胺基硅醇鉆井液體系的應用

何振奎 劉炳 華松 鄭永超 劉霞（華北石油工程有限公司河南鉆井分公司，河南 南陽 473132）

胺基硅醇鉆井液體系的應用

何振奎 劉炳 華松 鄭永超 劉霞（華北石油工程有限公司河南鉆井分公司，河南 南陽 473132）

泥頁巖是鉆井中遇到的主要地層，抑制泥頁巖造漿、維持泥頁巖井壁穩定是鉆井界永遠的攻關方向。河南油田東部大部分油田古近系廖莊組、核桃園組粘土礦物含量高，其中蒙脫石含量高達40～70%，造漿嚴重，導致鉆井液性能差、井壁不穩定。大分子聚合物抑制包被劑可較好地解決泥頁巖的造漿問題，但是其抑制能力仍然不足。胺基硅醇分子量小，分子中含有硅羥基，能有效抑制泥頁巖水化、分散、膨脹和造漿，將基引入河南油田鉆井液體系中，形成直井定向井、水平井2套體系，現場應用6口井，性能穩定，沒有由于造漿而外排鉆井液，沒有掏罐；井徑擴大率小，井徑規則，起下鉆、電測、下套管通暢。

胺基硅醇粘土礦物造漿抑制；井徑擴大率鉆井液排放量；鉆井液直接成本；胺基硅醇；鉆井液；應用

1 胺基硅醇鉆井液體系構建

在各區塊鉆井液體系（直井、定向井、大斜度井、水平井）配方基礎上引入胺基硅醇形成不同區塊不同井型的胺基硅醇鉆井液體系。經一系列室內實驗，主要成分優選結果如下：

胺基硅醇加量優選：結合抑制效果及成本，優選加量0.5-0.8%。

包被劑優選：優選0.3%KPAM作為體系的大分子包被劑。

膨潤土加量優選：膨潤土加量達到4%時，可以滿足流變性要求。

降濾失劑優選：采用2%OSAM-K作為優化配方的降濾失劑。

防塌封堵劑優選：結合API和HTHP濾失量及砂床實驗，2%SFT效果最好，作為防塌封堵劑。

形成如下體系配方：

直井/定向井配方1：4%土漿+0.2%NaOH+0.3%KPAM+2% OSAM-K+2%SFT

+0.5%AGC-HN+1%ZRH-2

大斜度/水平井配方2：4%土漿+0.2%NaOH+0.3%KPAM+ 2%OSAM-K+3%SFT

+6-8%白油+0.2%SP-80+2%ZRH-2+0.5%AGC-HN

2 胺基硅醇鉆井液體系性能評價

2.1 基本性能

數據表明，引入胺基硅醇AGC-HN后，鉆井液具有良好的流變性和濾失造壁性。

2.2 抗鉆屑污染能力評價

數據表明，隨著鉆屑的增加，AGC-HN體系的粘切逐漸增加，但上升幅度較小，流變性能較穩定。當鉆屑加量為5%時，動切力YP上漲率為13%；鉆屑加量為25%時，體系動切力YP上漲率達47.69%。因此體系可抗鉆屑25%，有效抑制的水化造漿，抑制性好，抗劣質固相污染能力強。

2.3 胺基硅醇鉆井液體系性能綜合評價結果

胺基硅醇鉆井液體系性能綜合評價結果表明，鉆井液堵封能力強，高溫高壓濾失量11ml，鉆井液頁巖滾動回收率達86.9%，16h膨脹率只有8.07%，說明抑制能力強。滲透率恢復值85.7%，儲層保護效果好。

3 應用效果

現場試驗6口井，試驗井與鄰井井徑擴大率、鉆井周期對比可知，胺基硅醇顯著提高鉆井液的抑制性，井壁穩定，井眼規則，平均井徑擴大率在0.48%-3.53%左右，起下鉆通井順暢，電測順利，下套管一次到位。另外試驗井除1口井掏了一次錐形罐外，其余3口井均未陶罐，有效減少了鉆井液的外排量，減輕了環保壓力；在井型、井深基本相同的情況下，鉆井周期大大縮短。

4 鉆井液維護處理

4.1 一開井段（0-301m）

開鉆前配膨潤土漿60m3，循環罐中加入清水和0.3%的純堿，然后在攪拌下通過配漿漏斗加入6%～7%的膨潤土，攪拌預水化24h以上備用。

鉆井液性能：密度1.06-1.10g/cm3，粘度45-60s。

完鉆后大排量洗井，充分循環鉆井液使含砂量降至0.5%以下，振動篩基本無砂時，進行短起下鉆作業。

短起下后再充分循環2周～3周，用高粘度鉆井液清掃井眼，確保下套管順利。

4.2 二開井段（直井或直井段）：胺基硅醇強抑制不分散體系

施工難點：上部地層造漿嚴重，極易膨脹縮徑造成起下鉆困難，開鉆前將大分子量提高至0.2%-0.3%，胺基硅醇含量加至0.5%。

配方：4%土漿+0.2%Na2CO3+0.3%KPAM+2%OSAM-K+2% SFT+1%ZRH-2+0.5%AGC-HN+（定向段：+6-8%白油+0.2% SP-80）

維護措施：

（1）一開固井后，使用清水和稀膠液沖稀循環罐內老漿，降低膨潤土含量至30g/L左右，并加入0.4t純堿防止水泥污染，進行掃塞作業。掃塞結束后，徹底清理循環系統泥砂，將鉆井液中加入KPAM、OSAM-K調整鉆井液性能：控制鉆井液粘度在35s～40s之間，密度在1.01～1.05g/cm3開始二開鉆進。

（2）鉆進過程中，將各種處理劑按配方比例配成膠液，以細水長流的方式加入，補充泥漿消耗量。采用0.15-0.3%的KPAM膠液維護，提高鉆井液體系的抑制能力；同時，補加有機硅腐植酸鉀降低鉆井液濾失量，控制失水在5ml以內。

5 結語

研制的胺基硅醇強抑制對鉆井液的流變性和濾失量均無明顯影響。AGC-HN體系具有優異的抗污染能力（抗鉆屑污染達25%）和儲層保護效果（滲透率恢復值達到85%）。形成適用于東部油田直井定向井、大斜度水平井胺基硅醇鉆井液體系配方。現場使用6口井，結果表明：胺基硅醇體系抑制性強，返出鉆屑完整，無糊篩現象；改變了由于地層造漿、頻繁掏罐、排放泥漿的現象，減少了泥漿排放量，降低了工人勞動強度。與鄰井相比，井徑平均擴大率小，井眼規則，起下鉆、電測、下套管順利，井下安全且有利于提高固井。

[1]胡友鄰,岳前升,等.BZ29-4S油田軟泥巖鉆井液技術研究.石油天然氣學報,2012,10.

[2]劉曉棟,王宇賓,等.活性泥頁巖鉆井液技術研究與應用.石油鉆采工藝.2011,33.

何振奎，（1959-）甘肅古浪人，高級工程師，華北石油工程有限公司鉆井工程專家。一直從事鉆井液技術研究、新技術推廣工作及鉆井液現場施工。