微泡沫鉆井液技術(shù)在吉林油田的應(yīng)用

孫國(guó)軍

摘 要：文章結(jié)合乾安地區(qū)低壓、易漏區(qū)塊地層特點(diǎn)以及鉆井液技術(shù)需求，有針對(duì)性地開(kāi)展微泡沫鉆井液技術(shù)研究，從而滿足低壓、易漏區(qū)塊安全施工及儲(chǔ)層保護(hù)要求，為吉林油田低壓、易漏區(qū)塊儲(chǔ)層的高效勘探開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：微泡沫；鉆井液；低密度；防漏

引言

吉林油田乾安地區(qū)屬裂縫發(fā)育地帶，為解決易漏區(qū)地質(zhì)儲(chǔ)量的有效動(dòng)用，采用可循環(huán)微泡沫鉆井液技術(shù)，微泡沫鉆井液技術(shù)可有效降低鉆井液密度，且微泡沫自身具有獨(dú)特的封堵能力，可有效預(yù)防井漏。針對(duì)吉林油田乾安地區(qū)地層漏失等難點(diǎn)，開(kāi)展可循環(huán)微泡沫鉆井液技術(shù)研究與應(yīng)用，對(duì)于乾安地區(qū)鉆井有效防漏、節(jié)約成本、保護(hù)儲(chǔ)層、提高油井產(chǎn)能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 地質(zhì)及工程概況

吉林油田乾安地區(qū)位于松遼盆地南部中央坳陷，該地區(qū)上部嫩江組大段泥頁(yè)巖發(fā)育，下部姚家組、青山口組、泉頭組地層裂縫發(fā)育，裂縫發(fā)育為高角度縫、垂直裂縫，裂縫寬度較小，大約0.3mm左右，多表現(xiàn)為閉合縫。該地區(qū)主力開(kāi)發(fā)層位油層含油性主要受儲(chǔ)層巖性、物性控制，形成巖性油藏和斷層-巖性油藏，屬于低孔、低滲儲(chǔ)層。

乾安地區(qū)生產(chǎn)井采用二開(kāi)制井身結(jié)構(gòu)，一開(kāi)套管下深約260m，二開(kāi)裸眼段長(zhǎng)約2000m。二開(kāi)井段上部嫩江組由大段易水化泥頁(yè)巖組成，長(zhǎng)約600m，易水化坍塌；下部青山口組和泉頭組裂縫發(fā)育，鉆井過(guò)程中頻繁發(fā)生漏失，延長(zhǎng)鉆井周期，增大鉆井成本，給施工帶來(lái)極大困難，儲(chǔ)層發(fā)生漏失還會(huì)造成嚴(yán)重的儲(chǔ)層污染。

2 鉆井施工難點(diǎn)

2.1 乾安地區(qū)地層裂縫網(wǎng)狀發(fā)育，鉆井過(guò)程中井漏事故頻繁發(fā)生。其中，海坨子地區(qū)每年井漏發(fā)生率均在50%以上，漏失量大，例如海51井漏失910方。井漏的發(fā)生，延長(zhǎng)鉆井周期，增大鉆井成本，如果漏失發(fā)生在儲(chǔ)層，還會(huì)造成嚴(yán)重的儲(chǔ)層傷害。

2.2 乾安地區(qū)上部嫩江組易出現(xiàn)水化坍塌，下部青山口組易掉塊垮塌。在應(yīng)用現(xiàn)有鉆井液施工過(guò)程中，如果井壁浸泡時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，鉆井液密度偏低，就會(huì)引起井壁失穩(wěn)、坍塌。

2.3 二開(kāi)制井身結(jié)構(gòu)生產(chǎn)井二開(kāi)裸眼段長(zhǎng)，易塌易漏層位于同一裸眼段內(nèi)，部分井為水平井，造斜段和穩(wěn)斜段位于易塌易漏層段，進(jìn)一步增加了施工難度。

3 微泡沫鉆井液室內(nèi)研究

3.1 微泡沫鉆井液體系配方研究

針對(duì)乾安地區(qū)鉆井難點(diǎn)以及微泡沫鉆井液體系特點(diǎn)，室內(nèi)開(kāi)展了可循環(huán)微泡沫鉆井液體系配方研究及性能評(píng)價(jià)。

