MEG仿油基聚磺鉆井液在K124水平井中的應(yīng)用

陳 華，喬國文，段曉東，呂曉平

（西部鉆探工程有限公司國際鉆井公司，新疆烏魯木齊830026）

MEG仿油基聚磺鉆井液在K124水平井中的應(yīng)用

陳 華*，喬國文，段曉東，呂曉平

（西部鉆探工程有限公司國際鉆井公司，新疆烏魯木齊830026）

描述了MEG仿油基聚磺鉆井液體系在KARIMAN區(qū)塊水平井段的應(yīng)用，在井溫高、軌跡復(fù)雜的情況下，多次成功調(diào)整軌跡，實(shí)現(xiàn)井下安全的目標(biāo)，體現(xiàn)出MEG良好的配伍性和優(yōu)異的潤滑抑制性能，儲(chǔ)層保護(hù)性能及抗高溫能力，也表現(xiàn)出MEG鉆井液體系維護(hù)簡單的特點(diǎn)。

MEG仿油基;聚磺;潤滑抑制性;配伍性

伊美爾油田主要由AKCAZ、DOLINNOE、KARIMAN等幾個(gè)區(qū)塊組成，地質(zhì)分層自上而下為第四紀(jì)、白堊系、侏羅系、三疊系、二疊系，地層巖性較復(fù)雜，3000m后進(jìn)入三疊系，泥巖砂巖交互，泥巖層理發(fā)育，易剝蝕掉塊坍塌，二疊系以泥巖、砂巖和灰?guī)r為主，油氣壓力高，泥巖水敏性強(qiáng)，砂巖和灰?guī)r滲透性強(qiáng)，易發(fā)生卡鉆。

K124井為KARIMAN區(qū)塊的一口長裸眼水平井，四開定向施工中，井斜增至83°后，又降至73°，再增至78°穩(wěn)斜，最后增至86°，以順著油層頂部鉆進(jìn)，井眼軌跡呈現(xiàn)階梯狀，對(duì)鉆井液抑制性、防塌能力、抗溫性和潤滑防卡要求高，加之鉆井液密度較高，極易發(fā)生粘附卡鉆。

該井是近年來阿克套區(qū)域完成的井深最深、水平段最長的水平井，首次應(yīng)用MEG仿油基聚磺鉆井液并取得成功。MEG仿油基聚磺鉆井液性能優(yōu)異，抑制性好，潤滑系數(shù)一直保持在0.0262～0.0349，正常起鉆摩阻保持在25t以內(nèi)，井壁穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了井下安全，突出體現(xiàn)了MEG仿油基鉆井液體系優(yōu)異的潤滑抑制性能，也探索出井底溫度達(dá)到140℃的情況下，MEG仿油基鉆井液體系性能仍然穩(wěn)定。

1 地層情況與鉆井難點(diǎn)

1.1 KARIMAN深部井段地層巖性（見表1）

表1 深部井段地層巖性及描述

伊美爾油田地層壓實(shí)程度高，巖性可鉆性差，三疊二疊系地層較為復(fù)雜，巖性變化大，泥巖水敏性強(qiáng)，易形成縮徑井眼及剝蝕掉塊，儲(chǔ)層灰?guī)r井段易粘卡。

1.2 鄰井資料調(diào)研（見表2）

伊美爾區(qū)塊四開井段分別應(yīng)用過欠飽和鹽水聚磺鉆井液、KCl聚磺鉆井液和聚磺鉆井液體系，遇到過各種復(fù)雜，聚磺體系基本能滿足井下需要。復(fù)雜類型主要表現(xiàn)為井塌、起鉆遇阻和卡鉆。

2 MEG仿油基鉆井液技術(shù)調(diào)研[1]

2.1 MEG體系介紹

MEG鉆井液體系是一種無環(huán)境污染的油基鉆井液替代體系，MEG配伍性強(qiáng)，在聚磺鉆井液基礎(chǔ)上加入MEG，即可轉(zhuǎn)化為MEG仿油基聚磺鉆井液。它具有優(yōu)良的抑制性、潤滑性及儲(chǔ)層保護(hù)效果，無熒光，且不影響地質(zhì)錄井等特點(diǎn)，可以有效解決普通水基鉆井液在強(qiáng)水敏頁巖層及大位移井和水平井鉆進(jìn)時(shí)遇到的井壁失穩(wěn)、鉆頭泥包、扭矩增大、鉆具受卡等典型鉆井問題。該鉆井液體系之所以顯示出與油基鉆井液相比擬的優(yōu)良特性，這主要取決于體系中MEG這種水溶性的、帶多羥基的環(huán)狀有機(jī)單體的存在。

