復合鹽強抑制強封堵鉆井液在邵家油田的研究與應用

王勁松 張國強

摘要：邵家潛山披覆構造帶位于濟陽坳陷沾化凹陷義南第二潛山帶，該區塊長久以來使用聚合物鉆井液體系，存在井壁失穩、起下鉆阻卡、滲透性漏、電測阻卡等難題，給施工帶來風險。為解決這些問題，提高井壁的承壓能力，保證井下安全，創新性的研究了復合鹽強抑制強封堵鉆井液體系，并在SGX201井成功應用，取得了良好的應用效果，為該區域以及區域強水敏性地層的鉆井液施工提供了技術借鑒。

關鍵詞：邵家油田;復合鹽;強封堵;井壁穩定

1 邵家油田鉆井液面臨的主要問題

1.1 地層復雜

邵家油田沙河街組與二疊系含有大量強水敏性地層，沙四段與古生界存在灰巖，同時存在鹽膏層，會對鉆井液造成嚴重污染，使濾失量增加，流動性變差，嚴重時可能導致井壁失穩、起下鉆阻卡，且污染后的鉆井液難以調整，恢復原有性能難度較大。

1.2聚合物鉆井液體系難以滿足施工要求

聚合物鉆井液體系在井壁穩定、防止漏失、抗鹽膏污染等方面仍存在些許不足。高滲透性的砂巖、裂縫性的灰巖與活躍的油氣顯示導致該區域施工的多口井發生滲透性漏失，占施工井總數的16%。抗鹽膏污染及抗高溫能力差，是常規聚合物鉆井液體系長久以來一直面臨的難題;聚合物鉆井液體系難以抑制泥巖的水化分散，導致鉆井液中的固相含量、黏切偏高，亞微米顆粒所占的比例大幅增大，嚴重影響機械鉆速的提升。

2 強抑制復合鹽強封堵鉆井液體系的基本性能與配方

復合鹽主要是指NaCl與KCl，NaCl能夠降低鉆井液濾液中水的活度，阻止自由水向粘土晶層間運移，從而降低泥巖的滲透水化分散的可能;KCl除了能降低濾液活度以及壓縮粘土水化雙電層之外，K+還能夠與粘土間的陽離子發生離子交換吸附，起到晶格固定作用[1] ，使泥巖中的膨脹性粘土轉變為非膨脹性粘土，從而起到抑制粘土水化膨脹，達到穩定井壁的目的。

胺基聚醇中的胺基同樣可以通過離子交換吸附進入粘土晶層間，使其緊密的結合在一起，大大降低了粘土顆粒的水化分散趨勢[1] ;超細碳酸鈣、鉆井液用白瀝青、隨鉆堵漏劑做為封堵劑，對地層微裂縫進行封堵。通過室內試驗，確定了復合鹽強抑制強封堵鉆井液的配方。

3.鉆井液性能的室內評價

實驗室配制評價用鉆井液配方：4%膨潤土漿+0.3%天然高分子包被絮凝劑+5%氯化鈉+7%氯化鉀+0.5%胺基聚醇+3%超細碳酸鈣+2.5%鉆井液用白瀝青防塌劑+0.5%隨鉆堵漏劑+0.5%磺酸鹽共聚物降濾失劑+3%磺甲基酚醛樹脂+3%磺化褐煤+3%鉆井液用油基潤滑劑-2。

3.1 高溫穩定性評價

對鉆井液分別在室溫（20℃）、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃老化16小時后，測其性能，由試驗可知，復合鹽強抑制強封堵鉆井液體系在120℃以內，性能隨溫度的升高有所提升，超過120℃后，鉆井液中的部分高分子聚合物的分子鏈發生斷裂，使少量處理劑失效，但鉆井液性能并未見明顯惡化。可見，復合鹽強抑制強封堵鉆井液體系能夠在120℃左右達到最佳性能，并在140℃的高溫環境下保持穩定的性能，能夠滿足垂深達3500m至4500m施工井的鉆井液施工任務。

3.2 抗鉆屑污染性評價

使用巖屑為SGX201井沙一段灰色泥巖、油泥巖、油頁巖的混合鉆屑，分別混入0%、1%、3%、5%、7%的鉆屑，在120℃老化16小時，進行評價，當鉆屑含量在1%時，鉆井液的粘切不但未增加，反而略有降低;當鉆屑含量達到3%時，鉆井液的流變性能與未受鉆屑污染時相當，僅濾失量與摩阻系數略有增加，但仍能夠保持在較低的范圍內;當巖屑含量超過3%后，隨著鉆井液中固相含量的增加，鉆井液的動速比提高，流變性變差，濾失量與摩阻系數急劇升高。可見，復合鹽強抑制鉆井液體系對巖屑的分散具有較強的抑制性，能夠有效抵抗5%左右的巖屑污染。

4.現場應用效果

SGX201井在2340-3940m井段應用了復合鹽強抑制強封堵鉆井液體系，在提高鉆井液抑制性、穩定井壁、抗污染、提高井壁承壓能力等方面體現出了十分優異的性能，鉆井液抑制能力強，井眼通暢、起下鉆順利，井壁承壓能力切實得到提高，井徑規則、井身質量高，機械鉆速高，抗污染能力強，潤滑性、流變性、抗高溫能力強。

5 結論

1）復合鹽強抑制強封堵鉆井液體系通過電化學抑制、改變井壁潤濕狀態、封堵地層孔隙等途徑，達到抑制泥巖水化分散、封堵地層孔隙微裂縫的目的。

2）經室內試驗研究，復合鹽強抑制強封堵鉆井液體系具有良好的抗高溫抗鉆屑穩定性，在140℃的條件下能保持較穩定的鉆井液性能;能抗3%左右的鉆屑污染，并能有效的減少對地層的滲透深度。

3）復合鹽強抑制強封堵鉆井液體系在SGX201井成功獲得應用，其強抑制性提高了井壁的穩定性與承壓能力，在油氣層與鹽膏層井段體現了良好的抗污染能力，高溫穩定性強，所鉆井眼規則、井身質量優，機械鉆速高，鉆井周期短，保障了井下安全，為該區域以及區域強水敏性地層的鉆井液施工提供了技術借鑒。

參考文獻：

[1] 鄢捷年.鉆井液工藝學.東營：中國石油大學出版社，2012.8

[2] 宋兆輝.復合鹽飽和鹽水鉆井液在利97井中的應用[J].中外能源，2011，16（2）：66-69.

[3] 蒲曉琳，雷剛，羅興樹，等.鉆井液隔離膜理論與成膜鉆井液研究[J].鉆井液與完井液，2005，22（6）：1-4

（作者單位：中石化勝利石油工程公司渤海鉆井總公司）