3.1.1 基漿的選擇

發(fā)泡劑在具有高分子聚合物的鉆井液體系中發(fā)泡效果最好，因此選擇聚合物鉆井液體系作為發(fā)泡基漿。室內(nèi)對(duì)乾安地區(qū)應(yīng)用的聚合物鉆井液體系配方進(jìn)行了優(yōu)化完善。

一是考慮乾安地區(qū)地層水礦化度高，儲(chǔ)層水敏性強(qiáng)，故采用鹽水聚合物鉆井液體系。

二是考慮密度降低后增加地層不穩(wěn)定性，進(jìn)一步增強(qiáng)了體系的封堵抑制能力。

優(yōu)化前配方為：膨潤(rùn)土+Na2CO3+FA-367+NH4-PAN+XY-27

優(yōu)化后配方為：膨潤(rùn)土+Na2CO3+NH4-PAN+KPA+KCL+KFH+HQ-1+YK-H。

優(yōu)化后的鉆井液流變性更好，具有良好的封堵抑制能力，為泡沫鉆井液體系防止地層水化坍塌奠定了基礎(chǔ)。優(yōu)化后鉆井液配方抑制能力明顯增強(qiáng)，40目巖屑回收率達(dá)到90.3%。優(yōu)化后鉆井液體系流變性更好，而且失水量明顯降低，泥餅質(zhì)量明顯提高，體現(xiàn)了鉆井液體系良好的造壁能力。

3.1.2 發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑優(yōu)選

共優(yōu)選了5種發(fā)泡劑VF-1、VF-2、BZ-MBS、DF-1和FP12，其中VF-1、VF-2、和DF-1加入后體積變化量小，F(xiàn)P12與BZ-MBS相比發(fā)泡量較少，穩(wěn)定性較差，所有優(yōu)選BZ-MBS作為改性用的發(fā)泡劑。相應(yīng)的，穩(wěn)泡劑BZ-MBSF作為與發(fā)泡劑BZ-MBS配套使用的處理劑，具有增加微泡穩(wěn)定性和抗壓縮能力。

3.2 微泡鉆井液體系配方確定

現(xiàn)場(chǎng)井漿采用KCl聚合物體系：在該井漿中分別加入少量的發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑并充分?jǐn)嚢瑁ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)可得，少量的發(fā)泡劑就能起到明顯的發(fā)泡效果，密度降低顯著，隨著發(fā)泡劑加量的增加，鉆井液粘度、切力略有提升，失水逐漸降低，體現(xiàn)了微泡鉆井液良好的造壁能力和防塌能力。

4 微泡沫鉆井液性能評(píng)價(jià)

4.1 微泡沫鉆井液防漏堵漏性能

4.1.1 較低的靜液柱壓力和當(dāng)量循環(huán)密度

低密度的微泡沫鉆井液可減小井底靜壓力，并且能夠有效降低井底當(dāng)量密度，從而起到防漏的作用。

4.1.2 微氣泡附加阻力作用

當(dāng)氣泡在壓差作用下向多孔介質(zhì)細(xì)小裂縫內(nèi)流動(dòng)時(shí)，其彎曲界面收縮壓產(chǎn)生附加阻力，附加阻力具有迭加性，迭加起的總阻力相當(dāng)于漏層承壓能力的提高值，體現(xiàn)出堵漏的能力。

4.1.3 微氣泡內(nèi)部壓力作用

鉆遇低壓裂縫時(shí)，被壓縮的微泡膨脹，隨著微泡擠入地層裂縫，引起微泡的聚集和低剪切速率下黏度增加，由這種微環(huán)境形成一種無(wú)固相的橋。

4.1.4 漏失層的架橋機(jī)理

大多數(shù)地層都是親水性的，毛細(xì)管壓力抵抗疏水微泡侵入地層。濾液要進(jìn)入地層，必須有足夠的壓差來(lái)克服這一毛細(xì)管壓力。

4.1.5 高粘度特性的影響

微泡沫鉆井液的低剪黏度特性性加劇了泡沫在裂縫中的吸附聚集，使堵漏效果增強(qiáng)。

4.1.6 高粘彈特性的影響

微泡沫具有很強(qiáng)的變形能力，可隨井內(nèi)壓力變化產(chǎn)生壓縮或膨脹，從而大大減輕激動(dòng)壓力，防止激動(dòng)壓力過(guò)大而壓漏地層或者已堵塞的漏失通道在抽吸作用下再次暢通。