表2 油田相鄰井復(fù)雜情況

2.2 MEG特性

MEG的獨(dú)特環(huán)狀結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性，其分子結(jié)構(gòu)上的4個(gè)親水羥基可以吸附在井壁巖石和鉆屑表面，親油的甲氧基朝外，可以在井壁表面形成類似于油包水泥漿那樣的半透膜，因而具有良好的抑制潤滑性和油層保護(hù)效果。

2.3 MEG抑制性（見表3）

表3 頁巖回收率及頁巖線性膨脹實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖1 頁巖膨脹實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)MEG基液抑制性能結(jié)果

由圖1調(diào)研數(shù)據(jù)表明：MEG鉆井液基液具有較強(qiáng)的抑制性能，通過調(diào)節(jié)MEG的濃度，可使其抑制性能強(qiáng)于KCl，更是比兩性離子聚合物鉆井液好很多，這是MEG體系特點(diǎn)之一。

2.4 MEG潤滑性

圖2 MEG鉆井液體系的潤滑性能對(duì)比結(jié)果

由此可以看出：MEG本身以小劑量使用可以作為潤滑劑使用，當(dāng)將MEG配成作為MEG仿油基鉆井液的基液使用時(shí)，其潤滑性將非常突出。

3 MEG仿油基聚磺鉆井液配伍研究

3.1 與現(xiàn)有體系配伍試驗(yàn)

經(jīng)過調(diào)研論證，決定在K124井四開水平段應(yīng)用MEG體系，因此，現(xiàn)場進(jìn)行了聚磺鉆井液與MEG的配伍試驗(yàn)，基漿為該井三開完井鉆井液，基漿配方為：0.7%K-PAM+2%CMC-MV+0.6%PAC-LV+1% KHn+2%SMP-2+5%KCl，坂含35g/L。通過加入不同濃度的MEG，測量全套性能如表3所示。

由表3試驗(yàn)可以看出，MEG與基漿配伍性良好，干加增粘現(xiàn)象不明顯，同時(shí)隨著MEG的加入，濃度達(dá)到5%后，鉆井液泥餅潤滑性能得到很大提高，但pH值有所降低，維護(hù)時(shí)需要加以注意。

3.2 MEG聚磺鉆井液配方確定

根據(jù)技術(shù)調(diào)研與現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果，決定在K124井四開水平段應(yīng)用MEG體系，將三開完井鉆井液轉(zhuǎn)化為MEG仿油基聚磺鉆井液體系，確定MEG加量為7%。

表3 MEG與現(xiàn)場鉆井液配伍試驗(yàn)性能

4 現(xiàn)場應(yīng)用

K-124井是在伊美爾油田KARIMAN區(qū)塊部署的一口定向水平井，244.5mm技套下深3400m，四開采用216mm鉆頭，從3418m開始定向，設(shè)計(jì)井深4323.84m，實(shí)際完鉆井深4368m，裸眼段長968m，水平段長713m（第一次74°穩(wěn)斜點(diǎn)后計(jì)），水平位移850m，最大井斜86°。該井是該油田井深最深、水平段最長的一口井。

該井在四開前按照方案要求，對(duì)三開鉆井液進(jìn)行預(yù)處理，開離心機(jī)盡可能除去多余固相，補(bǔ)充聚磺復(fù)配膠液，加足磺化處理劑，徹底轉(zhuǎn)化為聚磺鉆井液，控制失水在5mL以內(nèi)，調(diào)整密度在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

下入定向鉆具后，通過混合漏斗一次性均勻加入7%MEG，將鉆井液轉(zhuǎn)化為MEG仿油基聚磺鉆井液，鉆進(jìn)過程中，按照等比例原則維護(hù)性能，以0.5%KPAM、2%～3%SMP-2、1.5%KHn、NaOH復(fù)配膠液維護(hù)，每鉆進(jìn)100m補(bǔ)充1.5tMEG，補(bǔ)充消耗，保證潤滑性。其中MEG可以干加也可以通過復(fù)配膠液加入。

