無固相聚合物體系泥漿在艾哈代布油田ADRu3-3-2H井應用

王明國

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術研究院，黑龍江大慶163413）

1 無固相聚合物體系泥漿使用前提

當前采用的磺化聚合物鉆井液體系已經考慮過儲層保護問題，而且在之前已經完鉆的各井中，四開泥漿已經從以下幾個方面解決：①控制鉆井液體系低濾失量，儲層鉆進時瞬時失水小，形成泥餅時間短；②采用屏蔽暫堵技術措施，使用超級碳酸鈣作為加重材料，該暫堵材料加入鉆井液中可以降低鉆井液失水，有利于形成致密堅韌的泥餅，并且該暫堵材料可以在酸化作業時被酸化溶解，解除暫堵；③近平衡鉆井，降低鉆井液密度，合理控制壓差，在保證井下安全的情況下，盡可能降低鉆井液密度；④清潔降低固相，充分利用固控設備降低固相含量，降低固相對孔喉通道的堵塞幾率等。

然而，隨著儲層開采，壓力隨之下降，以上措施已經無法滿足要求，需要尋找更加有利于保護儲層的泥漿體系，因此我們選擇使用無固相聚合物體系泥漿。選擇該泥漿體系主要出于以下幾點考慮：①減少體系中離子型處理劑的使用，采用中小分子的聚合物類處理劑，降低體系的礦化度，避免由于高礦化度與地層水礦化度不配伍而造成的化學沉淀傷害；②采用中小分子的聚合物處理劑，即可以保證對地層巖屑的包被、抑制，又可以降低失水，同時還能減少由于大分子聚合物產生的交聯膠團造成的儲層傷害；③不使用土粉配漿，降低了體系中的固相含量，避免固相顆粒堵塞孔喉造成的傷害；④采用暫堵性材料控制鉆井液的密度，降低失水，屏蔽有害固相侵入儲層。

2 ADRu3-3-2H井地質情況及工程簡介

ADRu3-3-2H井位于伊拉克艾哈代布油田AD1區塊，該井設計井深4269.74m，井身結構為四開井，三開為定向造斜井段，四開為目的層水平井段。該井水平段設計長度為997.74m，在艾哈代布油田內屬于大位移水平井。該井的目的層位為Rumaila2b-L2，垂深2620m左右，主要巖性以灰巖為主。

3 無固相聚合物體系實驗室配方及數據

艾哈代布油田目前使用的鉆井體系主要是磺化聚合物鉆井液體系，因此，無固相聚合物體系鉆井液主要還是保持現有體系主聚物不變，取消使用土粉配漿、減少或不使用磺化處理劑材料，增加使用小分子或中分子的處理劑產品。

（1）增粘劑（流型調節劑）：高聚物、生物聚合物；通過使用增粘劑或流型調節劑來調整鉆井液體系的流變性，使鉆井液體系具有良好地懸浮能力和攜巖能力，保證井眼清潔，避免形成巖屑床。

（2）防塌降濾失劑：聚陰離子纖維素（低粘）（白色粉末）、聚合鋁防塌降濾失劑（黑褐色粉末）、聚合物降濾失劑（白色粉末）等；無固相鉆井液體系由于不使用膨潤土，配漿時鉆井液的濾失控制存在一定的難度，因此選用中小分子的聚合物降濾失劑并輔以一定量的超細碳酸鈣來降低泥漿體系的濾失量，也就是減少濾液侵入儲層深部，減少了對儲層的傷害。

（3）加重劑：在鉆井液密度達不到設計要求時、出現井控風險或發生井壁失穩時，采用超細碳酸鈣進行加重；使用超細碳酸鈣加重是由于超細碳酸鈣可溶于酸，國內外多將超細碳酸鈣作為儲層暫堵劑使用，由超細碳酸鈣暫時堵塞儲層孔喉阻止濾液及有害固相進一步浸入儲層深部從而起到保護儲層的目的，在后期進行酸化壓裂時將超細碳酸鈣溶解，打開通道實現解堵。

根據以上材料使用原則要求，實驗室進行試驗，最后確定鉆井液體系配方如下：

H2O+0.05%～0.15%氫氧化鉀+0.1%～0.3%聚合物包被劑+1.0%～2.0%聚合物降濾失劑+1.0%～2.0%聚陰離子纖維素（低粘）+3.0%～6.0%聚合鋁防塌降濾失劑+0.2%～0.5%生物聚合物+3.0%～6.0%潤滑劑(潤滑)+碳酸鈣(加重)。

