復(fù)合鹽強(qiáng)抑制強(qiáng)封堵鉆井液在邵家油田的研究與應(yīng)用

王勁松 張國強(qiáng)

摘要：邵家潛山披覆構(gòu)造帶位于濟(jì)陽坳陷沾化凹陷義南第二潛山帶，該區(qū)塊長久以來使用聚合物鉆井液體系，存在井壁失穩(wěn)、起下鉆阻卡、滲透性漏、電測(cè)阻卡等難題，給施工帶來風(fēng)險(xiǎn)。為解決這些問題，提高井壁的承壓能力，保證井下安全，創(chuàng)新性的研究了復(fù)合鹽強(qiáng)抑制強(qiáng)封堵鉆井液體系，并在SGX201井成功應(yīng)用，取得了良好的應(yīng)用效果，為該區(qū)域以及區(qū)域強(qiáng)水敏性地層的鉆井液施工提供了技術(shù)借鑒。

關(guān)鍵詞：邵家油田;復(fù)合鹽;強(qiáng)封堵;井壁穩(wěn)定

1 邵家油田鉆井液面臨的主要問題

1.1 地層復(fù)雜

邵家油田沙河街組與二疊系含有大量強(qiáng)水敏性地層，沙四段與古生界存在灰?guī)r，同時(shí)存在鹽膏層，會(huì)對(duì)鉆井液造成嚴(yán)重污染，使濾失量增加，流動(dòng)性變差，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致井壁失穩(wěn)、起下鉆阻卡，且污染后的鉆井液難以調(diào)整，恢復(fù)原有性能難度較大。

1.2聚合物鉆井液體系難以滿足施工要求

聚合物鉆井液體系在井壁穩(wěn)定、防止漏失、抗鹽膏污染等方面仍存在些許不足。高滲透性的砂巖、裂縫性的灰?guī)r與活躍的油氣顯示導(dǎo)致該區(qū)域施工的多口井發(fā)生滲透性漏失，占施工井總數(shù)的16%。抗鹽膏污染及抗高溫能力差，是常規(guī)聚合物鉆井液體系長久以來一直面臨的難題;聚合物鉆井液體系難以抑制泥巖的水化分散，導(dǎo)致鉆井液中的固相含量、黏切偏高，亞微米顆粒所占的比例大幅增大，嚴(yán)重影響機(jī)械鉆速的提升。

2 強(qiáng)抑制復(fù)合鹽強(qiáng)封堵鉆井液體系的基本性能與配方

復(fù)合鹽主要是指NaCl與KCl，NaCl能夠降低鉆井液濾液中水的活度，阻止自由水向粘土晶層間運(yùn)移，從而降低泥巖的滲透水化分散的可能;KCl除了能降低濾液活度以及壓縮粘土水化雙電層之外，K+還能夠與粘土間的陽離子發(fā)生離子交換吸附，起到晶格固定作用[1] ，使泥巖中的膨脹性粘土轉(zhuǎn)變?yōu)榉桥蛎浶哉惩粒瑥亩鸬揭种普惩了蛎洠_(dá)到穩(wěn)定井壁的目的。

胺基聚醇中的胺基同樣可以通過離子交換吸附進(jìn)入粘土晶層間，使其緊密的結(jié)合在一起，大大降低了粘土顆粒的水化分散趨勢(shì)[1] ;超細(xì)碳酸鈣、鉆井液用白瀝青、隨鉆堵漏劑做為封堵劑，對(duì)地層微裂縫進(jìn)行封堵。通過室內(nèi)試驗(yàn)，確定了復(fù)合鹽強(qiáng)抑制強(qiáng)封堵鉆井液的配方。

3.鉆井液性能的室內(nèi)評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)室配制評(píng)價(jià)用鉆井液配方：4%膨潤土漿+0.3%天然高分子包被絮凝劑+5%氯化鈉+7%氯化鉀+0.5%胺基聚醇+3%超細(xì)碳酸鈣+2.5%鉆井液用白瀝青防塌劑+0.5%隨鉆堵漏劑+0.5%磺酸鹽共聚物降濾失劑+3%磺甲基酚醛樹脂+3%磺化褐煤+3%鉆井液用油基潤滑劑-2。