4.2 微泡沫鉆井液抗溫能力評(píng)價(jià)

微泡沫鉆井液抗溫試驗(yàn)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，100℃/12h條件下熱滾之后，微泡沫鉆井液密度基本保持不變，粘度、切力略有提升，總體性能穩(wěn)定。

4.3 微泡沫鉆井液儲(chǔ)層保護(hù)能力評(píng)價(jià)

4.3.1 微泡沫鉆井液具有較低的靜液柱壓力和當(dāng)量循環(huán)密度，井底壓差小，可有效預(yù)防井漏，達(dá)到保護(hù)儲(chǔ)層的目的。

4.3.2 在較低的井底靜液柱壓力作用、泡沫群體的封堵作用、泡沫的疏水屏蔽作用、高粘度特性以及鉆井液封堵類處理劑共同作用下，微泡沫鉆井液的失水低，濾液很難進(jìn)入儲(chǔ)層，降低儲(chǔ)層傷害。

4.3.3 乾安地區(qū)儲(chǔ)層礦化度高，水敏性強(qiáng)，優(yōu)化后形成的KCL-聚合物鉆井液體系可有效平衡地層水礦化度，防止水敏傷害，保護(hù)儲(chǔ)層。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

2013年乾安地區(qū)微泡沫鉆井液技術(shù)共應(yīng)用14口井，就已完鉆井與臨井漏失井相比，微泡沫鉆井液起到了很好的防漏功效，體現(xiàn)了微泡沫鉆井液體系良好的防漏堵漏能力。

6 結(jié)束語(yǔ)

發(fā)泡后鉆井液性能穩(wěn)定；可循環(huán)微泡沫鉆井液體現(xiàn)了良好的防漏堵漏能力；可循環(huán)微泡沫鉆井液具有很好的攜屑能力；采用微泡沫鉆井液技術(shù)措施后，減少了井下復(fù)雜情況發(fā)生，降低了鉆井周期；施工工藝簡(jiǎn)單易行，性能穩(wěn)定，維護(hù)簡(jiǎn)便，便于推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]趙留運(yùn).高性能欠平衡泡沫鉆井液體系的研究[J].鉆井液與完井液，2007（03）.

[2]張坤，秦宗倫，田嵐，等.可循環(huán)泡沫鉆井液的再認(rèn)識(shí)[J].鉆采工藝，2004（04）.endprint

摘 要：文章結(jié)合乾安地區(qū)低壓、易漏區(qū)塊地層特點(diǎn)以及鉆井液技術(shù)需求，有針對(duì)性地開(kāi)展微泡沫鉆井液技術(shù)研究，從而滿足低壓、易漏區(qū)塊安全施工及儲(chǔ)層保護(hù)要求，為吉林油田低壓、易漏區(qū)塊儲(chǔ)層的高效勘探開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：微泡沫；鉆井液；低密度；防漏

引言

吉林油田乾安地區(qū)屬裂縫發(fā)育地帶，為解決易漏區(qū)地質(zhì)儲(chǔ)量的有效動(dòng)用，采用可循環(huán)微泡沫鉆井液技術(shù)，微泡沫鉆井液技術(shù)可有效降低鉆井液密度，且微泡沫自身具有獨(dú)特的封堵能力，可有效預(yù)防井漏。針對(duì)吉林油田乾安地區(qū)地層漏失等難點(diǎn)，開(kāi)展可循環(huán)微泡沫鉆井液技術(shù)研究與應(yīng)用，對(duì)于乾安地區(qū)鉆井有效防漏、節(jié)約成本、保護(hù)儲(chǔ)層、提高油井產(chǎn)能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 地質(zhì)及工程概況

