處理劑復配在降低成本中的應用

段曉東，李元壽，李 瑾，馬冠軍

（西部鉆探工程有限公司國際鉆井公司，新疆烏魯木齊830000）

處理劑復配在降低成本中的應用

段曉東*，李元壽，李 瑾，馬冠軍

（西部鉆探工程有限公司國際鉆井公司，新疆烏魯木齊830000）

陽離子聚合物鉆井液體系在酒東的技術應用目前比較成熟，但在成本方面仍是居高不下。主要是陽離子鉆井液在第三系大段泥巖的鉆進過程中，為克服縮徑、扶正器泥包等問題，需要大量補充降失水劑及絮凝抑制劑，利用陽離子聚合物的強抑制性、低粘切、低失水、低坂含等特點避免井下復雜與事故；而“紅層”段為防止地層垮塌，需投入了大量的降濾失劑及防塌封堵劑；其次在后期為了壓穩高壓油氣水層和控制“蠕變”、“塑性流動”地層，往往需要使用高密度鉆井液，從而需要加入大量的加重材料；在完井階段為了保證下套管、測井順利，又需加入大量的潤滑劑，以保證鉆井液具有良好的潤滑性。這些都會使鉆井液成本急劇上升[1]。主要對陽離子成本控制上的諸多影響因素進行了分析,并制訂相應的處理劑復配維護處理技術，使得鉆井液在滿足井下需求的前提下最大限度的降低成本。處理劑復配即是把幾種處理劑同時加入水中配成混合膠液，該技術在長3-2井及長1-1井取得了明顯的效果，創造了較好的經濟效益和社會效益。

陽離子鉆井液；成本控制；處理劑復配

酒東陽離子鉆井液密度高、流動性差、泥餅質量差，易發生粘卡事故，并且流變性調節困難，鉆井液的維護處理量大、成本高，鉆探施工難度大。為解決高密度下鉆井液的成本問題，通過調節配制工藝和陽離子鉆井液配方，采取處理劑復配維護處理使得流變性易于調節，粘切合理，并以好的流動性改善了濾失造壁性和泥餅質量，而且處理劑品種使用少，配制工藝簡單，易于維護處理，也很好地滿足井下的鉆探施工要求。

1 影響陽離子鉆井液成本因素

1.1 鉆井液的維護處理方法

陽離子鉆井液在酒東的技術難點主要是第三系的防縮徑、防泥包、紅層的防塌以及后期的高密度鉆井液流變性的控制，而流變性是高密度鉆井液施工的關鍵技術難題。而在維護處理泥漿時，由于使用不同的處理劑、加入處理劑量的差異以及不同的加入順序和不同的濃度配比，都會大大影響鉆井液的性能和鉆井液的成本。

1.2 井下的復雜與事故

在鉆探過程中，出現井下的復雜與事故在一定程度上延長了鉆井周期，也嚴重影響了酒東油田的勘探開發速度，并帶來巨大的經濟損失，由于處理井下復雜與事故以及后期對鉆井液的大量處理，無形中加大了鉆井液的成本。

1.3 鉆井液的排放與回收

在鉆探過程中，鉆井液的維護方法各不相同，由于維護量很大，導致泥漿罐滿溢，不得已排放泥漿，而排放的泥漿中有很多有用的處理劑根本未發揮其作用。如此也降低了鉆井液中各處理劑的有效含量，導致性能波動，又需加大處理劑量來維護性能，從而走向惡性循環。導致處理劑使用量大，泥漿成本高。對于鉆井液的回收儲備，轉用也是降低泥漿成本的有效方法。

1.4 鉆井液的管理

在鉆井液的維護處理過程中要做到事先考慮、精心維護、防止性能出現大波動，引起井下復雜，且要時時刻刻了解地層并及時對泥漿進行調整，使其更好地滿足井下需求，這也是控制成本的最有效方法。

