鉀基聚胺防塌鉆井液的現(xiàn)場應(yīng)用

毛常青　許杰

摘要：聚胺鉆井液體系在海南區(qū)塊深井的使用中凸顯部分不足，針對不足進行了優(yōu)化與改進，本文主要摸索該體系在優(yōu)化改進后，現(xiàn)場使用情況、現(xiàn)場碰到的問題及解決方案。

關(guān)鍵詞：鉀基聚胺鉆井液體系、搬含、封堵性、氯化鉀

近年來，福山油田施工井越來越深，井斜、位移越來越大，深井區(qū)塊地質(zhì)條件復(fù)雜，地溫梯度高（ 100米4.1℃）;原聚胺鉆井液體系在高溫的作用下，抑制封堵能力下降，不能完全解決埋藏較深的大段硬脆性泥巖剝蝕垮塌的問題，常發(fā)生起下鉆阻卡、電測遇阻、卡鉆等井下復(fù)雜情況，為滿足井下需求，在原有的聚胺鉆井液體系上，針對深井階段的抑制封堵性做出了一些優(yōu)化和改進：（1）在原聚胺鉆井液體系中加入氯化鉀，提高體系的抑制防塌能力;（2）加入不同粒徑的剛性封堵劑，提高體系的封堵能力。

優(yōu)化改進后的聚胺鉆井液體系在朝6-10x井首次使用，使用過程中效果明顯，明顯提高了鉆井液攜屑效果，對地層穩(wěn)定效果明顯;其不足也比較明顯，主要有兩方面：1.聚胺鉆井液體系搬含過高時，就會出現(xiàn)切力急劇升高，嚴(yán)重影響泥餅質(zhì)量，以及攜屑效果;2.改進后的聚胺鉆井液體系高溫高壓失水比較難控制，對比原聚胺鉆井液體系，該體系搬含量明顯偏低，導(dǎo)致深井階段高溫高壓失水比較難控制。

一、鉀基聚胺鉆井液在現(xiàn)場配制及使用情況

1、鉀基聚胺鉆井液體系抑制性評價

聚胺鉆井液體系在添加一定量氯化鉀和剛性封堵材料后，通過室內(nèi)小型實驗可以看出，添加氯化鉀后，鉆井液整體抑制性明顯增強，頁巖回收率可達90%以上，干加超細碳酸鈣封堵劑后，鉆井液的中高壓失水均有所下降，符合現(xiàn)場生產(chǎn)需求。

2、鉀基聚胺鉆井液體系的現(xiàn)場配制

回收部分二開老漿，處理二開老漿至合適性能，干加一定量氯化鉀及降失水劑。

從朝6-10x井和朝6-11x井來看，二開老漿對配制聚胺鉆井液影響很大。其中，朝6-10x井轉(zhuǎn)漿使用3%氯化鉀+1%低粘，朝6-11x井使用5%氯化鉀+2%低粘;附兩口井轉(zhuǎn)漿前后鉆井液性能：

從性能上來看，朝6-11x井搬含及固相含量高于朝6-10x井，轉(zhuǎn)成同樣性能的鉀基聚胺鉆井液，則必須加更多的氯化鉀以及低粘。二開鉆進時，嚴(yán)格控制鉆井液搬含和固相含量，保證轉(zhuǎn)漿的順利，節(jié)約鉆井液成本。

3、鉀基聚胺鉆井液體系現(xiàn)場使用情況

聚胺鉆井液在海南區(qū)塊主要用于鉆進潿洲組底部、流沙港組。潿洲組地層為紫紅色泥巖夾粗、細砂礫巖，極易造漿地層，對鉆井液性能影響較大;流沙港組上半段為細砂礫巖、深灰色泥巖，下半段為硬脆性深黑色泥頁巖，流沙崗組前半段易造漿，后半段易垮塌。聚胺鉆井液體系用于鉆進潿洲組、流沙港組，能很好的抑制潿洲組以及流沙港組的地層造漿，由于抑制性極強，巖屑的返出基本能保持巖屑的本樣，不至于分散至鉆井液中，鉆進過程中鉆井液性能平穩(wěn)，保證了巖屑返出率;后期鉆進流沙港組流二、三段，能較好的抑制泥頁巖，保證井壁穩(wěn)定，從電測井徑來看，井徑基本規(guī)則（朝6-10x井三開井徑擴大率為5%，朝6-11x井三開擴大率為8.6%，遠低于原聚胺鉆井液體系平均10.5%的井徑擴大率），也佐證了聚胺鉆井液體系的抑制性。

二、鉀基聚胺鉆井液體系中氯化鉀與搬含量平衡的研究

鉀基聚胺鉆井液體系在朝6-10x井使用過程中，前期搬含量始終維持在20-40g/L，該井在后期搬含不斷升高至40g/L過程中，鉆井液切力變化明顯，附井深與鉆井液性能表：