吉林油田乾安地區(qū)位于松遼盆地南部中央坳陷，該地區(qū)上部嫩江組大段泥頁(yè)巖發(fā)育，下部姚家組、青山口組、泉頭組地層裂縫發(fā)育，裂縫發(fā)育為高角度縫、垂直裂縫，裂縫寬度較小，大約0.3mm左右，多表現(xiàn)為閉合縫。該地區(qū)主力開(kāi)發(fā)層位油層含油性主要受儲(chǔ)層巖性、物性控制，形成巖性油藏和斷層-巖性油藏，屬于低孔、低滲儲(chǔ)層。

乾安地區(qū)生產(chǎn)井采用二開(kāi)制井身結(jié)構(gòu)，一開(kāi)套管下深約260m，二開(kāi)裸眼段長(zhǎng)約2000m。二開(kāi)井段上部嫩江組由大段易水化泥頁(yè)巖組成，長(zhǎng)約600m，易水化坍塌；下部青山口組和泉頭組裂縫發(fā)育，鉆井過(guò)程中頻繁發(fā)生漏失，延長(zhǎng)鉆井周期，增大鉆井成本，給施工帶來(lái)極大困難，儲(chǔ)層發(fā)生漏失還會(huì)造成嚴(yán)重的儲(chǔ)層污染。

2 鉆井施工難點(diǎn)

2.1 乾安地區(qū)地層裂縫網(wǎng)狀發(fā)育，鉆井過(guò)程中井漏事故頻繁發(fā)生。其中，海坨子地區(qū)每年井漏發(fā)生率均在50%以上，漏失量大，例如海51井漏失910方。井漏的發(fā)生，延長(zhǎng)鉆井周期，增大鉆井成本，如果漏失發(fā)生在儲(chǔ)層，還會(huì)造成嚴(yán)重的儲(chǔ)層傷害。

2.2 乾安地區(qū)上部嫩江組易出現(xiàn)水化坍塌，下部青山口組易掉塊垮塌。在應(yīng)用現(xiàn)有鉆井液施工過(guò)程中，如果井壁浸泡時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，鉆井液密度偏低，就會(huì)引起井壁失穩(wěn)、坍塌。

2.3 二開(kāi)制井身結(jié)構(gòu)生產(chǎn)井二開(kāi)裸眼段長(zhǎng)，易塌易漏層位于同一裸眼段內(nèi)，部分井為水平井，造斜段和穩(wěn)斜段位于易塌易漏層段，進(jìn)一步增加了施工難度。

3 微泡沫鉆井液室內(nèi)研究

3.1 微泡沫鉆井液體系配方研究

針對(duì)乾安地區(qū)鉆井難點(diǎn)以及微泡沫鉆井液體系特點(diǎn)，室內(nèi)開(kāi)展了可循環(huán)微泡沫鉆井液體系配方研究及性能評(píng)價(jià)。

3.1.1 基漿的選擇

發(fā)泡劑在具有高分子聚合物的鉆井液體系中發(fā)泡效果最好，因此選擇聚合物鉆井液體系作為發(fā)泡基漿。室內(nèi)對(duì)乾安地區(qū)應(yīng)用的聚合物鉆井液體系配方進(jìn)行了優(yōu)化完善。

一是考慮乾安地區(qū)地層水礦化度高，儲(chǔ)層水敏性強(qiáng)，故采用鹽水聚合物鉆井液體系。

二是考慮密度降低后增加地層不穩(wěn)定性，進(jìn)一步增強(qiáng)了體系的封堵抑制能力。

優(yōu)化前配方為：膨潤(rùn)土+Na2CO3+FA-367+NH4-PAN+XY-27

優(yōu)化后配方為：膨潤(rùn)土+Na2CO3+NH4-PAN+KPA+KCL+KFH+HQ-1+YK-H。

優(yōu)化后的鉆井液流變性更好，具有良好的封堵抑制能力，為泡沫鉆井液體系防止地層水化坍塌奠定了基礎(chǔ)。優(yōu)化后鉆井液配方抑制能力明顯增強(qiáng)，40目巖屑回收率達(dá)到90.3%。優(yōu)化后鉆井液體系流變性更好，而且失水量明顯降低，泥餅質(zhì)量明顯提高，體現(xiàn)了鉆井液體系良好的造壁能力。