2 處理劑復配在降低成本中的應用

2.1 第三系的防縮徑、防泥包

第三系地層中泥巖蒙脫石含量高，造漿能力強，要求鉆井液必須具有強抑制性，泥巖段使用陽離子聚合物鉆井液，加足小陽離子、生石灰的量，小陽離子作為粘土穩定劑,保持鉆井液較強的抑制性。大陽離子復配以降濾失劑HS-1，大陽離子作為粘土包被抑制劑、HS-1作為降濾失劑，彼此能有效地抑制粘土的水化膨脹和分散,穩定井壁，防止縮徑引起起下鉆遇阻及鉆頭泥包。只有在保持強抑制性和低失水的前提下，才能抑制粘土造漿控制粘度，所以強抑制與低失水、低粘度是相輔相成的，在強抑制、低失水的前提下，粘度很容易控制在40～50s，低粘度有利于對井壁的沖刷，防止鉆頭泥包。也省去對防泥包劑的依賴，且每趟短拉，起下鉆后不依賴FCLS堿液控制粘度，而是開離心機3～5h并加入1%CHM與2.5%～5%HS-1復配膠液，在維持較低的固相含量的同時增強了抑制性和降低了失水，可有效地防止井下復雜和事故的發生。

2.2 紅層的防塌

酒東地層富含高壓鹽水層和紫紅色易塌“紅層”,高壓鹽水層壓力高，紅層易坍塌，因此鉆至鹽水層上部標志（紫紅色泥巖）層前必須提升密度和粘度，而非大量加入HS-2和DYFT-1膠液，由于一直采用復配膠液，加入的膠液量幾乎只有單獨加入的一半，使得鉆井液的膠性很強，自由水含量很低，在未加入HS-2膠液時，HTHP失水也僅在12mL以內，此時在CHM與HS-1復配膠液中加入少量HS-2，HTHP失水會迅速降到8mL以內。另一方面，膠性強對地層也有一定的封堵作用，如此可見在滿足紅層的鉆進需求的同時大大減少了HS-2的用量和省去了DYFT-1的使用，有效地降低了成本。

2.3 高密度流變性的控制[2]

由于高密度鉆井液與鉆屑和重晶石的密度差較小,攜帶和懸浮能力較強,也因固相含量較高,其表觀粘度、塑性粘度、動切力、靜切力等流變參數總體上偏高。高密度鉆井液流變性控制技術的核心就是通過控制固相、提升化學抑制性和復配膠液維護處理等措施，控制各項流變參數在相對較低的范圍內。

減少鉆屑在鉆井液中的分散積累,是深井高密度鉆井液流變性控制的基礎。如能在鉆屑進入鉆井液后的最短時間內，在沒有分散的狀態下將其清除，就能提高清除效率。對高密度鉆井液而言，振動篩采用120目篩布，除砂器使用率100%，調節壓力使達到旋流狀態才能除砂，以及使震動篩上的處于糊狀的泥漿淌掉都是清除有害固相的有效措施。

在所有的固相中,坂土對鉆井液流變性影響最大,要保持高密度鉆井液良好的流變性,必須嚴格控制坂土含量。對坂土含量的控制應從低密度時著手,隨著鉆井液密度的提高，應逐步降低坂土含量，尤其是密度在1.80以上時,提高密度的同時要加入0.5%～1% CHM+2%～3%HS-1膠液，在CHM絮凝坂土并通過固控設備除去的同時也起到了稀釋降低坂土含量的作用,一般密度2.0g/cm3的鉆井液，坂土含量在25g/L左右，鉆井液具有較好的流變性。

另一方面控制pH值在9～10的范圍內，維持粘土顆粒的粗分散狀態，有助于流變性的穩定，我們主要是依靠沖石灰來維持pH值，幾乎不用燒堿來調節，沖石灰不僅可以增強鉆井液的抑制性，還可以防止鉆井液鈣侵。而且石灰價格便宜，對環境污染小。

2.4 鉆井液的排放與回收

處理劑復配維護處理使鉆井液中的包被劑及其它處理劑相互配伍穩定后再加入鉆井液中，從而保持鉆井液抑制性、流變性和其它性能的穩定。掌握得當，正常鉆進每天的處理量5～6m3膠液,恰好彌補固控設備鉆井液損耗、井內濾失消耗和自然蒸發的體積減量，達到鉆井液體積的動態平衡，根本不用排放泥漿，無形中節約了成本和減少了對環境的污染。回收泥漿目前比較麻煩，因為儲備的泥漿易老化、結塊，流動性差。但轉運其它隊的完井鉆井液做重漿是比較可行的辦法，既節約成本又降低對環境的污染。

