適合海上低滲儲層的強抑制水基鉆井液體系研究

李 元

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司，天津 600450）

隨著石油天然氣工業(yè)的不斷發(fā)展，針對低滲透油藏的勘探與開發(fā)逐漸成為研究的重點和熱點，特別是海上低滲透油藏[1-3]。我國低滲透油藏儲量十分豐富，大約占全國原油總儲量的四分之一以上，這說明低滲透油氣資源在我國油氣資源中的地位十分重要，對低滲透儲層的勘探與開發(fā)是保持我國石油天然氣行業(yè)持續(xù)發(fā)展的一項重要任務(wù)。

與常規(guī)中高滲儲層相比，在鉆井施工過程中，低滲透儲層通常更容易產(chǎn)生儲層損害，比如微粒運移堵塞、水敏損害、水鎖損害、無機垢堵塞損害以及微生物損害等[4-8]，因此，在低滲透儲層鉆井過程中更應(yīng)注重儲層保護的研究。海上某低滲油藏儲層段黏土礦物含量較高，并且前期使用鉆井液體系抑制性能和封堵能力稍差，致使在鉆井過程中出現(xiàn)了較多的井下復(fù)雜事故，嚴重影響了鉆井速度和鉆井安全。因此，本文針對海上低滲儲層鉆井特點，通過大量室內(nèi)實驗，研究出了一套適合海上低滲儲層的強抑制水基鉆井液體系，并對其綜合性能進行了評價。

1 強抑制水基鉆井液體系構(gòu)建思路及體系配方

對于海上低滲透儲層鉆井液體系而言，除了應(yīng)該考慮水敏性損害以外，還需要鉆井液體系降低濾失量，以預(yù)防濾液侵入地層造成的水鎖損害。這就需要鉆井液體系不僅具備良好的抑制性能，還需要其具有較低的濾失量和防水鎖能力[9-10]。因此，對于適合海上低滲儲層的強抑制水基鉆井液體系構(gòu)建，其基本思路如下：

1）需要使鉆井液體系具有良好的抑制性能，考慮體系引入性能優(yōu)良的抑制劑（改性聚胺類），從而抑制鉆井液侵入地層引起的黏土水化膨脹所造成的地層堵塞。

2）使鉆井液體系具有良好的封堵性能，考慮在體系中加入環(huán)保型封堵劑，提高鉆井液體系封堵能力的同時，還能使體系的環(huán)保性能達到標(biāo)準(zhǔn)要求。

3）鉆井液體系中還需要加入適量的防水鎖劑，由于水基鉆井液體系不可避免地會有部分濾液進入地層，防水鎖劑的加入能夠有效降低濾液與儲層原油之間的界面張力值，盡可能地降低濾液侵入對儲層造成的水鎖損害程度。

因此，綜合考慮以上因素，通過大量的室內(nèi)實驗，研究出了一套適合海上低滲儲層的強抑制水基鉆井液體系，其具體配方為：3%海水膨潤土漿+0.15%NaOH+0.2%Na2CO3+0.2%LV-PAC+0.2%增黏劑 ZN-3+2% 降濾失劑 FLO-CAT+3% 封堵劑FDD-Y+2%抑制劑HR-4+1%潤滑劑HLB+2%防水鎖劑FSSR+重晶石加重至1.4 g·cm-3。

2 強抑制水基鉆井液體系綜合性能評價

2.1 基本性能

按照上述配方配制鉆井液體系，然后將其在不同溫度條件下滾動老化16 h，分別測定老化前后鉆井液體系的流變性能以及老化后體系的濾失量，實驗結(jié)果見表1。

表1 鉆井液體系基本性能評價結(jié)果

由表1實驗結(jié)果可以看出，強抑制水基鉆井液體系經(jīng)過不同溫度滾動老化16 h 后，其流變性能與老化前相比并未產(chǎn)生較大的變化，并且老化后的常溫常壓濾失量可以控制在3 mL 以內(nèi)，而高溫高壓濾失量可以控制在9 mL 以內(nèi)。這說明研究的強抑制水基鉆井液體系具有良好的基本性能，在高溫老化后仍能保持良好的流變性能和較低的濾失量。

