石蠟乳液潤滑劑在江蘇油田鉆井中的應用

何竹梅 薛 蕓 曾甘林 徐 浩

(中國石化江蘇油田分公司 石油工程技術研究院，江蘇 揚州 225009)

江蘇油田地處長江中下游地區(qū)，長江、淮河入?？诟浇?，油區(qū)內(nèi)河流眾多，人口稠密，環(huán)境保護要求苛刻。受地面條件限制，江蘇油田定向井、水平井較多，所占比例高達98%。目前，江蘇油田鉆井所用無毒潤滑劑的性能不能滿足大斜度井、水平井的施工需要，均使用原油作為鉆井液潤滑劑，且含量大于10%，年消耗原油1 000 t以上，2007、2008年均高達1 630 t，該類井產(chǎn)生的鉆井廢棄物毒性大，環(huán)保壓力大，已成為非常突出的問題。

通過調(diào)研得知：石蠟乳液(RHJ-1)具有良好的潤滑性能和保護儲層效果，并兼有較強的防塌抑制性能，對環(huán)境無影響[1]，在石油領域中的應用正逐漸成為熱點[2]。2008年，筆者開展了石蠟乳液潤滑劑在江蘇油田鉆井中的應用研究，以滿足江蘇油田日益緊迫的環(huán)保和節(jié)能降耗要求，以及快速發(fā)展的鉆井工程和油氣層保護的技術需求。

1 室內(nèi)試驗

1.1 RHJ1的潤滑性能評價

通過極壓潤滑儀，測量5%膨潤土漿中加入同濃度不同潤滑劑試樣后的潤滑系數(shù)，并計算其潤滑系數(shù)降低率，以評價其潤滑性能，結(jié)果見表1。

表1 潤滑性能對比

由表1可知，在常溫下，RHJ-1的潤滑性能較原油、多元醇FXRH、植物油KD-21C好。

1.2 RHJ1加量篩選

在5%膨潤土漿中依次加入1%、2%、3%和4%的RHJ-1，高速攪拌10 min后，使用極壓潤滑儀，在常溫下測量試樣的潤滑系數(shù)；再將試樣在120 ℃下熱滾16 h后測量試樣的潤滑系數(shù)，評價其抗溫性能，結(jié)果見表2。

表2 RHJ1加量篩選

由表2可知，RHJ-1加量在1%～2%之間時，鉆井液具有較好的降摩阻效果，抗溫達120 ℃。

1.3 RHJ1與聚合物鉆井液的配伍性

在室內(nèi)配制的基漿中分別加入0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的RHJ-1，測試其性能，以考察RHJ-1與聚合物鉆井液的配伍性，結(jié)果見表3。

由表3可知，RHJ-1對聚合物鉆井液的流變性能影響小，隨著加量的增加，動塑比增大，提高了鉆井液攜巖能力，表明RHJ-1與聚合物鉆井液的配伍性好。

表3 RHJ1與聚合物鉆井液的配伍性

另外，取SX14井1 780 m的井漿(定向前)，加入3.0%的 RHJ-1，攪拌均勻后，測其常溫下的性能，以考察 RHJ-1 與聚合物井漿的配伍性，結(jié)果見表4。

表4 RHJ1 與聚合物井漿的配伍性

由表4可知，RHJ-1與聚合物井漿的配伍性好。

1.4 儲層保護評價

用Bao1井儲層(井深2 485.48 m)巖心，采用JHMD-Ⅱ高溫高壓動態(tài)損害評價儀，在溫度60 ℃左右、損害壓差3.5 MPa、損害速梯200 s-1條件下，按照動態(tài)損害評價步驟，測定加入不同鉆井液的巖心滲透率恢復率，以評價石蠟乳液鉆井液的儲層保護效果，結(jié)果見表5。

由表5可知，石蠟乳液鉆井液的天然巖心滲透率恢復率高達83.40%，儲層保護效果好。

表5 儲層污染程度評價結(jié)果

1.5 表面張力

在60 ℃恒溫下，用TX500C全量程界面張力測量儀測定1%RHJ-1 水溶液、石蠟乳液鉆井液濾液、聚合醇鉆井液濾液、清水的表面張力，結(jié)果見表6。

表6 表面張力試驗結(jié)果

由表6可知，清水加入1%RHJ-1后表面張力降低近50%，石蠟乳液鉆井液的表面張力明顯小于聚合醇鉆井液。這表明，石蠟乳液鉆井液能減小毛管阻力，濾液易于返排，能降低水鎖損害。

