提切劑TQJ—1在油基鉆井液中的應用

田璐

摘 要：目前，國內頁巖氣水平井主要采用油基鉆井液來解決井壁穩定、降阻減摩問題，然而由于水平井造斜段井斜變化大，井眼難清潔，同時，在水平段由于井中巖屑重力效應，施工中易形成巖屑床，進一步增加磨阻、扭矩和井下復雜情況發生的機率。針對頁巖氣水平井對油基鉆井液流變性和攜巖清砂能力的要求，研發了油基鉆井液提切劑TQJ-1并在PY3HF井進行應用，鉆井期間，油基鉆井液的動切力10Pa～15Pa，動塑比保持在0.48～0.60之間，低轉速？椎6讀數高于10，沒有形成巖屑床造成井下復雜，長1150m的頁巖水平段下套管順利，表明該提切劑可有效改善油基鉆井液的流變參數，有利于井眼凈化。

關鍵詞：油基鉆井液；提切劑；流變性；井眼凈化

中圖分類號：TE254.4 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）05-0149-02

Abstract： At present， oil based drilling fluid is mainly used in domestic shale gas horizontal wells to solve the problems of sidewall stability， resistance and friction reduction. However， due to the deviation of the inclined section of horizontal wells is changed greatly， the hole is difficult to be cleaned and at the same time. Because of cuttings gravity effect in horizontal section， cuttings bed is easy to be formed in construction， which further increases the probability of abrasion resistance， torque and the occurrence of complex downhole conditions. According to the requirements of shale gas horizontal well for the rheology of oil-base drilling fluid and the ability of carrying rock and sand， the oil based drilling fluid extractant TQJ-1 was developed and applied in PY3HF well during drilling. The dynamic shear force of oil-based drilling fluid is 10 Pa～15 Pa. the dynamic plastic ratio is kept between 0.48 and 0.60， and the reading of low rotational speed 6 is higher than 10. The formation of cuttings bed has not resulted in complex downhole. The horizontal section of shale with a length of 1150m is smooth， which indicates that the slashing agent can effectively improve the rheological parameters of oil-based drilling fluid and is beneficial to wellbore purification.

Keywords： oil-based drilling fluid； extractant； rheology； borehole purification

目前，我國頁巖氣資源勘探開發備受關注，勘探開發已全面鋪開，解決井壁穩定、降阻減摩等技術難題，目前國內頁巖氣水平井仍以油基鉆井液為主，水基鉆井液處于嘗試、試驗階段[1-2]。通常在油基鉆井液中加入有機膨潤土提高其粘度和切力，達到懸浮加重材料的作用，制備有機膨潤土時需要使用季銨鹽類陽離子表面活性劑將膨潤土改性，將其潤濕性由親水改為親油，在一定程度上還可以增強油包水乳狀液的穩定性，起固體乳化劑的作用[3]。對于水平井而言，通常要求油基鉆井液的性能具有高動切力和高動塑比的特征，有利于增大鉆井液的流核尺寸，形成平板型層流型，提高油基鉆井液攜巖能力，滿足水平井井眼凈化的要求，避免因巖屑床而造成高的摩阻和扭矩，導致起鉆困難、下鉆劃眼等井下復雜情況。國外已研發多種油基鉆井液專用提切劑[4]，而國內只是在少數合成基油鉆井液的研究中使用了提切劑，因此筆者所在科研團隊通過科研攻關，研發了具有良好提切效果的提切劑TQJ-1，并在頁巖氣水平井PY3HF井成功應用。

1 實驗部分

1.1 實驗材料與儀器

CaCl2、CaO均為分析純，有機膨潤土GEL-D、主乳化劑EMUL-1、輔乳化劑EMUL-2、降濾失劑FLA-O、0號柴油、剛性封堵劑RPA、纖維封堵劑Fibre-O、提切劑TQJ-1均為工業品，見表1。

主要儀器：六速旋轉黏度計，變頻高速攪拌機，高溫滾子加熱爐，中壓濾失儀，高溫高壓濾失儀（均為青島海通達專用儀器廠生產），Fann23D電穩定性測定儀；中壓濾紙，老化罐，高溫高壓濾紙，500mL量筒，20mL量筒，秒表。

1.2 油基鉆井液配制

油基鉆井液配制方法：在高速攪拌杯中加入320ml 0號柴油，以12000轉/分的轉速攪拌，緩慢加入10g主乳化劑EMUL-1、4g輔乳化劑EMUL-2，高速攪拌20min后加80ml濃度為25%的氯化鈣鹽水，高速攪拌30min后加10g有機膨潤土GEL-D，高速攪拌20min后加12g降濾失劑FLA-O，高速攪拌10min后加6gCaO，高速攪拌10min后加入8g封堵劑RPA、8g封堵劑Fibre-O，高速攪拌20min即配制成油基鉆井液。endprint