3.1 高溫穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

對(duì)鉆井液分別在室溫（20℃）、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃老化16小時(shí)后，測(cè)其性能，由試驗(yàn)可知，復(fù)合鹽強(qiáng)抑制強(qiáng)封堵鉆井液體系在120℃以內(nèi)，性能隨溫度的升高有所提升，超過120℃后，鉆井液中的部分高分子聚合物的分子鏈發(fā)生斷裂，使少量處理劑失效，但鉆井液性能并未見明顯惡化。可見，復(fù)合鹽強(qiáng)抑制強(qiáng)封堵鉆井液體系能夠在120℃左右達(dá)到最佳性能，并在140℃的高溫環(huán)境下保持穩(wěn)定的性能，能夠滿足垂深達(dá)3500m至4500m施工井的鉆井液施工任務(wù)。

3.2 抗鉆屑污染性評(píng)價(jià)

使用巖屑為SGX201井沙一段灰色泥巖、油泥巖、油頁巖的混合鉆屑，分別混入0%、1%、3%、5%、7%的鉆屑，在120℃老化16小時(shí)，進(jìn)行評(píng)價(jià)，當(dāng)鉆屑含量在1%時(shí)，鉆井液的粘切不但未增加，反而略有降低;當(dāng)鉆屑含量達(dá)到3%時(shí)，鉆井液的流變性能與未受鉆屑污染時(shí)相當(dāng)，僅濾失量與摩阻系數(shù)略有增加，但仍能夠保持在較低的范圍內(nèi);當(dāng)巖屑含量超過3%后，隨著鉆井液中固相含量的增加，鉆井液的動(dòng)速比提高，流變性變差，濾失量與摩阻系數(shù)急劇升高。可見，復(fù)合鹽強(qiáng)抑制鉆井液體系對(duì)巖屑的分散具有較強(qiáng)的抑制性，能夠有效抵抗5%左右的巖屑污染。

4.現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

SGX201井在2340-3940m井段應(yīng)用了復(fù)合鹽強(qiáng)抑制強(qiáng)封堵鉆井液體系，在提高鉆井液抑制性、穩(wěn)定井壁、抗污染、提高井壁承壓能力等方面體現(xiàn)出了十分優(yōu)異的性能，鉆井液抑制能力強(qiáng)，井眼通暢、起下鉆順利，井壁承壓能力切實(shí)得到提高，井徑規(guī)則、井身質(zhì)量高，機(jī)械鉆速高，抗污染能力強(qiáng)，潤滑性、流變性、抗高溫能力強(qiáng)。

5 結(jié)論

1）復(fù)合鹽強(qiáng)抑制強(qiáng)封堵鉆井液體系通過電化學(xué)抑制、改變井壁潤濕狀態(tài)、封堵地層孔隙等途徑，達(dá)到抑制泥巖水化分散、封堵地層孔隙微裂縫的目的。

2）經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)研究，復(fù)合鹽強(qiáng)抑制強(qiáng)封堵鉆井液體系具有良好的抗高溫抗鉆屑穩(wěn)定性，在140℃的條件下能保持較穩(wěn)定的鉆井液性能;能抗3%左右的鉆屑污染，并能有效的減少對(duì)地層的滲透深度。

3）復(fù)合鹽強(qiáng)抑制強(qiáng)封堵鉆井液體系在SGX201井成功獲得應(yīng)用，其強(qiáng)抑制性提高了井壁的穩(wěn)定性與承壓能力，在油氣層與鹽膏層井段體現(xiàn)了良好的抗污染能力，高溫穩(wěn)定性強(qiáng)，所鉆井眼規(guī)則、井身質(zhì)量優(yōu)，機(jī)械鉆速高，鉆井周期短，保障了井下安全，為該區(qū)域以及區(qū)域強(qiáng)水敏性地層的鉆井液施工提供了技術(shù)借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄢捷年.鉆井液工藝學(xué).東營：中國石油大學(xué)出版社，2012.8

[2] 宋兆輝.復(fù)合鹽飽和鹽水鉆井液在利97井中的應(yīng)用[J].中外能源，2011，16（2）：66-69.

[3] 蒲曉琳，雷剛，羅興樹，等.鉆井液隔離膜理論與成膜鉆井液研究[J].鉆井液與完井液，2005，22（6）：1-4

（作者單位：中石化勝利石油工程公司渤海鉆井總公司）