3.1.2 發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑優(yōu)選

共優(yōu)選了5種發(fā)泡劑VF-1、VF-2、BZ-MBS、DF-1和FP12，其中VF-1、VF-2、和DF-1加入后體積變化量小，F(xiàn)P12與BZ-MBS相比發(fā)泡量較少，穩(wěn)定性較差，所有優(yōu)選BZ-MBS作為改性用的發(fā)泡劑。相應(yīng)的，穩(wěn)泡劑BZ-MBSF作為與發(fā)泡劑BZ-MBS配套使用的處理劑，具有增加微泡穩(wěn)定性和抗壓縮能力。

3.2 微泡鉆井液體系配方確定

現(xiàn)場(chǎng)井漿采用KCl聚合物體系：在該井漿中分別加入少量的發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑并充分?jǐn)嚢瑁ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)可得，少量的發(fā)泡劑就能起到明顯的發(fā)泡效果，密度降低顯著，隨著發(fā)泡劑加量的增加，鉆井液粘度、切力略有提升，失水逐漸降低，體現(xiàn)了微泡鉆井液良好的造壁能力和防塌能力。

4 微泡沫鉆井液性能評(píng)價(jià)

4.1 微泡沫鉆井液防漏堵漏性能

4.1.1 較低的靜液柱壓力和當(dāng)量循環(huán)密度

低密度的微泡沫鉆井液可減小井底靜壓力，并且能夠有效降低井底當(dāng)量密度，從而起到防漏的作用。

4.1.2 微氣泡附加阻力作用

當(dāng)氣泡在壓差作用下向多孔介質(zhì)細(xì)小裂縫內(nèi)流動(dòng)時(shí)，其彎曲界面收縮壓產(chǎn)生附加阻力，附加阻力具有迭加性，迭加起的總阻力相當(dāng)于漏層承壓能力的提高值，體現(xiàn)出堵漏的能力。

4.1.3 微氣泡內(nèi)部壓力作用

鉆遇低壓裂縫時(shí)，被壓縮的微泡膨脹，隨著微泡擠入地層裂縫，引起微泡的聚集和低剪切速率下黏度增加，由這種微環(huán)境形成一種無(wú)固相的橋。

4.1.4 漏失層的架橋機(jī)理

大多數(shù)地層都是親水性的，毛細(xì)管壓力抵抗疏水微泡侵入地層。濾液要進(jìn)入地層，必須有足夠的壓差來(lái)克服這一毛細(xì)管壓力。

4.1.5 高粘度特性的影響

微泡沫鉆井液的低剪黏度特性性加劇了泡沫在裂縫中的吸附聚集，使堵漏效果增強(qiáng)。

4.1.6 高粘彈特性的影響

微泡沫具有很強(qiáng)的變形能力，可隨井內(nèi)壓力變化產(chǎn)生壓縮或膨脹，從而大大減輕激動(dòng)壓力，防止激動(dòng)壓力過(guò)大而壓漏地層或者已堵塞的漏失通道在抽吸作用下再次暢通。

4.2 微泡沫鉆井液抗溫能力評(píng)價(jià)

微泡沫鉆井液抗溫試驗(yàn)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，100℃/12h條件下熱滾之后，微泡沫鉆井液密度基本保持不變，粘度、切力略有提升，總體性能穩(wěn)定。

4.3 微泡沫鉆井液儲(chǔ)層保護(hù)能力評(píng)價(jià)

4.3.1 微泡沫鉆井液具有較低的靜液柱壓力和當(dāng)量循環(huán)密度，井底壓差小，可有效預(yù)防井漏，達(dá)到保護(hù)儲(chǔ)層的目的。