2.2 抑制性能

室內(nèi)通過巖屑滾動回收實驗評價了強抑制水基鉆井液體系的抑制性能，并與清水、KCl/PLUS 鉆井液以及聚磺鉆井液體系進行了對比，鉆井液老化條件為140 ℃、16 h，實驗用巖屑取自目標(biāo)區(qū)塊儲層段，實驗結(jié)果見圖1。

由圖1實驗結(jié)果可以看出，強抑制水基鉆井液體系對目標(biāo)區(qū)塊儲層段巖屑的滾動回收率可以達到90%以上，明顯高于KCl/PLUS 鉆井液以及聚磺鉆井液體系，說明該鉆井液體系具有較強的抑制性能。

2.3 封堵能力

室內(nèi)采用砂床封堵實驗評價了強抑制水基鉆井液體系的封堵能力，并與KCl/PLUS 鉆井液以及聚磺鉆井液體系進行了對比，實驗溫度為常溫，實驗時間為16 h，實驗壓力為0.7 MPa，實驗結(jié)果見表2。

由表2實驗結(jié)果可以看出，強抑制水基鉆井液體系在低滲砂床中的濾液滲入深度僅為1.8 cm，明顯低于KCl/PLUS 鉆井液以及聚磺鉆井液體系，說明該鉆井液體系具有較強的封堵能力。

表2 鉆井液體系封堵能力評價結(jié)果

2.4 防水鎖性能

室內(nèi)通過測定鉆井液濾液的表面張力和界面張力值來評價強抑制水基鉆井液體系的防水鎖性能，并與KCl/PLUS 鉆井液以及聚磺鉆井液體系進行了對比，實驗結(jié)果見圖2。

由圖2實驗結(jié)果可以看出，強抑制水基鉆井液體系濾液的表面張力值為25.9 mN·m-1，而油水界面張力值則低至3.8 mN·m-1，無論是表面張力，還是界面張力值，均明顯低于KCl/PLUS 鉆井液以及聚磺鉆井液體系，這說明該鉆井液體系具有良好的防水鎖性能。

2.5 抗污染能力

鉆井過程中，鉆井液進入地層之后不可避免地會接觸到一些無機鹽以及巖屑等污染物質(zhì)，這就要求鉆井液體系必須具備良好的抗污能力，以保證體系綜合性能的穩(wěn)定。因此，室內(nèi)采用在鉆井液體系中加入無機鹽和巖屑的方式來評價鉆井液的抗污染能力，鉆井液老化條件為140 ℃、16 h，實驗用巖屑取自目標(biāo)區(qū)塊儲層段，實驗結(jié)果見表3。

由表3實驗結(jié)果可以看出，隨著無機鹽NaCl和CaCl2以及巖屑加量的不斷增大，強抑制水基鉆井液體系的流變性能有所變化，但整體變化幅度較小，而常溫常壓濾失量和高溫高壓濾失量均隨著污染物質(zhì)含量的不斷增大而增大，但增大的幅度均不大。當(dāng)加入15%NaCl 或者1.2%CaCl2后，鉆井液的常溫常壓濾失量均小于4 mL，而高溫高壓濾失量均小于10 mL。而加入20%巖屑后，鉆井液的常溫常壓濾失量也在4 mL 左右，而高溫高壓濾失量也在10 mL 左右，變化幅度均不大。這說明該鉆井液體系具有良好的抗污染能力。

表3 鉆井液體系抗污染能力評價結(jié)果

3 結(jié) 論

1）適合海上低滲儲層的強抑制水基鉆井液體系的具體配方為：3%海水膨潤土漿+0.15%NaOH+0.2%Na2CO3+0.2%LV-PAC+0.2%增黏劑 ZN-3+2%降濾失劑FLO-CAT+3%封堵劑FDD-Y+2%抑制劑HR-4+1%潤滑劑HLB+2%防水鎖劑FSSR+重晶石加重至1.4 g·cm-3。

2）強抑制水基鉆井液體系具有良好的基本性能、抑制性能、封堵性能、防水鎖性能和抗污染性能，效果明顯優(yōu)于KCl/PLUS 鉆井液以及聚磺鉆井液體系，能夠滿足海上低滲儲層鉆井過程中對鉆井液的性能要求。