聚束鉆井液體系在金龍39井的現場應用

郭沫 劉鋒 張世攀

摘 要：由我公司在新疆油田現場應用的聚束鉆井液，主要是針對新疆克拉瑪依金龍區(qū)塊39井鉆井特點，通過增加抗高溫處理劑及其他相關處理劑，在KCl聚合物泥漿體系基礎上衍生的新型鉆井液體系。

關鍵詞：聚束鉆井液;高抑制性;聚合物;穩(wěn)定性;處理

0 引言

金龍39井位于準噶爾盆地西部隆起中拐凸起金龍30井東烏爾禾組斷層--地層圈閉的一口預探井，對鉆井液的潤滑、抗溫性要求極高;同時由于傳統(tǒng)的鉀鈣基聚磺鉆井液的應用受到限制，加之新疆維吾爾自治區(qū)環(huán)保法規(guī)收緊，對現場使用的鉆井液提出了環(huán)保性上的更高要求，亟需應用環(huán)境友好型鉆井液體系，其應具有無毒、色淺的特性，鉆井液處理劑不含磺與重金屬，并可生物降解。

1 聚束環(huán)保鉆井液體系

1.1 聚束環(huán)保鉆井液作用機理

1.2 聚束環(huán)保鉆井液核心技術

聚束劑：高分子聚合物膠束分子中的疏水基團以類似表面活性劑憎水基團相互聚集形成膠束方式，相互聚集成疏水微區(qū)，導致分子內和分子間締合;分子內締合可增加分子剛性，而分子間締合則可形成連續(xù)的網狀結構;因為這種分子在水溶液中由靜電、氫鍵或范德華力作用而在分子間產生具有一定強度但又可逆的物理締合，形成巨大的三維網狀結構。

2 聚束環(huán)保鉆井液現場應用情況

2.1 二開聚束鉆井液的轉換

①一開固井后，將地面泥漿用車倒走部分一開泥漿，地面保留部分泥漿，地面用水稀釋坂含至20-30g/L，轉漿坂含基礎低點后期抗污染能力好些;②先加入0.2%純堿，0.2%燒堿調節(jié)pH在9-10，攪拌均勻;③順序加入0.5%降濾失劑HFL、0.7%CMC-LV、1.5%降濾失劑HFL-2進行護膠，攪拌均勻;④加入0.8%HMP聚束劑，循環(huán)剪切、攪拌均勻;⑤順序加入12%KCl攪拌均勻;⑥泥漿經過充分循環(huán)剪切3-4周后，根據需要調節(jié)密度;加入0.2%氧化鈣提高防止HCO3-污染能力。

2.2 聚束鉆井液井段維護措施

①土谷魯、頭屯河的大段泥巖質軟、水敏性強，易水化分散和膨脹造漿，引起井壁縮徑和泥漿的坂含上升，增大鉆井液后期流變性控制的難度;西山窯、八道灣砂泥巖互層，同時夾煤層質脆易坍塌需要加強泥漿的封堵;八道灣組煤層及砂礫巖連通性好、烏爾組的裂縫發(fā)育，易發(fā)生井漏;克拉瑪依、烏爾禾組的泥巖以硬脆性泥頁巖為主，其微裂縫發(fā)育、水敏性強易發(fā)生坍塌;②將一開鉆井液用清水和膠液沖稀至坂含20-30g/L，按照轉漿配方和步驟一次加足各種處理劑，調整性能到設計要求范圍后方可二開;③鉆進中以強化體系的抑制能力為主。聚束劑HMP按照1-1.5kg/m進行補充維護，維持其體系具有較強的包被能力，控制巖屑分散;每天根據進尺補充KCl和CaO，控制K+含量在20000-25000mg/L、Ca2+含量在300-600mg/L，使鉆井液具有很強的包被、抑制和抗CO2污染能力;④保證四級固控設備運轉良好，鉆進中要求振動篩（篩布使用80目以上）開動率100%，除泥器運轉時率80%，離心機有效開動率應滿足鉆井液相關的性能要求，以“凈化”保“優(yōu)化”。

3 現場聚束環(huán)保鉆井液性能

見下表。

4 電測井徑曲線

從井徑曲線圖可以看出，在下部井段3030-3090m的平均井徑擴大率為20%。鉆硬脆性泥巖前需要根據鄰井密度使用情況逐漸提高泥漿的密度，建立力學平衡;強化封堵，減少壓力傳遞，穩(wěn)定井壁。

5 認識及建議

通過聚束環(huán)保鉆井液在金龍39井二開的現場應用可看出該體系的環(huán)保性能好、性能穩(wěn)定，整口井的鉆時比較快，地層可鉆性好，表現出的特點如下：

①聚束環(huán)保鉆井液以天然材料改性為主，具有無毒、可生物降解、同時材料顏色較淺的特點，具有較好的環(huán)保特性和有利于錄井顯示的發(fā)現;②聚束環(huán)保鉆井液通過將HMP和KCl配合，進一步增強了體系的包被抑制能力，性能穩(wěn)定，具有較好的攜巖能力;③聚束鉆井液具有較好的封堵防塌能力和潤滑能力;④聚束環(huán)保鉆井液因具有低坂含、強包被抑制特性，體系中含有較少的亞微米固相顆粒，有利于機械鉆速提高;⑤配制和維護工藝流程便捷，便于現場操作，具有較好的抗鈣、抗鹽污染能力;⑥該體系使用的是天然改性材料，對鉆井液的pH要求較嚴格（9.5-10），pH偏低（若達到7-8）材料易出現生物降解，導致性能變差的現象出現。

建議：針對不同區(qū)塊儲層特點，優(yōu)化鉆井液體系配方，降低成本的同時，提高體系的針對性，形成不同區(qū)塊聚束環(huán)保鉆井液體系。

作者簡介：

郭沫（1991- ）男，漢族，陜西白水，本科，助理工程師，研究方向：石油工程 鉆井液技術服務。