4.3.2 在較低的井底靜液柱壓力作用、泡沫群體的封堵作用、泡沫的疏水屏蔽作用、高粘度特性以及鉆井液封堵類處理劑共同作用下，微泡沫鉆井液的失水低，濾液很難進(jìn)入儲(chǔ)層，降低儲(chǔ)層傷害。

4.3.3 乾安地區(qū)儲(chǔ)層礦化度高，水敏性強(qiáng)，優(yōu)化后形成的KCL-聚合物鉆井液體系可有效平衡地層水礦化度，防止水敏傷害，保護(hù)儲(chǔ)層。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

2013年乾安地區(qū)微泡沫鉆井液技術(shù)共應(yīng)用14口井，就已完鉆井與臨井漏失井相比，微泡沫鉆井液起到了很好的防漏功效，體現(xiàn)了微泡沫鉆井液體系良好的防漏堵漏能力。

6 結(jié)束語(yǔ)

發(fā)泡后鉆井液性能穩(wěn)定；可循環(huán)微泡沫鉆井液體現(xiàn)了良好的防漏堵漏能力；可循環(huán)微泡沫鉆井液具有很好的攜屑能力；采用微泡沫鉆井液技術(shù)措施后，減少了井下復(fù)雜情況發(fā)生，降低了鉆井周期；施工工藝簡(jiǎn)單易行，性能穩(wěn)定，維護(hù)簡(jiǎn)便，便于推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]趙留運(yùn).高性能欠平衡泡沫鉆井液體系的研究[J].鉆井液與完井液，2007（03）.

[2]張坤，秦宗倫，田嵐，等.可循環(huán)泡沫鉆井液的再認(rèn)識(shí)[J].鉆采工藝，2004（04）.endprint

摘 要：文章結(jié)合乾安地區(qū)低壓、易漏區(qū)塊地層特點(diǎn)以及鉆井液技術(shù)需求，有針對(duì)性地開(kāi)展微泡沫鉆井液技術(shù)研究，從而滿足低壓、易漏區(qū)塊安全施工及儲(chǔ)層保護(hù)要求，為吉林油田低壓、易漏區(qū)塊儲(chǔ)層的高效勘探開(kāi)發(fā)提供技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：微泡沫；鉆井液；低密度；防漏

引言

吉林油田乾安地區(qū)屬裂縫發(fā)育地帶，為解決易漏區(qū)地質(zhì)儲(chǔ)量的有效動(dòng)用，采用可循環(huán)微泡沫鉆井液技術(shù)，微泡沫鉆井液技術(shù)可有效降低鉆井液密度，且微泡沫自身具有獨(dú)特的封堵能力，可有效預(yù)防井漏。針對(duì)吉林油田乾安地區(qū)地層漏失等難點(diǎn)，開(kāi)展可循環(huán)微泡沫鉆井液技術(shù)研究與應(yīng)用，對(duì)于乾安地區(qū)鉆井有效防漏、節(jié)約成本、保護(hù)儲(chǔ)層、提高油井產(chǎn)能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 地質(zhì)及工程概況

吉林油田乾安地區(qū)位于松遼盆地南部中央坳陷，該地區(qū)上部嫩江組大段泥頁(yè)巖發(fā)育，下部姚家組、青山口組、泉頭組地層裂縫發(fā)育，裂縫發(fā)育為高角度縫、垂直裂縫，裂縫寬度較小，大約0.3mm左右，多表現(xiàn)為閉合縫。該地區(qū)主力開(kāi)發(fā)層位油層含油性主要受儲(chǔ)層巖性、物性控制，形成巖性油藏和斷層-巖性油藏，屬于低孔、低滲儲(chǔ)層。

乾安地區(qū)生產(chǎn)井采用二開(kāi)制井身結(jié)構(gòu)，一開(kāi)套管下深約260m，二開(kāi)裸眼段長(zhǎng)約2000m。二開(kāi)井段上部嫩江組由大段易水化泥頁(yè)巖組成，長(zhǎng)約600m，易水化坍塌；下部青山口組和泉頭組裂縫發(fā)育，鉆井過(guò)程中頻繁發(fā)生漏失，延長(zhǎng)鉆井周期，增大鉆井成本，給施工帶來(lái)極大困難，儲(chǔ)層發(fā)生漏失還會(huì)造成嚴(yán)重的儲(chǔ)層污染。

