抗高溫鉆井液體系CDF-1的研制及其性能評(píng)價(jià)

李現(xiàn)舉 （中海油服油田化學(xué)事業(yè)部印尼基地，廣東 湛江 524057）

隨著深層鉆井技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)鉆井液的流變性、溫度穩(wěn)定性、密度等提出了新的要求，因而高密度抗高溫鉆井液的研究面臨著巨大挑戰(zhàn)[1]。由于深井井筒處于高溫、高壓狀態(tài)，井筒鉆井液的流變性能難以保持，目前使用的常規(guī)鉆井液體系已經(jīng)不能滿足鉆井施工要求。為此，筆者研制了抗高溫鉆井液體系CDF-1，并對(duì)其性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

1 抗高溫鉆井液體系CDF-1配方的優(yōu)選

表1 降濾失劑降濾失試驗(yàn)結(jié)果

1）抗高溫降濾失劑 在鉆井過(guò)程中，鉆井液濾液侵入地層會(huì)引起泥頁(yè)巖膨脹，造成油氣層損害。加入降濾失劑的目的是通過(guò)在井壁上形成低滲透、柔韌、薄而致密的泥餅，減少鉆井液濾失[3]。采用抗高溫降濾失劑JL-6進(jìn)行高溫降濾失試驗(yàn)。在試驗(yàn)中，鉆井液經(jīng)220℃老化16h后，冷卻至室溫進(jìn)行濾失試驗(yàn)，將濾失量指標(biāo)定為10ml以內(nèi)。鉆井液配方為2%膨潤(rùn)土漿＋2%KOH＋6%KCl＋0.1%FA367＋重晶石，加重密度1.27g／cm3。試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，隨抗高溫降濾失劑JL-6加量的增加，鉆井液老化前后濾失量相差趨于減小。雖然添加1.5%和2%抗高溫降濾失劑JL-6后鉆井液老化前后濾失量相差較接近，但從經(jīng)濟(jì)因素方面考慮，則選擇1.5%抗高溫降濾失劑JL-6更為合適。

2）溫度穩(wěn)定劑 鉆井液配方為2%膨潤(rùn)土漿＋1.5%JL-6＋2%KOH＋6%KCl＋0.1%FA367＋重晶石，加重密度1.27g／cm3，鉆井液經(jīng)220℃老化16h后，冷卻至室溫進(jìn)行濾失試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。從表2可以看出，隨溫度穩(wěn)定劑加量的增加，鉆井液老化前后濾失量相差趨于減小。當(dāng)溫度穩(wěn)定劑CA-3加量為0.8%時(shí)，鉆井液老化前后濾失量相差最小。因此，確定溫度穩(wěn)定劑CA-3加量為0.8%。

表2 溫度穩(wěn)定劑加量?jī)?yōu)選試驗(yàn)結(jié)果

3）高溫降粘劑 鉆井液配方為2%膨潤(rùn)土 漿 ＋1.5%JL-6＋0.8%CA-3＋2%KOH＋6%KCl＋0.1%FA367＋重晶石，加重密度1.27g／cm3。鉆井液經(jīng)220℃老化16h后，冷卻至室溫進(jìn)行濾失試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。從表3可以看出，隨著高溫降粘劑CH-5加量的增加，鉆井液老化前后濾失量相差趨勢(shì)先減小后增大。當(dāng)高溫降粘劑CH-5加量在4.0%時(shí)，老化前后濾失量相差最小。因此，高溫降粘劑CH-5加量在4.0%左右較為合適。

表3 高溫降粘劑加量試驗(yàn)結(jié)果

2 性能評(píng)價(jià)

綜上所述，確定抗高溫鉆井液體系CDF-1配方為2%膨潤(rùn)土漿＋4%CH-5＋1.5%JL-6＋0.8%CA-3＋2%KOH＋6%KCl＋0.1%FA367＋重晶石粉。下面對(duì)其性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1）流變性能 抗高溫鉆井液體系CDF-1與基漿表觀黏度隨溫度變化曲線圖如圖1所示。從圖1可以看出，基漿和抗高溫鉆井液體系CDF-1表觀黏度隨溫度的升高呈現(xiàn)總體下降趨勢(shì)，說(shuō)明抗高溫鉆井液體系CDF-1的流變性能明顯受溫度變化的影響。

圖1 CDF-1與基漿表觀黏度隨溫度變化曲線圖

2）抑制性能 利用頁(yè)巖膨脹測(cè)定和巖屑熱滾回收的試驗(yàn)方法[4]，對(duì)抗高溫鉆井液體系進(jìn)行抑制性評(píng)價(jià)。試驗(yàn)結(jié)果表明，抗高溫鉆井液體系的熱滾回收率達(dá)89.6%，頁(yè)巖膨脹率僅為7.8%，表明該抗高溫鉆井液體系具有良好的防止泥頁(yè)巖坍塌和頁(yè)巖抑制性能。

3）儲(chǔ)層保護(hù)性能 采用巖心驅(qū)替的方法評(píng)價(jià)抗高溫鉆井液體系CDF-1的儲(chǔ)層保護(hù)能力，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。從表4可以看出，巖心平均傷害率K傷在17.4%左右，說(shuō)明抗高溫鉆井液體系CDF-1對(duì)儲(chǔ)層傷害較輕。

表4 CDF-1巖心驅(qū)替試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié) 論

（1）通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)優(yōu)選降濾失劑等化學(xué)處理劑，并按濾失量進(jìn)行優(yōu)化，確定抗高溫鉆井液體系CDF-1配方為2%膨潤(rùn)土漿＋4%CH-5＋1.5%JL-6＋0.8%CA-3＋2%KOH＋6%KCl＋0.1%FA367＋重晶石粉。

（2）抗高溫鉆井液體系CDF-1的流變性能受溫度影響顯著，隨溫度的升高表觀黏度降低。同時(shí)，該鉆井液體系具有良好的防止泥頁(yè)巖坍塌和頁(yè)巖抑制性能，且對(duì)儲(chǔ)層傷害較輕。

[1]鄢捷年 .鉆井液工藝學(xué) [M].北京：石油工業(yè)出版社，2001.

[2]王富華，王瑞和，劉江華，等 .高密度水基鉆井液高溫高壓流變性研究 [J].石油學(xué)報(bào)，2010，31（2）：306-310.

[3]王建華 .高性能水基鉆井液研究進(jìn)展 [J].鉆井液與完井液，2007，24（1）：71-75.

[4]朱寬亮，王富華，徐同臺(tái)，等 .抗高溫水基鉆井液技術(shù)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) [J].鉆井液與完井液，2009，26（6）：56-64.