油基鉆井液中加提切劑時，配制方法為：在高速攪拌杯中加入320ml 0號柴油，以12000轉/分的轉速攪拌，緩慢加入10g主乳化劑EMUL-1、4g輔乳化劑EMUL-2、0.8g提切劑TQJ-1，高速攪拌20min后加80ml濃度為25%的氯化鈣鹽水，高速攪拌30min后加10g有機膨潤土GEL-D，高速攪拌20min后加12g降濾失劑FLA-O，高速攪拌10min后加6gCaO，高速攪拌10min后加入8g封堵劑RPA、8g封堵劑Fibre-O，高速攪拌20min即配制成油基鉆井液。

1.3 鉆井液老化前室溫下性能測定

在室溫下，采用六速旋轉黏度計測定試驗漿在？椎600、？椎300、？椎200、？椎100、？椎6、？椎3不同轉速下的讀數，并測定初切、終切兩個靜切力值。用Fann23D電穩定性測定儀測定破乳電壓值，用密度計和中壓濾失儀分別測定密度、中壓濾失量。

1.4 鉆井液高溫老化后室溫下性能測定

將鉆井液裝入老化罐并置于滾子爐中，在設定溫度下滾動16h取出，冷卻后高速攪拌5min，在室溫下，測定鉆井液性能（同1.3節），并用高溫高壓濾失儀測定鉆井液的高溫高壓濾失量。

2 結果與討論

2.1 提切劑TQJ-1評價

提切劑TQJ-1不同加量對油基鉆井液性能影響評價試驗見表2，可見隨著提切劑TQJ-1加量增加，油基鉆井液的塑性黏度、動切力、破乳電壓均增加，動切力增高幅度高于塑性黏度增高幅度，所以動塑比增高。加量達0.3%～0.8%時，動切力達11Pa～17Pa，動塑比達0.42～0.52，破乳電壓高于1000V。雖然隨著提切劑TQJ-1加量的增加，高溫高壓濾失量上升，但濾失量依然較低。油基鉆井液加入提切劑TQJ-1后，通過多點吸附顯著提高連續相的結構力和切力，表現出良好的攜巖流變性能，通過電性作用可有效增強油水界面膜的強度，減少分散相的團聚幾率，能與主乳化劑EMUL-1、輔乳化劑EMUL-2協同增效，進一步提升體系的乳化穩定性。

2.2 現場應用

PY3HF井是一口頁巖氣水平井，主要目的層位為下志留統龍馬溪組。為防止頁巖水井壁失穩，降低水平井段施工風險，三開造斜段及水平段應用油基鉆井液，所用鉆頭尺寸為Φ215.9mm。

PY3HF井油基鉆井液性能見表3，可見維護、處理鉆井液時適當加入提切劑，可保持油基鉆井液動切力10Pa～15Pa，同時合理利用振動篩、除砂器、除泥器、離心機等固控設備，清除鉆井液中的無用固相，達到對鉆井液流變參數的調整，調整流變性能，動塑比保持在0.48～0.60之間，高的動塑比有利于攜巖返砂。低轉速？椎6高于10，可減少因巖屑垂沉而形成巖屑床，同時工程上每鉆進300m進行一次短起下作業，每鉆進一個立柱上下活動和轉動鉆具協助清砂，保證井下井眼清潔。

PY3HF井通過使用油基鉆井液提切劑TQJ-1，使得油基鉆井液具有良好的流變性，確保了現場施工順利，該井完鉆井深4190m，垂深3021.36m，頁巖水平段長1150m，水平位移1373.77m，井斜87.5°，油基鉆井液進尺1815m。

3 結束語

（1）通過室內研究，提切劑TQJ-1可顯著提高油基鉆井液的動切力，形成良好的流變性。（2）通過現場應用情況來看，提切劑TQJ-1具有良好的提切效果，形成了高動塑比的油基鉆井液，其良好的攜巖能力實現了頁巖水平段井眼清潔。

參考文獻：

[1]錢伯章，朱建芳.頁巖氣開發的現場與前景[J].天然氣技術，2010，4（2）：11-13.

[2]王中華.頁巖氣水平井鉆井液技術的難點及選用原則[J].中外能源，2012，17（4）：43-45.

[3]鄢捷年.鉆井液工藝學[M].北京：石油大學出版社，2001.

[4]馮萍，邱正松，曹杰，等.國外油基鉆井液提切劑的研究與應用進展[J].鉆井液與完井液，2012，29（5）：84-87.endprint