無固相有機鹽鉆完井液在克拉美麗氣田的應用

趙利，尹照強，李競，余加水 李春祥，余進，劉學斌（ 中石油西部鉆探工程有限公司，新疆 烏魯木齊830000）

克拉美麗氣田位于準噶爾盆地陸梁隆起滴南凸起，主要儲層為梧桐溝組和巴山組油氣藏。該氣田是準噶爾盆地第一個1000×108m3規(guī)模的大氣田，儲量達到1033×108m3?？死利悮馓锏貙訕嬙鞆碗s，上部地層膠結疏松、地層壓力因數低，易發(fā)生井漏、縮徑；下部三疊系及二疊系裂縫發(fā)育易漏失，壓力因數較高，存在異常高壓，溢流風險較大。該井區(qū)原設計二開、三開均采用鉀鈣基鉆井完井液體系，鉆井施工中除發(fā)生井漏和溢流等復雜情況外，三開施工中鉆井液易受地層流體污染，造成鉆井液流變性及失水等性能發(fā)生變化，影響鉆井提速和油氣層保護。針對該區(qū)施工難題優(yōu)選出了無固相有機鹽鉆井液體系，通過現場應用較好解決了克拉美麗氣田鉆井施工中的技術難題。

1 鉆井液體系優(yōu)選

根據克拉美麗氣田的地層特征、施工技術難題及儲層保護要求，鉆井液必須具有較強的抑制性能、較好的抗污染性能、較低的固相含量及黏度、較高的礦化度。有機鹽與普通鉆井液相比具有以下特點：①體系濾液具有較低的活度，抑制性強，有利于井壁穩(wěn)定及鉆屑、黏土的不分散；②固相含量低，流變性好；③濾失造性好；④抗污染能力強；⑤抗溫能力強；⑥保護儲層效果好；⑦對金屬無腐蝕，對環(huán)境無污染。

由于鉆井液各添加劑在水中的質量濃度較高，活度也較高，使得鉆井液中水的活度降低，相應的水化應力減小。不同種類鹽及處理劑的飽和溶液中的活度值見表1。

由表1可知加重劑Weigh2、OS－100飽和溶液的活度值極小，因此在有機鹽鉆井液中，井壁、鉆屑、黏土顆粒的水化應力比在其他鉆井液中小得多，其結果是在有機鹽鉆井液中，井壁穩(wěn)定，鉆屑、黏土不分散、不膨脹。另外由于鉆井液中水的活度遠比巖石中水的活度小得多，巖石中的水將滲流入鉆井液，鉆井液中的水不會滲流入巖石，這有利于井壁穩(wěn)定及鉆屑、黏土的不分散。

因此鉆井液體系選用加重劑 Weigh2和OS－100，減少固相損害，改變?yōu)V液性質，降低體系活度；包被劑IND10增強鉆井液包被抑制能力，抑制泥巖分散、垮塌；NFA－25、PGCS－1、QCX－1改善濾餅質量，提高鉆井液封堵防透性能；XC提高鉆井液的黏切；Redu1降低鉆井液濾失量，控制體系的API失水量及高溫高壓失水量；PGCS－1和RH－102提高體系的潤滑性，降低阻卡發(fā)生；TP－2、QCX－1提高封堵能力。

表1 不同種類鹽的飽和溶液中的活度值

2 無固相有機鹽鉆井液體系性能評價

通過試驗研究確定無固相有機鹽鉆井液體系配方。

1＃配方：水＋0.2%黃原膠XC＋0.3‰NaOH＋1.5%抗鹽降失水劑Redu1＋3%無熒光白瀝青NFA－25＋2%聚合醇干粉PGCS－1＋80%有機鹽 Weigh2＋2%改性纖維TP－2＋2%輕鈣 QCX－1＋0.2%包被劑IND10＋2%潤滑劑RH102（密度≤1.35g/cm3）（配方中的百分數均為質量分數 ，下同）。

2＃配方：水＋0.2%黃原膠XC＋0.3‰NaOH＋1.5%抗鹽降失水劑Redu1＋3%無熒光白瀝青NFA－25＋2%聚合醇干粉PGCS－1＋80%有機鹽 Weigh2＋60%有機鹽OS－100＋2%改性纖維TP－2＋2%輕鈣QCX－1＋0.2%包被劑IND10＋2%潤滑劑RH102 （密度≥1.35g/cm3）。

2.1 常規(guī)性能評價

對1＃、2＃配方的常溫性能及100℃熱滾16h后的性能進行了評價，試驗結果如表2所示，無固相有機鹽鉆井液體系具有較好的流變性、濾失性及抗溫性能。

表2 無固相有機鹽鉆井液體系配方性能評價

2.2 體系抑制性能評價

選用安集海河組露頭巖心進行巖心滾動回收率試驗，評價體系的抑制性能。在100℃熱滾16h后，如表3所示，1＃、2＃配方的回收率較高，表明無固相有機鹽鉆井液體系具有較強的抑制性能。

