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(qū)塊長久以來使用聚合物鉆井液體系，存在井壁失穩(wěn)、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(chuàng)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(qū)域以及區(qū)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(wěn)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?guī)r，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(wěn)、起下鉆阻卡，且污染后的鉆井液難以調(diào)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(wěn)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?guī)r與活躍的油氣顯示導致該區(qū)域施工的多口井發(fā)生滲透性漏失，占施工井總數(shù)的16%?？果}膏污染及抗高溫能力差，是常規(guī)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(fā)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(zhuǎn)變?yōu)榉桥蛎浶哉惩粒瑥亩鸬揭种普惩了蛎洠_到穩(wěn)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(nèi)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(nèi)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(wěn)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(nèi)，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(fā)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(huán)境下保持穩(wěn)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(shù)略有增加，但仍能夠保持在較低的范圍內(nèi);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(shù)急劇升高?？梢姡瑥秃消}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(xiàn)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(wěn)定井壁、抗污染、提高井壁承壓能力等方面體現(xiàn)出了十分優(yōu)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(guī)則、井身質(zhì)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(tài)、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(jīng)室內(nèi)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(wěn)定性，在140℃的條件下能保持較穩(wěn)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(wěn)定性與承壓能力，在油氣層與鹽膏層井段體現(xiàn)了良好的抗污染能力，高溫穩(wěn)定性強，所鉆井眼規(guī)則、井身質(zhì)量優(yōu)，機械鉆速高，鉆井周期短，保障了井下安全，為該區(qū)域以及區(qū)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）