“雙保”體系與聚磺體系在神8區塊的應用對比研究

楊國棟 楊國梁 田娟鋒（西部鉆探工程有限公司吐哈鉆井公司，新疆 鄯善 838200)

“雙保”體系與聚磺體系在神8區塊的應用對比研究

楊國棟 楊國梁 田娟鋒（西部鉆探工程有限公司吐哈鉆井公司，新疆 鄯善 838200)

神泉8區塊在過去的勘探開發中，由于其地質結構的復雜性，一直是吐哈油田的事故高發區。通過改進鉆井液技術，降低復雜事故率達到提速增產的目的，顯得非常重要。聚磺鉆井液體系作為該區塊慣用的成熟體系，在抗污染和防塌抑制方面已經不能充份滿足安全鉆井的需要。針對聚磺體系的局限性，引進了“雙保”體系。對比兩系在該區塊的應用，進行必要的分析和研究，可以幫助現場技術人員更好的認識和使用“雙保”體系。

“雙保體系”聚磺體系;神8區塊;應用對比

1 神泉8區塊地質概況及特點

神泉8區塊位于吐哈盆地以北，地質結構復雜，第三系含大段鹽膏層，易吸水膨脹導致縮徑，造成起下鉆阻卡。鹽巖溶解還易造成井壁剝落、坍塌，丼徑擴大率超標。鹽膏還會污染鉆井液，影響性能。該區塊侏羅系地層泥頁巖水敏性也較強，易水化分散導致井壁失穩，造成攜砂和開泵困難，增加施工風險。

該區塊主要復雜有縮徑、井壁垮塌、開泵憋卡等。為克服大段劃眼和卡鉆事故，針對聚磺體系的局限性，引進了“雙保”體系。近期施工的神8-35、神8-34井均采用該體系施工，取得了良好的效果。

2 室內研究

2.1 作用機理對比

2.1.1 “雙保”體系特點及作用機理

“雙保”鉆井液又被稱為天然高分子鉆井液，是一種新型的環保型鉆井液體系，滿足安全鉆井的同時還能起到保護環境、保護油氣層的作用，其配套處理劑主要有包被劑IND30、降濾失劑Redu1、無熒光白瀝青NFA-25、固體潤滑劑PGCS-1、有機鹽加重劑Weigh2。

IND30是一種利用天然植物膠分子合成的高分子包被劑，分子量可達500萬以上，能有效抑制鉆屑分散，具有較強的抗鹽、抗鈣污染能力。

Redu1是含磺酸基的接枝低分子共聚物，主鏈為“C-C”鍵和少量“C-O”鍵，具有優良的抗鹽降濾失作用。

NFA-25具有良好的封堵造壁性和潤滑性，能有效改善濾餅質量。因為無熒光反應，有利于地質錄井。

PGCS-1是一種非離子型表面活性劑，吸附在粘土表面形成“親油疏水”層，潤滑性能突出，還能有效抑制粘土水化分散和膨脹。

Weigh2溶解度高，水溶液活度低，具有較強的抑制性，可作為鹽膏層鉆進的加重劑。

2.1.2 聚磺鉆井液特點及作用機理

聚磺鉆井液是吐哈油田廣泛采用的一種成熟體系，在聚合物鉆井液體系的基礎上，引入磺化處理劑，提高抗溫性能的同時，使原有的抑制體系呈現一定的弱分散性，降低濾失的同時還能夠保持良好的濾餅質量，流變性好，成本低、易于維護。神8區塊采用聚磺體系的主處理劑有聚丙烯酸鉀K-PAM、水解聚丙烯晴鈉鹽Na-HPAN、羧甲基纖維素鈉CMC-MV、磺化酚腐殖酸PSC、磺化瀝青DBFT-201等。

K-PAM是一種良好的絮凝包被劑，能夠有效抑制泥頁巖的水化分散。Na-HPAN和CMC-MV是聚合物鉆井液常用的降濾失劑，Na-HPAN也有一定的降粘作用，CMC-MV降低濾失的同時還可以提高粘切。但是它們的抗污染能力較弱，鉆遇含石膏地層時鉆井液易污染，侵入大量的Ca2+導致鉆井液過度絮凝，粘切和濾失量都會增大，流動性變差，PH值也會降低。此外，鉆遇鹽層時，隨著Cl-含量的增加，CMC-MV的護膠能力也會減弱，濾失量逐漸增加，需要消耗更多的CMC-MV。

PSC是一種調流型降濾失劑，DBFT-201可以增強鉆井液封堵造壁性，具有良好的防塌作用。磺化處理劑的應用雖然提高了鉆井液的抗溫性，能保持良好的流變性和濾餅質量。但體系的弱分散性也使得鉆井液固相容納限相對增大，坂土含量和固相含量相對增加，不利于抗鹽膏污染。

