興古潛山段鉆井液體系的研究

摘要：遼河油田目前興古潛山區塊井段使用的是鹵水無固相鉆完井液體系，由于鉆井液中含有大量的無機鹽對鉆井過程中的設備儀器有極強的腐蝕作用，同時鹵水鉆井液的導電性好，會嚴重影響完井后測井的數據錄取的準確性，并且該體系對土壤周邊環境有污染。本文針對遼河油田興古潛山鉆井液體系進行研究，擬解決興古潛山鉆井液方面制約該潛山區塊有效開發開采的問題。

關鍵詞：興古潛山;鉆井液體系;甲酸鹽

1、前言

鉆井工程要以發現、開發油氣層和最大限度保護油氣層，提高采收率為最終目的。遼河油田目前在潛山井段鉆井過程中使用的保護油氣層鉆井液體系為國內某石油研究院科研團隊研究出了一種鹵水無固相鉆完井液體系。該種鉆井液體系為無固相或低固相鉆井液體系，該種鉆井液添加劑的結構設計能減少地層中對油氣層的損害，實驗證明，該鉆井液體系能在176℃下保持穩定的性能作用，可以減少油氣層的傷害。該無固相鉆完井液體系包括以有機鹽、無機鹽和加重的密度在1.03～1.90g/cm的加重鉆完井液體系和密度在1.00～1.03g/cm不用加重鉆完井液體系。

2、興古潛山鹵水鉆井液體系存在的問題

興古潛山為當前代表的潛山油氣藏由于儲層壓力系數高，鉆完井液設計密度最高達1.38g/ cm，為保護油氣層，現在使用的是無固相鉆完井液體系，用無機鹽加重，為鹵水氯化鈣無固相鉆完井液體系，但該體系由于含有大量的無機鹽對鉆井設備有極強的腐蝕性，同時導電性好影響完井后測井的數據錄取質量，且該體系對環境有不利影響。已興古7潛山為當前代表的潛山油氣藏由于儲層壓力系數高，鉆完井液設計密度最高達1.38g/ cm3，為保護油氣層，需使用無固相鉆完井液體系，用無機鹽加重，現在使用的鉆完井液體系為鹵水氯化鈣無固相鉆完井液體系，基本配方為：鹵水溶液120～150m3+1%～1.2%PAC+0.5%～1%XC+0.5%～1%KH-931+0.5%～1%SMP+2%～3%超低滲透劑+1%～2%液體潤滑劑+1%～2%石墨粉+氯化鈣。該體系由于含有大量的無機鹽對鉆采設備有極強的腐蝕性，同時導電性好影響完井后測井的數據錄取質量，且該體系對環境有不利影響。根據該區塊儲層的特點和安全鉆井、測井、環保要求的需要，以甲酸鈉、甲酸鉀組成的甲酸鹽鉆完井液可滿足其需要，但由于該區塊潛山井段鉆井過程中大部分的井存在井漏或嚴重井漏問題，有些井在該井段漏失近2000方，而甲酸鹽鉆完井液體系成本特高，需要進行研究改性，形成成本低的新型體系已滿足其需要。

3、興古潛山新型替換鉆井液體系

由于該區塊潛山井段鉆井過程中大部分的井存在井漏或嚴重井漏問題，有些井在該井段漏失近2000方，根據該區塊儲層的特點和安全鉆井、測井、環保要求的需要，以甲酸鈉、甲酸鉀組成的甲酸鹽鉆井液可滿足其需要。

使用的甲酸鹽鉆井液體系需用甲酸鈉、甲酸鉀和甲酸銫提高鉆井液密度，并且能較好的滿足安全鉆井和低成本的需要。鑒于以上的情況研制出一種新型的鉆井液體系不但可滿足安全鉆井、防腐、環保、油層保護、測井，且成本低的鉆井液體系迫在眉睫。由于鈣鎂離子導致地開采過程結無機垢問題，因導電性好影響測井數據解說問題，因腐蝕導致鉆具、套管等管材的腐蝕問題，減少因鉆井過程中井漏失導致儲層污染問題。