表3 不同體系巖心滾動回收率試驗

2.3 體系抗污染性能評價

在無固相有機鹽鉆井液的2＃配方中分別加入質量分數為10%新疆夏子街三級土、10%NaCl、2%CaCl2和2%NaHCO3，將加入污染物的鉆井液在100℃熱滾16h，評價體系抗土、抗鹽侵、鈣侵及污染能力。如表4所示，加入污染物后體系的各項性能變化幅度不大，均在可控范圍之內，表明無固相有機鹽鉆井液體系具有較強的抗污染能力，可滿足克拉美麗氣田三開鉆井施工要求。

表4 無固相有機鹽鉆井液抗污染性能評價

3 現場應用

3.1 無固相有機鹽鉆井液體系的配制及維護措施

3.1.1 無固相有機鹽井液體系配制

清除地面循環(huán)罐，按1＃配方的順序及質量分數依次加入各種處理劑，充分攪拌均勻，待處理劑全部溶解，調整鉆井液密度不低于1.15g/cm3，并頂替出技術套管內全部二開漿，調整鉆井液性能符合要求設計，鉆掉水泥塞后三開。

3.1.2 無固相有機鹽鉆井液體系維護措施

三開鉆井液設計密度1.15～1.43g/cm3，起步密度1.15g/cm3，進入克拉瑪依組實際需要密度提至1.25～1.30g/cm3，梧桐溝組前30m密度提至1.35g/cm3。在保證井下安全的情況下，鉆進中盡可能使用較低密度的鉆井液，預防井漏。密度低于1.32g/cm3使用加重劑weigh2，超過1.32g/cm3使用加重劑OS－100。鉆至梧桐溝組時，用2＃配方調整鉆井液密度及相關性能。鉆進中控制鉆井液濾失量不大于6mL，鉆井液高溫高壓濾失量控制在15mL以內，加足量的潤滑劑PGCS－1，強化潤滑性，降低摩阻和扭矩，保證井下安全。

如果出現滲漏，補充堵漏劑TP－2和QCX－1，使其質量分數達到3%～5%，提高鉆井液的封堵能力。發(fā)生井漏采取橋堵，其中橋堵漿配方為：3%～5%綜合堵漏劑＋3%～5%核桃殼 （1～3mm）＋2%改性纖維TP－2＋5%輕鈣QCX－1。堵漏成功后，待堵漏劑鉆進30～50m （或12h），如出現溢流壓井情況，可以使用重晶石粉快速提高鉆井液密度。鉆進過程中使用離心機、除砂器、除泥器及時清除鉆井液中的有害固相，保持鉆井液性能穩(wěn)定。

3.2 無固相有機鹽鉆井液體系現場應用性能

無固相有機鹽鉆井液體系在克拉美麗氣田DX1708井、DX1418井及滴西179井進行三開井段現場試驗，性能參數見表5所示，三口井從開鉆到完鉆鉆井液性能非常穩(wěn)定，鉆井液的流變性能、高溫高壓濾失量和潤滑性都能控制在理想的范圍內，較好地滿足了安全鉆井的需求。

表5 無固相有機鹽鉆井液現場試驗性能參數

3.3 現場應用效果

施工過程中鉆井液性能穩(wěn)定，井壁穩(wěn)定，起下鉆無阻卡，較高的動切力滿足了攜帶要求，較低的靜切力易于開泵，利于防漏。3口井在三開段施工中，滴西179井在井深3806m處發(fā)生1次漏失，采用質量分數5%堵漏劑LCM段塞橋堵一次成功；其余2口井三開段均無復雜事故。

4 結論

1）無固相有機鹽鉆井液體系在克拉美麗氣田3口井的成功應用表明，體系具有較強的抑制性能，體系濾液活度遠低于地層水，鉆井液中的水不易侵入地層，能有效抑制水敏性泥巖地層的水化膨脹，防止了地層縮徑垮塌。

2）無固相有機鹽鉆井液體系有較強的抗污染能力，防止了地層流體對鉆井液的污染而導致的鉆井液性能惡化，施工過程中鉆井液性能穩(wěn)定。體系無固相，防止了固相對于儲層的傷害，具有較好的儲層保護性能。

3）無固相有機鹽鉆井液體系固相容量很大，并具有較低的黏度，有利于防漏堵漏。

[1]鄢捷年 .鉆井液工藝學 [M].東營：石油大學出版社，2001.5.

[2]虞海法，左鳳江，陶德燦，等 .水平井無固相甲酸鹽保護儲層鉆井完井液技術 [J].鉆井液與完井液，2008，25（5）：32～34.