2.2 實驗對比

分別對兩種體系進行小型試驗加量測試，結合神8區塊實際情況，確定出配套處理劑的最優加量，得出以下兩套體系配方：

①雙保體系：4%坂土漿+0.1%NaOH+0.1%Na2CO3+0.3% IND30+1%Redu1+2%NFA-25+2%PGCS-1+10%Weigh2

②聚磺鉆體系：4%坂土+0.1%NaOH+0.1%Na2CO3+0.2% K-PAM+0.5%Na-HPAN+0.3%CMC-MV+1.5%PSC+2%DBFT-201+2%JXFQ-6

2.2.1 抑制性評價對比

選取Esh-J3q地層鉆屑和巖心樣本，分別按最優配方進行抑制性評價測試，膨脹率測試時間為16h，實驗結果見表1。

表1 抑制性評價對比

實驗表明，“雙保”體系的回收率達到85.8%，高于聚磺體系,其膨脹率也低于聚磺體系。具有更強的抑制性，能更有效的抑制鉆屑分散和泥頁巖水化膨脹。

2.2.2 抗污染評價對比

神8區塊鉆井液主要污染有鹽、鈣侵和粘土侵。配置一定濃度的NaCl、CaSO4溶液模擬鹽膏侵，加入一定濃度的土粉模擬粘土侵，分別對兩種體系進行抗污染測試。實驗結果見表2、表3。

表2 雙保體系抗污染實驗

表3 聚磺體系抗污染實驗

對比發現，聚磺體系經過污染后性能變化較大，流態變差；“雙保”體系性能變化較小，仍能保持良好的流變性。實驗表明，“雙保”體系在抗污染方面有明顯優勢。

3 現場應用效果對比

聚磺體系雖然在吐哈應用成熟，適用性廣，但在神8區塊的施工中有著明顯的局限性，不能有效解決鹽膏層縮徑、垮塌，鉆井液污染，“糖葫蘆”井眼等問題。引進“雙保”體系后，復雜事故率大幅下降。

3.1 分段鉆井液性能對比

從已施工井中選取有代表性的兩口井：神8-13井和神8-34井。這兩口井的井身結構及地層分布相近，神8-13井是該區塊聚磺體系應用效果較好的一口井，在原體系的基礎上加入了抗高溫抗鹽降失水劑HS-2。分段性能對比數據如下。

表4 分段性能對比

實踐證明，“雙保”體系在鹽膏層及易造漿地層鉆進中，性能更加穩定，具有良好的抗污染能力，能保持較低的濾失量和坂土含量。

3.2 井壁抑制和防塌效果對比

井壁剝落、坍塌容易導致丼徑擴大率超標甚至卡鉆。“雙保”體系的應用有效解決了這一難題。應用“雙保”體系的神8-35井，和應用聚磺體系的6口鄰井對比如下。

表5 丼徑擴大率對比數據

由于“雙保”體系具有更強的抑制性，能夠保持較低的濾失，有效減少了地層的水化滲透和粘土水化分散。護壁作用顯著，丼徑擴大率明顯降低，有利于提高固井質量。

3.3 復雜事故控制和經濟效益對比

“復雜事故率”和“經濟效益”是綜合評價一種鉆井液體系能否充分滿足鉆井施工需要的兩個重要參數。適用體系不但要能保證井下安全，還應降低維護成本和鉆井液排放量，減輕勞動強度。通過統計近年來的施工數據，對比如下。

表6 近年來施工數據對比

對比發現，雖然采用雙保體系后鉆井液成本有所增加，但鉆井周期大幅下降，復雜事故率得到控制，鉆井液維護量和處理劑用量相對減少，降低了勞動強度。綜合經濟效益提高顯著，有力保障了企業“提速增效”。

3 結語

通過室內實驗及現場應用對比可以看出，“雙保”體系相比傳統的聚磺體系，更適宜于神8區塊特殊地質構造下的鉆井施工。其主要優勢歸納為以下幾個方面：

(1)“雙保”體系抑制性強，能有效抑制粘土水化膨脹和分散，有效解決神8區塊的縮徑、井壁失穩和丼徑擴大率超標問題，大幅降低了復雜事故率。

(2)“雙保”體系具有優良的抗污染能力，無論是在鹽膏層還是在易造漿地層鉆進，都能保持穩定的性能。有效解決了聚磺體系抗鹽、鈣污染能力弱，濾失量大不易控制等問題。

(3)“雙保”體系在保護環境、保護油層的同時，充份滿足了快速、安全鉆井的需要，綜合經濟效益提高顯著。是一種安全環保、經濟實用的新型鉆井液體系，不僅適用于神8區塊，也適用于其他地質結構較為復雜的區塊，有著廣闊的應用和發展前景。

[1]史鴻祥,杜曉勇,商勇,張民立.“雙保”型改性天然高分子基鉆井液技術[J].鉆井液與完井液，2004,21(6):28-30

[2]史杰青.神泉區塊Esh地層流變特性及井壁穩定分析研究[D].湖北:長江大學，2015:11-18

楊國棟（1984-）男，漢族，甘肅禮縣人，本科學歷，助理工程師，主要從事現場鉆井液技術服務工作。