通過調研，室內實驗并研究興古潛山鉆完井液體系的配方，然后進行室內評價，最后進行現場試驗和推廣應用。

目前能同時滿足密度為1.01～1.39g/cm、并且在地層中抗高溫能力達到 150℃以上鉆井液的選擇范圍還比較少。而目前國內外對鉆井液的抗溫性及流變性及各種評價方法都是在高溫熱滾后測定其常溫下的流變性，不能真實地反應鉆井液井下具體的高溫的性能。

該種新型甲酸鹽鉆井液體系是由鉆井配漿土、各種類處理劑、鉆屑和水組成的。根據鉆井液體系作用的各種機理研究，鉆井液性能好壞、抗溫能力強弱不僅與配漿土有關，而且與組成體系的各種處理劑性能密切相關。該體系鉆井液中的甲酸鹽的加入量對油氣層保護和鉆井液性能有十分重要的影響。主要是在實驗室中調節甲酸鹽在鉆井液中的含量，測定模擬興古潛山段地層中鉆井液的性能，對該種甲酸鹽鉆井液體系進行評價，優選出甲酸鹽的合理加量與其它處理劑配伍性好的處理劑作為興古潛山段鉆井液體系的基礎，并對其作用機理進行深入研究。

取小于200微米的甲酸鹽顆粒作為該鉆井液體系的材料。這些微米級的甲酸鹽能夠提高比表面，改善與處理劑中的相互作用，能更加完美的與同種類型處理劑的混合。而且從整個體系來看，更小更細的甲酸鹽顆粒能有效的阻止鉆井液中膨潤土與甲酸鹽顆粒混合時的聚集。該種甲酸鹽鉆井液在混合過程中只用了熱力和物理反應，沒有其它化學物質的反應，所以對土壤環境完全無污染和損害。

在地層深處，由于有壓力，在壓力差的壓力下，鉆井液中所含的的自由水向井壁巖石的裂隙和孔隙中滲透，鉆井液中的固相顆粒便隨著自由水進入巖層，并在井壁上形成泥餅。如果過多的濾液進入地層容易造成井壁的失穩，還容易造成油氣層的損害。因為甲酸鹽在實驗中有較好的濾失造壁性，在現場實驗中也能維持鉆井過程中井眼的穩定，還能使鉆井液中的液相減少侵入地層作用。

遼河油田現在在興古7區塊潛山使用的新型甲酸鹽鉆完井液體系，研制成功興古潛山無固相鉆井液體系并對其評價，體系潤滑系數<0.07，密度在1.03-1.30g/cm及粘度在45-60s內可調，抗溫>150℃，腐蝕性< 0.076mm/年（標準值，80℃），濾液鈣、鎂離子含量<50mg/L，電阻率滿足測井要求。該鉆井液體系可解決出，由于鈣鎂離子導致地開采過程結出無機垢的鉆井問題，還有解決由于導電性好影響到測井數據，甲酸鹽有效的降低了鉆井液的導電性，使測井數據更加真實，該甲酸鹽鉆井液體系還可以減少因鉆井過程中井漏失導致儲層污染問題。

5、結論

這種新型的甲酸鹽鉆井液體系適應興隆臺古潛山地層的鉆井需求，該體系具有良好的配伍性、流變性和潤滑性，能滿足潛山油藏安全、快速鉆井、錄井、測井、固井施工的要求，具有腐蝕性低、抗溫能力強、潤滑性好、可防止開采過程結垢等特點，同時可以降低鉆井成本。

作者簡介：

孫睿，女，出生于1986年1月，畢業于北京理工大學工程管理專業碩士學位，現在遼河油田公司鉆采工藝研究院油田化學技術研究所，目前為工程師