深井抗高溫鉆井液在渤深8井中的應用

摘 要:介紹了抗高溫鉆井液在渤深8井中的應用。室內對抗溫鉆井液體系進行了評價，該體系熱穩定性高，能夠抗220℃高溫，流變性良好，抗鈣鹽污染能力強，具有較好的潤滑防塌性、攜巖性。通過在渤深8井現場應用表明，該鉆井液體系高溫穩定性、抑制性和防塌性強，具有穩定井壁、攜巖凈化和潤滑防卡的能力，滿足了深井長裸眼抗高溫鉆井施工的需要。關鍵詞:深井;抗高溫;協同作用;室內研究

中圖分類號:TB

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)09-0326-02

1 地質工程概況

渤深8井是勝利油田的一口重點預探井，屬于濟陽坳陷沾化凹陷渤南洼陷義115向斜構造南斜坡較低部位。該井從3175米進入沙河街組，地層主要為脆硬性泥頁巖，有高壓油氣、石膏層，易噴、易漏、易塌和易縮徑段。沙一段中上部為深灰色泥巖、灰色灰質泥巖、灰褐色灰質油泥巖、油頁巖間互層，底部為棕黃色油頁巖，沙二段頂部為深灰色、灰色泥巖、砂質泥巖與灰質砂巖互層，中下部以灰白色含礫砂巖為主，夾灰色砂巖、泥質粉砂巖與薄層白云巖及泥巖。長期受鉆井液浸泡，易出現井壁不穩定，垮塌掉塊。沙三段為高壓層段，上部為低承壓層段，鉆井液安全密度窗口窄，易出現又噴又漏的現象。沙四上有石膏層、膏泥巖段，易垮塌、易縮徑、易擴徑，因此要求鉆井液具有較好的抑制膏泥巖水化分散、抗鹽、抗鈣污染能力。沙四下底層壓力低，而上部底層壓力較高，易出現井漏等情況。

設計井深:5300，完鉆井深:5307。該井井深結構為:一開用444.5mm鉆頭鉆至357m，下入339.7mm表套管357m。二開:用311.2mm鉆頭鉆井深3230m，下244.5mm技術套管至3228m。三開:用215.9 mm鉆頭鉆至井深4860，下177.8mm二級技術套管至4860。四開:用165.1 mm鉆頭鉆至井深5307，完鉆井深5307m，裸眼完鉆，注水泥封住4860-4810。 

2 鉆井液體系評價

渤深8井沙河街組地層主要為脆硬性泥頁巖，易剝蝕掉塊。為了解決地層水化引起的粘土膨脹，井壁坍塌等，防止和減少井下復雜情況，提高鉆井液抗鹽、抗鈣、抗污染和抗溫能力，提高鉆井速度，更好的保護油氣層，在聚磺鉆井液基礎上引入無機鹽、聚合醇及高溫穩定劑等新型處理劑，通過多元復合作用，達到抗鹽抗溫的目的。 

2.1 基本配方的確定

初步確定深井抗高溫體系配方:3%膨潤土漿+2.5%PA-1+1.5%SPNH。由于SPC與兩種處理劑都具有協同作用，加入SPC組成體系配方后性能更好。性能最好的配方為:3%膨潤土漿+2.5%PA-1 +1.5%SPNH+3%SPC，抗250℃高溫。針對此配方進行了影響因素的研究。

