環保型強抑制鉆井液技術在榮18-3X井的應用

聞 麗

（中國石油集團長城鉆探工程有限公司工程技術研究院，遼寧 盤錦 124010）

榮18-3X 井屬于榮興屯背斜構造榮18 塊，井型為側鉆井。本井開窗位置1 337 m，地層巖性主要為大段泥巖，井壁穩定性差，施工過程中易發生井壁垮塌等復雜情況，且該井位于榮興屯水庫附近，要求鉆井液處理劑要無磺、環保。目前，廣泛使用的多種鉆井液體系如丙烯酸及其衍生物系列的聚合物鉆井液體系、聚磺鉆井液體系、油基鉆井液體系等存在環境污染嚴重、生物降解困難、后期處理難度大等不足，難以滿足油田生產需求和環保要求[1]。筆者結合該井地質特點和施工難點，通過研發抗溫降濾失劑和優選潤滑劑，對其抑制性能、抗劣土、抗原油污染能力進行了室內評價，研制了一種環保型降濾失劑和一套環保型強抑制鉆井液體系，配合鄰井資料的了解以及現場維護處理措施，在該井側鉆段進行了強抑制鉆井液技術應用。施工中摩阻控制在合理范圍之內，電測、下套管等一次到位，順利鉆達設計井深，完成了地質和工程任務，達到環保要求，為該區塊下一步的勘探開發提供了技術支撐。

1 鉆井液技術難點分析

通過分析榮18-3X 井環保和鉆井技術需求，總結出以下鉆井液技術難點：

1）鉆井液須符合生態施工要求，不能使用磺化處理劑，儲層失水要求＜6 mL。目前效果好的抗溫類降濾失劑均為磺化類產品，聚合物類抗溫降濾失劑種類少，高溫條件下降解嚴重。

2）儲層保護要求高，進入儲層要求MBT＜20 g·L-1，MBT 控制難度大，鉆進過程中易出現泥巖水化膨脹、井壁失穩，需要鉆井液具有較強抑制性。

2 室內研究

2.1 關鍵處理劑的研制和優選

2.1.1 環保型抗溫降濾失劑的研制

以聚合物為主體，使用一氯乙酸進行羧甲基化改性，增加其水化基團，同時采用高溫與溶劑化作用于聚合物顆粒進行物理改性，提高產品的水溶性，在通氮氣的條件下添加高溫穩定劑，得到淡黃色降濾失劑HRL。配制15%、20%KCl 溶液，分別加入3%降濾失劑HRL，在常溫下和140 ℃滾動老化后測其流變性和濾失量，實驗結果見表1。

表1 降濾失劑評價結果

從表1 可以得出，在15%和20%KCl 基礎液中，3%HRL 具有良好的降濾失效果，同時抗鹽抗溫能力好。140 ℃老化后還保持較好的降濾失效果[2-5]。

2.1.2 潤滑劑的優選

根據施工與環保要求，潤滑劑的熒光級別＜5級，具有一定的抗鹽、抗溫能力。優選3 種環保型潤滑劑[6-9]，以1.5%的加量分別加入基礎液，配方為：15%KCl+3%HRL+0.6%XCD。采用E-P 極壓潤滑儀和高溫高壓黏附儀（GNF）型對其進行潤滑性能評價，實驗結果見表2。

表2 環保型潤滑劑性能評價

實驗數據表明，2#潤滑劑加入后鉆井液不起泡，與體系配伍性好，并且對鉆井液流變性和濾失性無不良影響，所以選擇2#潤滑劑來改善鉆井液潤滑性能。

2.2 環保型強抑制鉆井液鉆井液體系性能評價

通過室內實驗研究，形成了環保型強抑制鉆井液體系配方為：

8%～10%KCl＋0.2%燒堿＋0.4%XCD＋2%～3%HRL+0.1%～1%PAC-DB+0.1～0.3%有機胺+2%～3%JWR-1+8%超細碳酸鈣＋石灰石(看密度)+1%～1.5%潤滑劑+0.3%消泡劑。

2.2.1 抑制性能評價

采用泥頁巖滾動試驗評價體系抑制性能。取遼河油田某地層易分散的泥巖，在140 ℃下滾動16 h，測試其(40 目)的回收率，回收率越高，說明鉆井液體系抑制性越強。回收率如表3。