日常維護處理膠液配方：

降濾失膠液：H2O+0.05%氫氧化鉀+5%聚合物降濾失劑+5%聚陰離子纖維素（低粘）+10.0%聚合鋁防塌降濾失劑。

調節流型膠液：H2O+0.05%氫氧化鉀+15.0%聚合鋁防塌降濾失劑

實驗室內主要性能參數如表1所示。

表1中試驗數據可以看出，新配的無固相泥漿，在加入一定量潤滑劑后，摩阻系數明顯降低，其他性能沒有明顯變化；在進行100℃高溫老化20h后，粘度、切力稍微有所降低，但是不會對攜巖能力造成影響，同時HTHP失水復合要求。

表1 室內主要性能參數

4 無固相聚合物在ADRu3-3-2H井使用情況

4.1 配漿情況

按照實驗室配方，結合現場泥漿配制后性能，對部分泥漿材料用量進行微調，最終得出現場具體配方以及現場測試性能如下：

200m3H2O+0.15%氫氧化鉀+0.1%聚合物包被劑+0.7%聚合物降濾失劑+0.5%聚陰離子纖維素（低粘）+6.0%聚合鋁防塌降濾失劑。

密度1.03g/cm3；粘度51s；失水3.6mL；pH=9；含砂0.05%；MBT=0g/L；六速：72/46，34/21,3/2;Gel∶0.5/L；PV=26，YP=10；Kf=0.0437。

4.2 日常維護情況

該井為四開井眼段，正常鉆進過程中，日消耗泥漿大約在20～30m3左右。基本配方為H2O+0.05%氫氧化鉀+5%聚合物降濾失劑+5%聚陰離子纖維素（低粘）+10.0%聚合鋁防塌降濾失劑，根據基本配方，現場主要維護以聚合物降濾失劑、聚陰離子纖維素（低粘）膠液配合聚合鋁防塌降濾失劑膠液搭配使用。含量以基本配方為基礎，根據泥漿具體性能進行適當調整。泥漿粘度過高時，適當減少聚合物降濾失劑、聚陰離子纖維素（低粘）膠液濃度，增大聚合鋁防塌降濾失劑膠液使用量；如果泥漿失水增大，可以根據泥漿粘度情況，適當增加聚合物降濾失劑、聚陰離子纖維素（低粘）膠液濃度。同時根據實驗室測得泥漿性能判斷泥漿切力是否足夠，不足時可以使用少量生物聚合物調整泥漿，控制泥漿良好的懸浮攜砂能力。

4.3 使用效果

該井四開期間振動篩使用了230目振動篩布，從振動篩面觀察，巖屑返出正常，且巖屑顆粒均勻。為了能夠更好地對比鉆進期間該無固相泥漿體系的攜砂能力，我們前后觀察對比了不同井深振動篩面的返砂情況。在3500m井深段（水平段已經完成300m左右）和4000m井深段（水平段已經完成800m左右），振動篩面的返砂情況基本一致，錄井撈取的砂樣，觀察巖屑顆粒大小幾乎一致。眾所周知，隨著水平段逐漸加長，如果泥漿攜砂性不好，巖屑被鉆具研磨的幾率也就增加，這樣巖屑可能會被研磨的越來越細，進而進入泥漿中，導致泥漿固相含量增加，密度增高。然而，該井四開水平段3500m和4000m返出的巖屑的形狀基本保持一致，這說明了該泥漿體系的攜屑能力良好，可以及時將鉆頭新鉆的巖屑帶出井眼，降低了巖屑被鉆具多次研磨的幾率，從而降低了泥漿有害固相的增加，同時也降低了泥漿固相含量的增加對摩擦阻力的影響。

圖1為ADRu3-3-2H井四開測井數據，根據數據顯示，該井眼井徑比較規則，平均井徑大小基本在6.2～6.3inc周圍，根據測井數據最終計算平均井徑擴大率為4.67%。

表2 ADRu3-3-2H井四開泥漿性能

4.4 鉆進期間泥漿性能

表2中數據為ADRu3-3-2H井四開鉆進期間不同井深時泥漿性能。

從表2中的數據可以看出，該泥漿在四開鉆進期間，性能穩定，各項達標，均在設計要求范圍內。雖然為無固相泥漿體系，沒有膨潤土在泥漿體系中形成基本骨架，但是在日常實驗中測得泥漿形成的泥餅，致密堅韌，濾失量達標，完全滿足現場要求。

5 結論

艾哈代布區塊，大位移水平井已經成功完成多口井，但是由于使用的磺化體系泥漿導致油層污染，因此不得不重新尋找可代替磺化泥漿的新泥漿體系。無固相聚合物體系泥漿在ADRu3-3-2H井從應用的情況來看，該體系泥漿性能穩定、潤滑性好，攜砂能力強，能夠滿足鉆井施工要求。對于油層保護方面來講，雖然從鉆井方面無法得知，但是理論上無固相聚合物體系泥漿與磺化泥漿體系相比還是具有一定的優勢的。