2 鉆井施工難點(diǎn)

2.1 乾安地區(qū)地層裂縫網(wǎng)狀發(fā)育，鉆井過(guò)程中井漏事故頻繁發(fā)生。其中，海坨子地區(qū)每年井漏發(fā)生率均在50%以上，漏失量大，例如海51井漏失910方。井漏的發(fā)生，延長(zhǎng)鉆井周期，增大鉆井成本，如果漏失發(fā)生在儲(chǔ)層，還會(huì)造成嚴(yán)重的儲(chǔ)層傷害。

2.2 乾安地區(qū)上部嫩江組易出現(xiàn)水化坍塌，下部青山口組易掉塊垮塌。在應(yīng)用現(xiàn)有鉆井液施工過(guò)程中，如果井壁浸泡時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，鉆井液密度偏低，就會(huì)引起井壁失穩(wěn)、坍塌。

2.3 二開(kāi)制井身結(jié)構(gòu)生產(chǎn)井二開(kāi)裸眼段長(zhǎng)，易塌易漏層位于同一裸眼段內(nèi)，部分井為水平井，造斜段和穩(wěn)斜段位于易塌易漏層段，進(jìn)一步增加了施工難度。

3 微泡沫鉆井液室內(nèi)研究

3.1 微泡沫鉆井液體系配方研究

針對(duì)乾安地區(qū)鉆井難點(diǎn)以及微泡沫鉆井液體系特點(diǎn)，室內(nèi)開(kāi)展了可循環(huán)微泡沫鉆井液體系配方研究及性能評(píng)價(jià)。

3.1.1 基漿的選擇

發(fā)泡劑在具有高分子聚合物的鉆井液體系中發(fā)泡效果最好，因此選擇聚合物鉆井液體系作為發(fā)泡基漿。室內(nèi)對(duì)乾安地區(qū)應(yīng)用的聚合物鉆井液體系配方進(jìn)行了優(yōu)化完善。

一是考慮乾安地區(qū)地層水礦化度高，儲(chǔ)層水敏性強(qiáng)，故采用鹽水聚合物鉆井液體系。

二是考慮密度降低后增加地層不穩(wěn)定性，進(jìn)一步增強(qiáng)了體系的封堵抑制能力。

優(yōu)化前配方為：膨潤(rùn)土+Na2CO3+FA-367+NH4-PAN+XY-27

優(yōu)化后配方為：膨潤(rùn)土+Na2CO3+NH4-PAN+KPA+KCL+KFH+HQ-1+YK-H。

優(yōu)化后的鉆井液流變性更好，具有良好的封堵抑制能力，為泡沫鉆井液體系防止地層水化坍塌奠定了基礎(chǔ)。優(yōu)化后鉆井液配方抑制能力明顯增強(qiáng)，40目巖屑回收率達(dá)到90.3%。優(yōu)化后鉆井液體系流變性更好，而且失水量明顯降低，泥餅質(zhì)量明顯提高，體現(xiàn)了鉆井液體系良好的造壁能力。

3.1.2 發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑優(yōu)選

共優(yōu)選了5種發(fā)泡劑VF-1、VF-2、BZ-MBS、DF-1和FP12，其中VF-1、VF-2、和DF-1加入后體積變化量小，F(xiàn)P12與BZ-MBS相比發(fā)泡量較少，穩(wěn)定性較差，所有優(yōu)選BZ-MBS作為改性用的發(fā)泡劑。相應(yīng)的，穩(wěn)泡劑BZ-MBSF作為與發(fā)泡劑BZ-MBS配套使用的處理劑，具有增加微泡穩(wěn)定性和抗壓縮能力。

3.2 微泡鉆井液體系配方確定

現(xiàn)場(chǎng)井漿采用KCl聚合物體系：在該井漿中分別加入少量的發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑并充分?jǐn)嚢瑁ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)可得，少量的發(fā)泡劑就能起到明顯的發(fā)泡效果，密度降低顯著，隨著發(fā)泡劑加量的增加，鉆井液粘度、切力略有提升，失水逐漸降低，體現(xiàn)了微泡鉆井液良好的造壁能力和防塌能力。