表3 巖屑滾動回收實驗數據

實驗結果表明，環保型強抑制鉆井液巖屑一次回收率達到90.32%，優于對照組氯化鉀聚合物鉆井液體系，體系抑制性強。

2.2.2 抗劣質土、抗原油污染

評價體系抗劣質土能力和原油污染能力，分別加入10%劣質土（過80 目篩）和5%原油，加熱140 ℃老化16 h 后測量性能，見表4。

表4 抗劣土能力評價

實驗結果可以看出，加入10%劣質土后鉆井液黏度、切力和失水基本無變化，140 ℃老化后黏度和切力升高幅度小，MBT 質量濃度為12 g·L-1，表明加入10%的劣質土很難分散到鉆井液中，體現出鉆井液具有很強的抑制性和容固能力。加入5%原油后鉆井液流變性可控，具有很強的抗污染能力。

3 現場應用情況

3.1 鉆井液配制與維護[10-11]

使用環保型強抑制鉆井液，配方為：

8%～10%KCl＋0.2%燒堿＋0.4%XCD＋2%～3%HRL+0.1%～1%PAC-DB+0.1%～0.3%有機胺+2%～3%JWR-1+8%超細碳酸鈣＋石灰石(看密度)+1%～1.5%潤滑劑+0.3%消泡劑。

①在鉆井液循環罐內打入淡水40～50 m3，按配方分別加入相應處理劑，利用攪拌器、泥漿槍和循環系統，充分攪拌、噴刺、剪切，待其完全溶解，當鉆井液性能達到設計要求后開窗。

②開窗時鉆井液要保持足夠高的黏度和切力，具有良好的觸變性及合適的屈服值，以便很好地懸浮鐵屑和攜帶鐵屑。

③鉆井施工中要根據井下實鉆情況，補充XCD，使鉆井液具有較好的失水造壁性能。

④本井1 337 m 開窗，最大井斜17.81°，閉合距181.56 m；鉆井施工中隨時根據井深、井斜、位移的變化，及時補充潤滑劑，以降低泥餅摩阻系數，提高鉆井液的潤滑防卡能力。

⑤完鉆前調整好鉆井液性能，充分循環洗井、清砂，并確保各項施工順利進行。

⑥嚴格控制鉆井液中有害固相含量，振動篩、除砂器使用率100%，離心機使用率50%以上，清除有害固相盡量降低鉆井液的含砂量和鉆屑含量。

3.2 現場鉆井液性能

由表5 和表6 可知，現場開窗段和側鉆段所用鉆井液的性能參數均在設計的合理范圍內，完全滿足鉆井工程的實際要求。

表5 開窗段（1 337～1 342 m）鉆井液性能

表6 斜井段（1 342～1 956 m）鉆井液性能

3.3 現場鉆井液應用效果

榮18-3X 井為開發老井，地層欠壓，施工中鉆遇巖性主要為泥巖，夾雜砂巖，側鉆段使用。施工過程中嚴格按照鉆井液設計性能要求執行，其優良的抑制性保證了大段泥巖穩定，施工中未發生泥巖井壁失穩和井漏的情況，摩阻控制在合理范圍之內，電測、下套管等一次到位，施工順利。

4 結論

1）研制出環保型強抑制鉆井液體系，基本配方為：8%～10%KCl＋0.2%燒堿＋0.4%XCD＋2%～3%HRL+0.1%～1%PAC-DB+0.1%～0.3%有機胺+2%～3%JWR-1+8%超細碳酸鈣＋石灰石(看密度)+1%～1.5%潤滑劑+0.3%消泡劑。該體系添加劑種類少，合成工藝簡單，現場易于配制。

2）研制的環保型強抑制鉆井液體系在榮18-3X井應用結果表明，該體系具有抗溫140 ℃、抑制性能優良，降濾失效果好，抗污染及攜巖能力強，防塌效果好的特點，施工中未發生泥巖井壁失穩的情況，滿足了該井環保和鉆井施工要求，為該區塊下一步的勘探開發提供了技術支撐。該環保型鉆井液體系是能滿足鉆井清潔生產需要的“綠色”鉆井液，發展前景良好。

3）研制環保、高性能鉆井液體系，嚴格按照鉆井液設計性能要求執行并采用合理的技術措施，對油氣層保護和高質量鉆井液施工起著至關重要的作用。