右，表明該鉆井液體系性能穩(wěn)定，有良好的流變性，懸浮攜巖能力好。本井應(yīng)用復(fù)合有機(jī)鹽潤滑防塌鉆井液主要井段的性能見表4。

3.2 應(yīng)用效果

通過室內(nèi)配方優(yōu)化，現(xiàn)場制定三開后體系轉(zhuǎn)化以及性能維護(hù)措施， 取得明顯效果。從便X2井井徑曲線中看出：電測井徑規(guī)則，全井平均井徑擴(kuò)大率2.27%，全井未出現(xiàn)大肚子和垮塌掉塊現(xiàn)象；振動篩返砂正常，無跑漿現(xiàn)象，返出的巖屑棱角分明，無垮塌跡象，進(jìn)一步證明該體系不僅懸浮攜巖能力強(qiáng)，而且有較強(qiáng)的抑制性和防塌能力；便X2井三開井段施工過程中，短起下鉆和全程起下鉆，每次到底，無遇阻劃眼現(xiàn)象，鉆進(jìn)過程中扭矩平穩(wěn)，上提摩阻在9～11 t，無明顯拖壓現(xiàn)象，電測順利，說明復(fù)合有機(jī)鹽體系有很好的潤滑防塌性能。

表4 便X2井三開井段鉆井液性能Table 4 Performance of drilling fluid in the third spud section of Bian X2 well

4 結(jié)論與認(rèn)識

（1）復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液體系在便X2井的應(yīng)用取得了理想的效果。

（2）該體系固相含量低，流變性能穩(wěn)定，滿足現(xiàn)場優(yōu)快鉆井的需要。

（3）該體系防塌抑制性強(qiáng)，有效的解決了該區(qū)塊阜寧組灰黑色泥巖垮塌復(fù)雜的發(fā)生，抑制阜三段白色泥巖水化膨脹，鉆進(jìn)中井壁穩(wěn)定，井眼規(guī)則。

（4）復(fù)合有機(jī)鹽鉆井液體系要求固含低于40 g/L，要求固控設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)良好。

［1］ 姚少全，汪世國，張毅，等. 有機(jī)鹽鉆井液完井液技術(shù)[J]. 西部探礦工程, 2003 (7)：73-76.

［2］ 周代生，王小石，蘭太華，等. 新疆臺60井PRT-有機(jī)鹽鉆井液技術(shù)[J]. 鉆井液與完井液， 2008, 25 (1)：76-77+80．

［3］ 徐同臺，趙忠舉, 主編. 21世紀(jì)初國外鉆井液和完井液技術(shù)[M].石油工業(yè)出版社，2004.

［4］ 藍(lán)強(qiáng)，蘇長明，等. 乳液和乳化技術(shù)及其在鉆井液完井液中的應(yīng)用[J]. 鉆井液與完井液，2006，23(2)：61-68.

［5］ 梁鼎. 強(qiáng)抑制防塌鉆井液在江蘇油田的應(yīng)用[J]. 石化技術(shù)，2015(12)：13-104.

［6］ 劉海鵬，謝海龍，李衛(wèi)東，等. 陽離子懸乳液體系研究及其在AT1-14X井的應(yīng)用[J]. 天然氣勘探與開發(fā)，2011，33(4)：60-63.

［7］ 虞海法，左鳳江，耿東士，等. 鹽膏層有機(jī)鹽鉆井液技術(shù)研究與應(yīng)用[J]. 鉆井液與完井液，2004, 21(5)：8-11.

［8］ 田永民，胡建國，藍(lán)強(qiáng)，等. 納米防塌潤滑劑鉆井液體系在勝利油田孤北古100井的應(yīng)用[J]. 鉆井液與完井液，2005，22(6): 41-44.

［9］ 胡景東，龔志敏，王增順，等. 渤海灣超深井牛東1井鉆井液技術(shù)[J]. 鉆井液與完井液, 2012，29(5)：29-32.

Application of Composite Organic Salt Drilling Fluid Technology in Bian X2 Well

CHEN Wang-yang，LEI Yu-xi
（Yangtze University, Hubei Wuhan 430100，China）

Bian X2 well is the first exploration and evaluation well in Jiangsu oilfield on Yangcun Fault Zone in Jinhu Depression this year, oil and gas condition in area E2d,E1f4+3was mainly explored. In order to solve the problem of long completion and electrical measurement time caused by hydration dispersion and shrinkage of the brown and white soft mudstone interbed in the middle and lower part of south area in Dainan Formation,the borehole wall failure of hard and brittle mudstone in Funing Formation,application research of compound organic salt drilling fluid technology was carried out, a system on-site conversion technology program was developed. The technology of compound organic salt drilling fluid was adopted to improve the drilling of complex formation, drilling operation became smooth. Field application shows that the system has stable performance, simple maintenance, good bearing property, good lubricity and anti-collapse ability. It can effectively restrain shale hydration and dispersion, and can provide superior performance guarantee for drilling in complex area.

Bian X2 well; composite organic salt drilling fluid; wellbore stability; inhibition of anti-collapse

TE 357

A

1671-0460（2016）11-2596-03

2016-09-07

陳汪洋（1991-），男，江蘇揚(yáng)州人，在讀碩士研究生，研究方向：油氣井工程。E-m ail：394969527@qq.com。