C區塊鉆井液體系優化研究

楊嶠峰　黃友亮　王冬

摘要：國內外石油勘探開發領域，井壁失穩一直都是制約油氣勘探開發進度的一大難點。主要針對C區塊所鉆遇的井壁失穩問題，從鉆井液方面展開了研究，通過與鄰井所用鉆井液體系的室內性能研究對比，優選出了適合該油田鉆進的BH-KSM鉆井液體系，對于該區塊后續鉆井具有很好的指導意義，值得進一步的推廣到該區塊其他井位的開采。

關鍵詞：C區塊；鉆井液；井壁失穩；勘探

中圖分類號：TE 254 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0460（2017）01-00924-03

鉆井過程中，井壁穩定問題一直是制約鉆井時效的關鍵性問題，據相關統計國內外各大油田每年在井壁失穩復雜情況方面的處理費用高達數億元。井壁失穩不僅會浪費大量的人力物力財力而且會大大制約施工進度，嚴重的更是會導致井眼的報廢。井壁穩定問題的研究自上個世紀40年代就開始取得了一些不錯的成績，但是隨著勘探開發難度的不斷加大，地質情況越來越復雜，井壁失穩復雜情況處理難度越來越大。C區塊復雜地層導致C區塊鉆井事故復雜率較高，造成周期延長，增加了鉆井成本。C區塊存在壓力敏感地層，而目的層又屬于高壓低滲地層。微裂隙發育，易因水化膨脹而導致發生剝蝕、掉塊現象，沙三段存在超過700m的巨厚泥頁巖井段，易發生垮塌等井壁失穩現象。井壁失穩的預防主要從巖石力學性質和鉆井液體系方面來展開研究。

本文針對C區塊井壁失穩情況，進行了一系列的鉆井液體系的研究與現場試驗，對于指導該區塊后續的鉆進具有重要的意義。

1 鉆井液體系選擇與評價

C區塊開采過程必須實現低孑L低滲儲藏的油氣層保護，就要選擇合理的油層保護劑和與其相配套的儲層保護技術。由于本井對鉆井液抑制性、封堵性和井眼凈化等性能的較高要求，確定BH-KSM鉆井液為本井鉆井液體系。該鉆井液體系是一種是以KCl和聚胺抑制劑作為主抑制劑的鉆井液體系，具有較強抑制性和高溫封堵能力，適用于強水敏泥頁巖層、油頁巖層、白云巖等特殊巖性地層，也可滿足大斜度井和水平井安全施工的需要。該體系配方如下：

5%-7%KCl+0.5%BZ-BBJ+1%BZ-YZJ+2-3%BZ-JLS-I+2-3%BZ-YPr+0.3-0.5%BZ-HXC+1%BZ-DFT+5-8%原油

在室內將BH-KSM鉆井液與鄰井使用的硅基防塌鉆井液進行室內對比評價。

1）抑制性評價

取沙三段泥巖巖屑，過孔徑0.45mm的篩網做回收率實驗，測得巖屑在120℃下滾動16h后回收率，試驗結果見表1。

用評價土置于頁巖膨脹儀中4MPa壓制5min，制成模擬巖芯，將鉆井液在120℃的高溫下熱滾16h，將壓出的濾液15mL倒入膨脹儀中，測量膨脹系數，試驗結果見表2。

實驗表明，BH-KSM鉆井液具有很強的抑制能力，明顯優于硅基防塌鉆井液，能夠保證井壁穩定。

2）穩定性評價

測量硅基防塌及BH-KSM鉆井液在常溫及120℃下熱滾16h后的各項性能參數，具體結果見表3。

實驗表明，熱滾前后，BH-KSM鉆井液各項性能均優于硅基防塌鉆井液，且熱滾前后性能變化不大，證明該鉆井液體系有較高的熱穩定性。

3）封堵性評價

選擇400mD陶瓷片在溫度120℃、壓力21MPa的實驗條件下，使用OFITE 171-84-01滲透性封堵測定儀對鉆井液進行封皆性能評價，評價結果見表4。

實驗結果表明，BH-KSM鉆井液具有非常好的封堵性能，有利于保證本井安全施工。

4）潤滑性評價

取硅基防塌鉆井液和BH-KSM鉆井液加入5%原油和乳化劑0.1%，在120℃的情況下，熱滾16h，測量潤滑系數，實驗結果見表5。

實驗結果表明，BH-KSM鉆井液較硅基防塌鉆井液具有更好的潤滑性能。

5）儲層保護評價

采用鄰近區塊天然巖心進行BH-KSM鉆井液保護油氣層效果評價，在動態污染的條件下進行滲透率恢復值的測試，測試效果見表6、表7。

由實驗結果看出，BH-KSM鉆井液動濾失量較低，滲透率恢復至達到85.42%，保護油氣層效果較好。

6）儲層保護措施

從所取巖心物性分析看出，儲層孔隙度最大為24%，最小9.8%，平均為18.4%；滲透率最高為376×10^-3μm²，最低為0.08×10^-3μm²，平均為31.8×10^-3μm²。因此確定最終油氣層保護方案為：BH-KSM鉆井液+1%BZ-DFT+2%復配暫堵劑。鉆至3750m進入目的層后，開始按1%BZ-DFT和2%復配暫堵劑的比例加入油氣層保護劑，并根據鉆時快慢和井段的長短來補充油層保護劑。鉆井液滲透率恢復值見表8。

實鉆數據表明，鉆井液的平均滲透率恢復值達到92.47%，保護油氣效果好。

2 總結

（1）BH-KSM鉆井液性能穩定，井壁穩定效果好，未發生剝落或垮塌現象。鉆進過程中返出巖屑完整、規則不分散，鉆頭切削痕跡明顯，說明鉆井液抑制性強。

（2）通過提高鉆井液低剪切速率下視粘度讀值，并在保持較高動塑比的情況下提高了塑性粘度，有效提高了鉆井液的攜巖能力，確保鉆井液具有較強的井眼凈化能力。

（3）通過超低滲成膜封堵技術改善泥餅質量，并控制鉆井液的固相含量，是高密度鉆井液降低摩阻和預防壓差卡鉆的重要手段。

（4）在易坍塌地層鉆進，要選用具有對區塊地層巖性具有強抑制性的鉆井液體系，同時在鉆井液中加入封堵材料。強抑制性可以避免巖層化學反應導致井壁失穩坍塌，加入封堵材料可以在提高鉆井液密度時封堵地層孔隙，提高地層承壓能力，減少井壁滲透，同時降低地層破裂漏失風險。

（5）C區塊鉆進，鉆井液必須要有良好的流變性，既能起到良好的攜砂清潔井眼的作用，同時又能降低環空壓耗，對預防疏松及窄密度窗口地層漏失起到巨大作用。