復合膜鉆井液研究

衛慶廣

1.1組分

生物聚合物、PS抑制劑、聚合酸稀釋劑、聚陰離子纖維素、成膜劑、泥餅改進劑、降濾失劑、潤滑劑（水基潤滑劑或聚合醇）

其中：聚合酸稀釋劑、潤滑劑（水基潤滑劑）獲得國家海洋局北海監測中心認可可應用于海洋鉆井；其余組分為無毒處理劑。因此，可以確保體系對環境無污染。

1.2基本性能

粘度：40-60s，可以調節；

密度：≤1.10g/cm3，可加重到1.50 -1.80g/cm3；

濾失量：≤4ml，可降低到2-3 ml；

高溫高壓濾失量（150℃）：≤10 ml

潤滑性：0.15-0.20（極壓系數）

從以上指標看出，可以滿足4500m以內深井、大斜度井、水平井鉆井施工要求。

1.3與常有體系對比

1.3.1組分對比

常用體系組分有：鐵鉻鹽、燒堿、磺化瀝青、HA樹脂、、硅氟稀釋劑、柴油。其中鐵鉻鹽、磺化瀝青、HA樹脂、硅氟稀釋劑溶于水后，顏色為黑色，柴油有難聞味道，鐵鉻鹽含有鉻鹽，因此體系排放對環境有嚴重的污染。與國家頒布的《清潔生產法》要求生產過程盡量采取先進工藝，不污染環境背道而馳。

復合膜鉆井液采用無毒可應用于海洋鉆井處理劑，對環境無污染可以直接排放。

相比之下，復合膜鉆井液體系環保效益明顯優于常用體系。

1.3.2泥餅質量對比

目前國內外對泥餅質量尚無標準的評價方法，本實驗借助于清水滲透率和泥餅抗沖刷強度來反映泥餅質量變化。

（1）清水滲透率

清水滲透率：對經過充分攪拌的鉆井液測其API濾失量，然后倒出實驗液換注清水，再測清水API濾失量。濾失量越低，泥餅質量越好。結果見表1-1，從中看出：復合膜體系好于目前體系。

表1-1 清水滲透率對比（ml）

體系 清水滲透率

復合膜體系 3.0

常用體系 3.6

（2）泥餅強度

泥餅抗沖刷強度：應用JHNC泥餅強度沖刷儀進行評價，沖刷距為11cm，泥餅強度定義為單位厚度的泥餅沖刷時間，單位min/mm，若泥餅厚度一定，沖刷時間越長，泥餅強度越高。

（3）定性實驗

將API失水的泥餅放在原泥漿中置于50℃中浸泡24h，實驗發現，常用體系泥餅被溶蝕，而復合膜體系的泥餅明顯有一定的硬度。由此可以推斷，復合膜體系在泥漿液柱壓力作用下失水形成泥餅，特有組分在地層溫度作用下，逐漸活化形成類似水泥的物質，這種物質加固了地層巖石的穩定，堵塞了地層孔隙，因此有助于井壁的穩定，防止井塌、井漏的發生。另一方面，由于洗井時泥餅不可能完全被沖刷掉，造成水泥與地層之間存在著泥餅，影響了與地層的膠結，致使固井質量不高，因此可得出結論：復合膜體系會提高地層與水泥之間的膠結強度，從而提高了固井質量。

（4）膜現象

在API濾失量后，發現復合膜體系的泥餅薄、有一層膜存在，而常用體系無此現象。在100-200目石英砂模擬巖樣3.5MPa下形成泥餅，自然風干條件下，復合膜體系明顯出現膜，可以取出泥餅，并有一定強度；而常用體系泥餅出現裂紋，并收縮逐漸成塊。

1.3.3保護油氣層

常用評價鉆井液對油氣層污染的試驗比較瑣碎，用一定的目數的石英砂模擬油氣層，通過鉆井液侵入深度，來判斷油氣層的污染情況的方法比較簡單、直觀，儀器選用可視濾失儀。

復合膜體系鉆井液浸入最淺，常用體系侵入最深；做完可視濾失量后，將鉆井液倒出，換上清水，重新測定可視濾失量，可以看出，常用體系清水滲透較快，復合膜體系浸入深度未變。可以由此推斷，復合膜體系形成的膜阻斷固相和濾液的侵入，因此其保護油氣層最好。

2現場應用

2.1現場應用效果

在以上研究的基礎上，開展了現場應用實驗，取得了良好的效果。截止到2007年7月，2006年未利用該套鉆井液的完鉆新井85口，投產66口，開井64口，日產149噸，平均單井產油2.32噸。統計試驗5口井，其中4口井，平均單井日產油5.27噸，同比增加127%。統計2007年投產38口井，開井32口，日產油97t，平均單井日產油3.03t，主要是2007年投產新井中有34口為更新井，而2006年投產新井均為完善井網井。假定以2007年為準，則應用該套鉆井液體系后，單井日增油0.71t。

2.1.1對環境影響

（1）組分分析

將齊40-14-更26井完井鉆井液送至國家海洋局大連海洋環境監測中心站檢測，結果如下：

按GB18668-2002海洋沉積物質量，可達第一類（除銅外），第二類。

第一類 適用于海洋漁業水域，海洋自然保護區，珍稀于瀕危生物自然保護區，海水養殖區，海水浴場，人體直接接觸沉積物的海上運動或娛樂區，與人類食用直接有關的工業用水區。

第二類 適用于一般工業用水區，濱海風景旅游區。

（2）毒性檢測

將該區完井后的鉆井液送至國家海洋局北海檢測中心檢測，確定無毒，可以排放到海洋。

2.1.2固井質量

齊40區塊5口井從625m到完井，固井質量為全優。其中齊40-14更26井、11-024、13-025全井段固井質量為全優，10-031井有30m固井質量中等、15-K25有46m的固井質量為中等，其余為全優。

試驗47口井與2006年50口普通井固井聲幅度對比；試驗井的固井聲幅度一條線比普通井高出2.02%。試驗井的二界面膠結指數為0.8-1.0的比率比普通井高出11.71%。因此可以確定試驗井的固井質量明顯優于普通井。

2.2.3保護油氣層

將完井的鉆井液放在不同目數石英砂模擬的巖樣，在3.5MP、24h條件下測定鉆井液侵入深度。從中看出，侵入很淺，完全可以通過射孔解除。

同時，鉆速快減少油氣藏侵泡時間，故保護油氣藏效果好。

2.2.4鉆速快

齊40區塊使用復合膜鉆井液43口井平均鉆速20.39m/h，使用分散鉆井液72口井平均鉆速18.01 m/h，同比增加13.2%。

3 結論

3.1鉆井液面臨的問題集中在對環境影響污染、固井質量進一步提高、油氣層保護等三個方面。

3.2復合膜鉆井液室內研究和現場應用表明：該體系對環境影響小、固井質量得到提高、保護油氣層效果好，值得大面積推廣。

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