3 現場的實施和效果

3.1 現場的應用

高密度鉆井液應力求性能穩定，若不能控制好流變性,將面臨稀釋降粘、體積增加、頻繁加重、性能不穩的局面。通過在長3-2井、長1-1井中應用處理劑復配膠液，使得鉆井液體系具有極強的包被抑制性、良好的潤滑能力、大小陽離子有效含量要保持在0.3%～0.5%，抑制泥巖造漿。粘度易于控制，而且復配加入也防止了單獨膠液加入量過大引起的密度降低而頻繁加重，既減少了勞動量又節約了重晶石的用量。維護處理的配方為：0.2%～0.4%CHM+0.3%～0.5%NW-1+ 1.5%～2%HS-1+3%～4%HS-2+3%～5%FCLS+0.5%Ca+1%～2%潤滑劑，該配方基本代表了鉆井液中各種處理劑的濃度。

性能的維持主要是流動性、失水造壁性、潤滑防卡和抑制防塌性能的調節。具體如下:

（1）在第三系用CHM和HS-1采取復配加入。甚至在粘度稍高時也可復配如少量FCLS，不過復配入FCLS后，必需降低CHM的濃度不超過0.75%；

（2）泥頁巖抑制劑NW-1點滴加入抑制地層造漿，保證NW-1有效含量在0.4%～0.5%之間；

（3）水沖CaO，保持Ca2+含量在650mg/L以上，同時保證pH值在9左右；

（4）進入中溝組后再復配少量的HS-2很容易控制HTHP失水在10mL以內，增強鉆井液的抗高溫能力，預防和避免井塌的發生；

（5）充分利用好固控設備，保證鉆井液的低坂含，低鉆屑含量，使流變性易于控制。并在后期的短拉、起下鉆、測井、下套管前均加入0.2～0.4t潤滑劑，保證鉆井液有良好的潤滑性；

（6）在測井前處理泥漿時首次加入FCLS堿液，對于調節流性、降低粘切值效果明顯，利于裸眼測井的成功；

（7）固井時用2%HS-1膠液處理測井漿（頂替漿），并加入0.05t純堿防鈣侵泥漿稠化，此測井漿密度1.93g/cm3，粘度88s，切力6/13。后在原漿中測三樣一次成功。

3.2 應用效果

針對今年我隊鉆探的3口井（其中長2-8井鉆井液與甲方承擔）從成本、時效及復雜與事故率等方面進行對比，如表1所示。

表1 各井情況對比表

從表1中很容易看出，在使用復配膠液維護處理泥漿在成本、時效都有明顯的優勢，而且也大大降低了井下復雜和事故發生。3層結構的長3-2井的每米成本僅有2層結構的長2-8井的每米成本的一半而已，一方面是由于3層結構的井裸眼段短，井下復雜少，而2層結構的井由于裸眼段長，井下復雜多。如長2-8井完鉆裸眼2864m，卡鉆2次都會造成成本上升。另一方面處理劑復配在長3-2井的成本控制上也起了舉足輕重的作用。而長2-8井與長1-1均為2層結構井，長1-1的每米成本也只有長2-8的一半而已，而且由于長2-8井處理劑單配使的污水坑在井深不到3500m時已滿，加大對環境污染，且轉運此泥漿又無形中加大了鉆井成本。

4 結論與認識

（1）處理劑復配維護處理泥漿時，處理劑使用量少、而且泥漿性能穩定，在滿足井下需要的同時大大降低了鉆井液成本。

（2）處理劑復配幾乎杜絕了在維護處理中由于泥漿池滿而對泥漿的排放，減少了對環境的污染。

（3）處理劑復配維護處理鉆井液大大減少了FCLS、HS-2、RH和燒堿的用量，而且也省去了對DYFT-1依賴。

（4）固井時用事先處理好的測井漿作為頂替漿，有利于在原漿中測三樣。

（5）高密度鉆井液的回收利用既有利于環保,又能大大降低鉆井成本。

[1] 張錄遠，張寶峰，程啟凡，等.改進陽離子鉆井液在酒東油田的應用[J].西部探礦工程，2012,24（9）：123-124.

[2] 艾貴成,牛春,李菁，等.高密度低黏度陽離子鉆井液技術的研究與應用[J].鉆井液與完井液，2007,24(6).

TU528

B

1004-5716(2015)02-0066-03

2014-03-10

段曉東（1984-），男（漢族），陜西富平人，助理工程師，現從事鉆井科技管理工作。