1.6 熒光級別

取石蠟乳液鉆井液0.5 g用50 mL氯仿溶解，搖晃均勻靜置12 h，萃取5 mL溶液直照，其熒光級別為3級，熒光級別低，符合地質(zhì)錄井要求。

2 現(xiàn)場應用與效果評價

2.1 現(xiàn)場應用

石蠟乳液潤滑劑在江蘇水網(wǎng)密布區(qū)的高集、閔橋等油田的11口井中成功應用，表7為11口應用井的基本情況，表8為M40-20試驗井儲層的測試情況。

表7 石蠟乳液潤滑劑應用井的基本情況

表8 M4020試驗井儲層測試數(shù)據(jù)

下面以G6P3井為例，介紹石蠟乳液潤滑劑在江蘇油田鉆井中的應用。

G6P3井位于高集構(gòu)造中部的高部位，井身結(jié)構(gòu)為φ444.5 mm鉆頭×76.00 m(φ339.7 mm套管×75.15 m)+φ311.1 mm鉆頭×599.46 m(φ244.5 mm×596.14 m)+φ215.9 mm鉆頭×2 345 m(φ139.7 mm套管×2 341.02 m)，水平段長415 m，最大井斜角83.1°；目的層位E1f1，中低孔-中滲，中偏強水敏儲層。井場位于江蘇省金湖縣境內(nèi)的洪澤湖與淮河入江的泄洪道內(nèi)，環(huán)保要求苛刻。根據(jù)G6P3井地理環(huán)境和儲層特點以及井眼軌跡的特殊性，結(jié)合室內(nèi)試驗，決定選用對環(huán)境無影響，具有突出潤滑和保護油氣層功能的石蠟乳液潤滑劑替代原油潤滑劑，以滿足該井安全鉆井和保護儲層、保護環(huán)境的需要。

在井深1 500 m定向前，清除循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的沉砂，降低鉆井液中的劣質(zhì)固相，定向成功后，加入0.5 t石蠟乳液，鉆井過程中每鉆進50～100 m，添加約0.5 t RHJ-1，井斜角小于64°時，RHJ-1含量達2%，井斜角為64.0°～83.1°時，RHJ-1含量達3%，泥餅黏滯系數(shù)均在0.1以下，鉆具提升摩阻15～60 kN，鉆井液表現(xiàn)出良好的潤滑性和流變性能，全井作業(yè)順利。RHJ-1加入前后的鉆井液性能見表9。

表9 石蠟乳液潤滑劑加入前后的鉆井液性能

由表9可知，加入RHJ-1前后鉆井液性能穩(wěn)定。

2.2 效果評價

11口應用井的鉆井過程均順利，起下鉆順暢，未發(fā)生一例與鉆井液性能有關的鉆井事故，鉆井周期、完井周期以及機械鉆速好于預期指標，復雜時效1.1%，低于近三年(2006、2007和2008年)的平均復雜時效(1.5%)，降低率達26.7%；試驗井M40-20井的表皮系數(shù)為-0.55，儲層處于超完善狀態(tài)，G6P3井初期產(chǎn)油量15.3 t，是該區(qū)G6P1井初期產(chǎn)油量的3倍，也是同區(qū)平均產(chǎn)油量的4～5倍，表現(xiàn)出良好的油氣層保護效果。另外，應用井共節(jié)約原油150 t多，累計控制有害鉆井廢棄物產(chǎn)生量超過5 000 m3，取得了良好的節(jié)能減排效果。

3 結(jié)論與認識

1) 石蠟乳液潤滑性突出，與聚合物鉆井液配伍性好，抗溫穩(wěn)定性好，能增強鉆井液體系的攜巖能力，是一種性能良好的多功能鉆井液處理劑。

2) 石蠟乳液用量少，作用時間長，鉆井液性能穩(wěn)定，維護簡單。但現(xiàn)場使用時應以“少食多餐”方式加入，避免鉆井液起泡和增黏現(xiàn)象的發(fā)生。

3) 石蠟乳液潤滑劑熒光級別低，不影響地質(zhì)錄井，在預探井中可以推廣應用。

4) 石蠟乳液潤滑劑在11口定向井、水平井中試用，節(jié)約原油150 t多，控制了有害鉆井廢棄物的產(chǎn)生量，達到了節(jié)能減排、保護環(huán)境的目的。

參 考 文 獻

[1] 王寶峰，張裕丁，孫德軍.乳化石蠟的研制及應用[J].山東化工，2004，33(2)：14-17.

[2] 藍強，蘇長明，劉偉榮，等.乳液和乳化技術及其在鉆井液完井液中的應用[J].鉆井液與完井液，2006，23(2)：61-68.