2.2 鹽和聚合醇的影響

表1 鹽和聚合醇的影響

配方FLmlPHΦ600Φ300GPaPVmPa.sYPPa

A4863341/3.5292.5

250℃/16h7.6872472.5/52511

A +5%NaCl8.688747342310

250℃/16h6.486954494427

A+5%ROH27.5753625122

250℃/16h38.5593122132

注:A:3%膨潤土漿+2.5%PA-1 +1.5%SPNH+3%SPC，以下同。

由表1可知，體系可抗5%NaCl;加入ROH聚合醇后，失水進一步減小，但同時動切力也減小。

2.3 抗溫評價

表2 溫度的影響

配方FLmlPHΦ600Φ300GPaPVmPa.sYPPa

A4863341/3.5292.5

180℃/16h4842220.5/0.5201

220℃/16h3.2873421.5/4.5315.5

250℃/16h7.6872472.5/52511

由表2可知，該配方的抗溫范圍較廣，180℃-250℃，體系都能保持較好的性能。

2.4 高溫穩定劑的評價

由于國內外目前大多數處理劑的抗溫能力超過200°C較少，尤其是國內處理劑，在使用過程中隨著溫度升高逐漸降解 ，并迅速失去作用，導致添加劑加量不斷增大，維持時間越來越短，造成經濟上的浪費，因而需要尋求抗高溫的穩定劑來延緩處理劑的降解作用，從而達到提高處理劑及體系的抗高溫能力，使處理劑具有更好的抗溫環境，試驗結果見下表。

表3 穩定劑抗220℃/16 h高溫實驗

配方溫度/℃FL/mlPHPV/mPa.sYP/PaG/Pa

井漿220℃12102550/3

井漿+ A穩定劑0.5%220℃5.6102430/2.5

井漿+B穩定劑1.5%220℃610214.51/3

井漿+0.5% A + 1.5% B220℃4.8102171/5

從以上實驗數據看出，選用0.5%A + 1.5%B為高溫穩定劑為最佳。

通過上述評價實驗表明，該體系熱穩定性高，能夠抗220℃高溫，流變性良好，抗鈣鹽污染能力強，具有較好的防塌性、潤滑性、攜巖性，最終確定鉆井液配方:3%膨潤土漿+2.5%PA-1 +1.5%SPNH+3%SPC+5%NaCI+3-5%聚合醇+0.1-0.2%聚合物+0.5%高溫穩定劑A + 1.5%高溫穩定劑B。

3 現場應用

3.1 四開井段的鉆井液技術

(1)四開井深為4860-5307米，采用潤滑防塌鉆井液體系。鉆井液配方為:3% PA-1+2% SPNH+2-3%SPC +3%無水聚合醇潤滑劑+其它。

(2)調整好鉆井液性能的同時，采用屏蔽暫堵技術加人2-3%的超細碳酸鈣和1%的非滲透處理劑，以防止鉆進中的滲透性漏失，并保護油氣層。

(3)在鉆進的過程中，逐漸加大降失水劑和防塌劑的用量，控制鉆井液高溫高壓濾失量12 mL以內，進一步提高鉆井液的抗高溫能力。

3.2 應用效果

(1)井壁穩定作用。

該井以物理防塌和化學防塌相結合，一是控制合理的鉆井液密度，二是充分發揮處理劑的協同降失水作用，盡可能地降低鉆井液濾失量，改善泥餅質量。三是提高鉆井液的潤滑性。該井段施工過程中，井壁穩定、起下鉆暢通，電測一次成功率均為100%。

(2)抗高溫協同降失水作用。

渤深8井井底溫度近200℃，采用PA-1、低熒光防塌劑和抗高溫降失水劑SPNH等，利用其協同作用降低鉆井液的濾失量，控制鉆井液高溫高壓濾失量12 mL以內，使鉆井液在高溫高壓下能夠形成致密、堅韌的泥餅。實踐證明該鉆井液體系具有良好的高溫穩定性能。

(3)潤滑防卡性能。

渤深8井鉆井液的潤滑性，主要是一方面控制鉆井液中的優質固相，另一方面加入和2-3%聚合醇防塌潤滑劑，利用聚合醇防塌劑特有的封堵性、潤滑性，提高鉆井液的封堵潤滑能力，降低泥餅摩阻系數在0.05以下。起下鉆摩阻均小于50KN，保證了完井作業的順利。

4 認識及建議

(1)針對渤深8井高溫地層研究評價了抗高溫鉆井液體系，并在渤深8井進行了良好的應用。

(2)實驗表明，該體系熱穩定性高，能夠抗220℃高溫，流變性良好，抗鈣鹽污染能力強，具有較好的防塌性、潤滑性、攜巖性。

(3)現場應用表明，該體系具有井壁穩定作用、抗高溫協同降失水作用、潤滑防卡性能。