從上表鉆井液性能可以看出，隨著鉆井液搬含的升高，鉆井液切力不斷升高，現(xiàn)場通過提高氯化鉀含量來抑制切力的快速升高。

鉀基聚胺鉆井液體系在朝6-11x井的應(yīng)用則更能說明一定問題。現(xiàn)場鉆井液性能附表：

從上述鉆井液性能可以看出，當(dāng)鉆井液搬含超過一定值時，鉆井液切力急劇升高。

為探究搬含量、氯化鉀含量與鉆井液切力關(guān)系，在實驗室做論證試驗，室內(nèi)試驗主要通過清水稀釋降低鉆井液搬含，對比鉆井液切力，查找搬含量、氯化鉀含量與鉆井液切力關(guān)系。

通過室內(nèi)試驗，氯化鉀含量一定時，搬含超過某臨界值后，鉆井液切力會急劇增大，一旦降低至臨界值以下時，切力立即恢復(fù)至正常水平;同時，提高氯化鉀含量，可提升對應(yīng)搬含臨界值。

現(xiàn)場常用氯化鉀含量為3-5%，鉆井液允許的最大搬含為40-55g/L，當(dāng)超出這一臨界值時，鉆井液切力會急劇升高，導(dǎo)致鉆井液流動性變差，攜屑效果降低，泥餅質(zhì)量也會變差，所以現(xiàn)場維護過程中一定要根據(jù)氯化鉀的含量，控制合適的搬含，保證鉆井液優(yōu)異的鉆井液性能。

通過反復(fù)試驗，統(tǒng)計出了氯化鉀含量與搬含量對應(yīng)關(guān)系，為后續(xù)現(xiàn)場施工提供了理論依據(jù)，現(xiàn)場可根據(jù)對應(yīng)關(guān)系及時調(diào)整泥漿性能，節(jié)約鉆井液成本，保證井下安全。

三、降低聚胺鉆井液體系高溫高壓失水的研究

海南區(qū)塊下部地層流沙崗組硬脆性泥頁巖發(fā)育完善，極易垮塌，對鉆井液高溫高壓失水要求較高，在鉀基聚胺鉆井液體系維持較低搬含的條件下，只能通過增強鉆井液的封堵性來控制鉆井液的高溫高壓失水。依據(jù)此思路，現(xiàn)場提高封堵材料的使用量，以及合理搭配各類封堵材料來提高鉆井液的封堵性能，目前現(xiàn)場使用的主要封堵材料有超細碳酸鈣、乳化瀝青、改性瀝青、井壁穩(wěn)定劑。

其中超細碳酸鈣為朝6-10x井首次使用，現(xiàn)場使用效果良好，超細碳酸鈣對降高溫高壓失水有一定的效果，現(xiàn)場使用過程中，中壓失水泥餅加超細碳酸鈣后，泥餅更加致密。

現(xiàn)場通過通過超細碳酸鈣搭配瀝青類材料提高聚胺鉆井液體系的封堵性，以達到更好的穩(wěn)定井壁，降低高溫高壓失水的效果。從朝6-10x井、朝6-11x井鉆井過程中來看，基本達到預(yù)期效果。

四、結(jié)論及聚胺鉆井液體系的進一步完善方案

聚胺鉆井液體系在添加氯化鉀和剛性封堵材料后，鉆井液抑制封堵性得到了極大的提高，泥餅質(zhì)量也更為優(yōu)異，能更好的適用于海南深井的開發(fā)。朝6-10x、朝6-11x井使用上來看，鉀基聚胺鉆井液體系能很好的穩(wěn)定流沙港組硬脆性泥巖，封堵井壁微裂縫，保證地層穩(wěn)定，為井下安全提供有力保證。

面對海南區(qū)塊施工井越來越深，地溫梯度高，地質(zhì)情況復(fù)雜，鉀基聚胺鉆井液體系仍需進一步完善，下步完善方案如下：

1.平衡氯化鉀的加量和搬含量。為了保證現(xiàn)場鉆井液的經(jīng)濟效益，鉆井液在轉(zhuǎn)化為聚胺鉆井液體系前，要嚴(yán)格控制鉆井液的搬含和固相含量，保證鉆井液中的搬含及固相處于較低水平，從而降低轉(zhuǎn)漿成本。在鉀基聚胺鉆井液體系的后期維護中，要勤測搬含，現(xiàn)場根據(jù)實際情況，調(diào)整搬含和氯化鉀的含量，來保證鉆井液的攜屑及泥餅的質(zhì)量。

進一步提高鉆井液的封堵性能。依據(jù)海南區(qū)塊井底溫度高的特點，仍需進一步提高鉆井液的封堵防塌能力;依據(jù)海南區(qū)塊流沙港組下部井段易垮的特點，提高不同粒徑的剛性封堵材料加量，同時，在現(xiàn)場繼續(xù)深入摸索惰性材料的粒徑與地層的配伍性，保證惰性材料對地層、泥餅的封堵行之有效，積極探究其他封堵材料，諸如雙模承壓堵漏劑、抑制封堵劑等納米級封堵材料，最終達到從本質(zhì)上提升鉀基聚胺鉆井液體系的封堵性。