4 微泡沫鉆井液性能評(píng)價(jià)

4.1 微泡沫鉆井液防漏堵漏性能

4.1.1 較低的靜液柱壓力和當(dāng)量循環(huán)密度

低密度的微泡沫鉆井液可減小井底靜壓力，并且能夠有效降低井底當(dāng)量密度，從而起到防漏的作用。

4.1.2 微氣泡附加阻力作用

當(dāng)氣泡在壓差作用下向多孔介質(zhì)細(xì)小裂縫內(nèi)流動(dòng)時(shí)，其彎曲界面收縮壓產(chǎn)生附加阻力，附加阻力具有迭加性，迭加起的總阻力相當(dāng)于漏層承壓能力的提高值，體現(xiàn)出堵漏的能力。

4.1.3 微氣泡內(nèi)部壓力作用

鉆遇低壓裂縫時(shí)，被壓縮的微泡膨脹，隨著微泡擠入地層裂縫，引起微泡的聚集和低剪切速率下黏度增加，由這種微環(huán)境形成一種無(wú)固相的橋。

4.1.4 漏失層的架橋機(jī)理

大多數(shù)地層都是親水性的，毛細(xì)管壓力抵抗疏水微泡侵入地層。濾液要進(jìn)入地層，必須有足夠的壓差來(lái)克服這一毛細(xì)管壓力。

4.1.5 高粘度特性的影響

微泡沫鉆井液的低剪黏度特性性加劇了泡沫在裂縫中的吸附聚集，使堵漏效果增強(qiáng)。

4.1.6 高粘彈特性的影響

微泡沫具有很強(qiáng)的變形能力，可隨井內(nèi)壓力變化產(chǎn)生壓縮或膨脹，從而大大減輕激動(dòng)壓力，防止激動(dòng)壓力過(guò)大而壓漏地層或者已堵塞的漏失通道在抽吸作用下再次暢通。

4.2 微泡沫鉆井液抗溫能力評(píng)價(jià)

微泡沫鉆井液抗溫試驗(yàn)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，100℃/12h條件下熱滾之后，微泡沫鉆井液密度基本保持不變，粘度、切力略有提升，總體性能穩(wěn)定。

4.3 微泡沫鉆井液儲(chǔ)層保護(hù)能力評(píng)價(jià)

4.3.1 微泡沫鉆井液具有較低的靜液柱壓力和當(dāng)量循環(huán)密度，井底壓差小，可有效預(yù)防井漏，達(dá)到保護(hù)儲(chǔ)層的目的。

4.3.2 在較低的井底靜液柱壓力作用、泡沫群體的封堵作用、泡沫的疏水屏蔽作用、高粘度特性以及鉆井液封堵類處理劑共同作用下，微泡沫鉆井液的失水低，濾液很難進(jìn)入儲(chǔ)層，降低儲(chǔ)層傷害。

4.3.3 乾安地區(qū)儲(chǔ)層礦化度高，水敏性強(qiáng)，優(yōu)化后形成的KCL-聚合物鉆井液體系可有效平衡地層水礦化度，防止水敏傷害，保護(hù)儲(chǔ)層。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況

2013年乾安地區(qū)微泡沫鉆井液技術(shù)共應(yīng)用14口井，就已完鉆井與臨井漏失井相比，微泡沫鉆井液起到了很好的防漏功效，體現(xiàn)了微泡沫鉆井液體系良好的防漏堵漏能力。

6 結(jié)束語(yǔ)

發(fā)泡后鉆井液性能穩(wěn)定；可循環(huán)微泡沫鉆井液體現(xiàn)了良好的防漏堵漏能力；可循環(huán)微泡沫鉆井液具有很好的攜屑能力；采用微泡沫鉆井液技術(shù)措施后，減少了井下復(fù)雜情況發(fā)生，降低了鉆井周期；施工工藝簡(jiǎn)單易行，性能穩(wěn)定，維護(hù)簡(jiǎn)便，便于推廣。

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