完井電測及下套管前，配置1.5%HZN-102+1% GR-1保障液，封閉裸眼井段，保證了傳輸電測和下套管施工的順利。

該井鉆至3645m井斜增至74°，穩(wěn)斜鉆進(jìn)至3781m；增斜至3886m，井斜83°，按照甲方指令，又降井斜鉆至3985m，井斜降至74°，后穩(wěn)斜鉆進(jìn)至4215m，井斜76°；再次增斜鉆進(jìn)至4300m增井斜至85°，最后穩(wěn)斜鉆進(jìn)至完鉆井深4368m，井底井斜86°。定向鉆井過程中，正常起鉆摩阻15～25t，滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)，托壓10～15t，較為明顯，但沒有出現(xiàn)滑動(dòng)鉆進(jìn)過程中的粘卡現(xiàn)象，在整個(gè)四開施工過程中，MEG仿油基聚磺鉆井液性能穩(wěn)定，泥餅?zāi)ψ柘禂?shù)始終保持在1.5°～2°，Kf為0.026～0.0349，表現(xiàn)出了良好的抑制潤滑性和攜帶能力以及抗高溫性能，為整個(gè)定向施工的順利進(jìn)行提供了有力保證，實(shí)現(xiàn)四開井段鉆井安全無復(fù)雜，后續(xù)完井測井下套管均順利完成。MEG仿油基聚磺鉆井液性能如表4所示。

表4 MEG仿油基聚磺鉆井液性能

5 效果評(píng)價(jià)

（1）潤滑抑制劑MEG是一種多功能型處理劑，配伍性極強(qiáng)。抑制性強(qiáng)，鉆屑返出干凈、整齊，包被效果非常好；潤滑性好，鉆井液泥餅?zāi)ψ柘禂?shù)始終保持在最低；此外，在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)MEG還具有較好的輔助降失水效果。

（2）MEG的用量較大，除第一次轉(zhuǎn)化量大時(shí)必須使用混合漏斗干加外，正常維護(hù)時(shí)可以采取干加或與其它處理劑配成膠液2種方式。

（3）MEG會(huì)降低鉆井液的pH值，因此，在干加MEG時(shí)需補(bǔ)充NaOH,以保持鉆井液堿值的穩(wěn)定。

（4）通過該井的試驗(yàn)應(yīng)用，證明了MEG聚磺鉆井液性能穩(wěn)定、維護(hù)簡單，具有良好的潤滑性、抑制性、封堵造壁能力和抗高溫能力，能夠應(yīng)用于深井定向井和水平井的施工。

（5）MEG聚磺鉆井液成本方面，盡管該材料用量大，價(jià)格高，但由于MEG的多功能性，減少了大分子抑制劑、液體潤滑劑的用量，因此，在深井水平井施工中，MEG聚磺鉆井液的費(fèi)用和使用聚磺鉆井液的費(fèi)用大致相當(dāng)，而MEG聚磺鉆井液的應(yīng)用效果更好。

（6）MEG與聚磺鉆井液配合，能抗140℃～150℃高溫，實(shí)際施工中沒有出現(xiàn)高溫碳化的現(xiàn)象。

（7）該井下篩管完井15d后，氣舉試油一次成功，日產(chǎn)150m3，說明MEG鉆井液儲(chǔ)層保護(hù)性能優(yōu)異。

6 結(jié)論與建議

（1）MEG鉆井液體系具有形成半透膜的特性，抑制性能優(yōu)良，配伍性強(qiáng)，適合強(qiáng)水敏性地層鉆進(jìn)，體系中無機(jī)鹽的合理調(diào)配會(huì)增強(qiáng)這種作用。

（2）MEG鉆井液體系潤滑性好，能滿足大斜度井、水平井鉆井對(duì)鉆井液體系潤滑性的要求。

（3）MEG鉆井液體系流變性易調(diào)整、高溫穩(wěn)定性好，易于現(xiàn)場維護(hù)。

（4）現(xiàn)場應(yīng)用表明，與聚磺鉆井液配合，7%MEG的加量，可以很好地滿足定向水平井鉆井施工作業(yè)要求。

（5）MEG鉆井液與磺化瀝青等處理劑相結(jié)合，其儲(chǔ)層保護(hù)效果得到進(jìn)一步加強(qiáng)。

[1]雍富華，熊開俊.MEG鉆井液的研究與應(yīng)用[D].2005.

[2]張琰，陳鑄.MEG鉆井液的實(shí)驗(yàn)研究[J].現(xiàn)代地質(zhì),1998.

[3]徐紹誠，田國興.一種新型MEG鉆井液體系的研究與應(yīng)用[J].中國海上油氣，2006.

[4]巨小龍，丁彤偉，王彬.MEG鉆井液頁巖抑制性研究[J].鉆采工藝，2006.

[5]雍富華，于麗彬，等.MEG鉆井液在吐哈油田小井眼側(cè)鉆井中的應(yīng)用[J].鉆井液與完井液，2006.

TE254

B

1004-5716(2015)12-0038-04

2014-12-26

陳華（1973-），男（漢族），浙江永康人，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事鉆井液技術(shù)研究應(yīng)用與管理工作。