強抑制封堵鉆井液體系研究及應用

劉浩冰 趙素娟 李思 李必平 王曉亮

摘要：由于某油田某區塊在鉆井的時候很容易出現井壁坍塌和漏失問題，所以研制開發出一種全新的強抑制封堵鉆井液體系是非常必要的。此體系的原理是利用氯化鉀、硅酸鈉與聚胺抑制劑的多元復合作用，來有效的抑制頁巖水化分散，頁巖膨脹率相比于清水降低了68.2%，毛細管吸入時間相比于清水降低了63.5%。這一體系的物理原理是以封堵為基礎配合硅酸鹽的化學固壁作用，低滲沙盤封堵試驗濾失量只有8.9mL，能夠充分封堵地層孔隙、微裂縫，減小濾液對地層侵入的幾率，提升井壁的穩定性，防止井下發生漏失問題。這一體系在某油田**-41井的五開井段進行現場運用，結果顯示這一體系在鉆進過程當中具有穩定性，流變的狀態優良，井徑規則，五開井段平均井徑擴大的幾率只有1.3%。

關鍵詞：強抑制;強封堵;水基鉆井液;井壁穩定

引言：

以白堊系與第三系碳酸鹽巖油藏為主的大型油田其開發對象主要包括：第三系的某油藏以及白堊系某油藏，這其中**地層上、中部主要是大套泥巖，下部是大套泥巖夾薄層石膏，另一地層主要是泥巖與厚薄不均勻的石膏不等厚互層，下部地層主要是灰巖，鉆井施工當中十分容易出現井壁失穩、漏失等復雜情況。對于地層特性開發新型強抑制封堵鉆井液體系，體系當中引入硅酸鈉，不但能夠提升鉆井液的抑制性，還能夠利用化學的作用，充分封堵井壁孔隙與微裂縫，降低孔隙壓力的傳遞作用，使化學固壁得以實現，保證井下的安全。

1 實驗材料與儀器

主要材料：膨潤土、碳酸鈉、氯化鉀、硅酸鈉、流型調節劑BZ-HXC、抗溫抗鹽降濾失劑BZ-JLS-I、聚合醇BZ-YRH、防塌封堵劑BZ-YFT、聚胺抑制劑BZ-YZJ、細鈣、重晶石。

實驗儀器設備：ZNN-D6S型旋轉黏度計、高溫滾動加熱爐、OFI高溫高壓濾失儀和封堵儀、ZNS-4中壓失水儀、CST毛細血管吸入時間測定儀以及NP-01A線性頁巖膨脹儀。

2 各因素對鉆井液性能影響

經過實驗考察硅酸鈉加量對鉆井液性能的影響，優化鉆井液的配方。

2.1硅酸鈉模數

研究結果顯示，硅酸鈉的模數越大，其抑制力越強，但是鉆井液體系的表現黏度、塑性黏度以及動切力都表現出下降的趨勢，以綜合抑制防坍塌和流變性為基礎，選擇的模數是：2.4～2.8。

2.2硅酸鈉加量

為了使體系的抑制性得以提升，應用氯化鉀-硅酸鈉-聚胺抑制劑復合作用。應用大港油田明化鎮組泥頁巖巖石樣品，處理成過100目規格的巖屑，經過線性頁巖膨脹率和毛細管吸入時間測試法對這一復合抑制體系展開抑制性的評價。

根據實驗結果顯示，利用氯化鉀-硅酸鈉-聚胺抑制劑復合作用，膨脹率與毛細管吸入時間均明顯降低，抑制效果比單一的抑制劑強。伴隨著硅酸鈉量的增加，抑制效果也大大提升，但是增加的量超出百分之四，抑制效果增強幅度減弱。

對于不同的碳酸鈉加量來評價體系的性能影響，老化條件是120℃、16h，根據實驗結果顯示，體系表現黏度、動切力隨著硅酸鈉的加入先降低以后再升高，然而濾失量在加量超出3%以后明顯提升。綜合抑制性、流變性與濾失性，最終明確體系硅酸鈉加量為3%。

根據上述實驗我們可以知道，明確強抑制封堵鉆井液配方如下：

水+2%膨潤土+0.3%純堿+3%硅酸鈉+0.1BZ-HXC+1.5%BZ-JLS-I+1%BZ-YRH+1%BZ-YFT+7%氯化鉀+0.5%BZ-YZJ+10%細目鈣（325目）+10%細目鈣（600目）+重晶石。

3 強抑制封堵鉆井液體系性能評價

3.1耐溫性能

檢測出了強抑制封堵鉆井液體系的耐溫性能，結果如下表1所示。

實驗結果顯示，隨著溫度的不斷提升，體系表觀黏度和動切力稍微降低，濾失量的流變性與較小的濾失量。

3.2抑制性能

運用滾動回收率實驗來評價鉆井液體系的抑制性，并且和運用相同實驗條件的7%氯化鉀水溶液實驗結果進行比較，這一實驗巖屑利用新疆克深208井的紅色泥巖。測試結果顯示，強抑制封堵鉆井液體系的巖屑回收率是95.8%，遠超出7%氯化鉀溶液的回收率（8.5%），表示這一體系能夠有效的抑制泥頁的水化分散，抑制性良好。

3.3封堵性能

利用OFI高溫高壓封堵儀進行封堵性測試（測試用巖心滲透率是400mD），在120℃、7MPa條件下開展實驗，封堵的效果：瞬間失水3.4mL，濾失量9.6mL，靜態濾失速率為1.1mL/min。實驗結果顯示，這一體系具備很好的封堵效果，能夠充分填充井壁孔隙與微裂縫，提升井壁的強度，避免發生漏失，確保井下的施工安全。

4 總結：

（1）強抑制封堵鉆井液體系經過多元復合作用，使體系的強抑制性和強封堵能力得以實現，可以充分解決井壁穩定的難題，避免出現井下漏失的問題。

（2）現場的運用表示，強抑制封堵鉆井液體系能夠充分解決某油田某區塊井壁坍塌以及漏失難題，具備很好的現場運用效果。

參考文獻：

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