水基鉆井液在渤中淺層大位移井中的研究與應(yīng)用

王洪偉，張恒，付順龍（中海油田服務(wù)股份有限公司油田化學(xué)事業(yè)部，天津 300452）

王薦，舒福昌（荊州市漢科新技術(shù)研究所，湖北 荊州 434000）

渤中34－1油田新增4口大位移井／大斜度調(diào)整井，其中2口針對(duì)渤中34－1油田二、三井區(qū)進(jìn)行調(diào)整，但目標(biāo)靶點(diǎn)距離現(xiàn)有平臺(tái)渤中34－1油田A水平距離達(dá)到3km以上，水垂比大于2，開發(fā)難度大。在盤活邊際地質(zhì)儲(chǔ)量、降低開發(fā)成本的整體開發(fā)思路指導(dǎo)下，決定在A平臺(tái)外掛井槽（渤中34－1－D）采用大位移井技術(shù)開發(fā)二、三井區(qū)新近系明化鎮(zhèn)組（Nm）油藏。

對(duì)于大位移井，國(guó)際上自20世紀(jì)末起普遍使用油基鉆井液，但環(huán)境難以接受、成本高，有時(shí)廢棄鉆井液的處理費(fèi)用甚至高于鉆井液自身價(jià)值［1］。渤海作為一級(jí)海域，在渤中34－1油田使用水基鉆井液是環(huán)保首選，同時(shí)也能大大降低鉆井液費(fèi)用。

1 鉆井液體系的構(gòu)建

1.1 渤中34－1油田大位移井基本情況

A平臺(tái)外掛井槽（渤中34－1－D）調(diào)整二、三井區(qū)的2口井分別為渤中34－1－D8H井、34－1－D6井，大位移井基本情況如表1所示。

表1 渤中34－1大位移井基本情況

Nm組油藏有大段活性軟泥巖，泥質(zhì)含量高，黏土礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)高（一般為30%～60%），泥巖層段黏土極易水化黏結(jié)成塊，同時(shí)造成鉆井液流變性容易失控；并有起下鉆阻卡，倒劃眼憋壓、憋扭矩等困難現(xiàn)象。

1.2 大位移井鉆井作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)

經(jīng)實(shí)踐總結(jié)，要成功完成大位移井鉆井作業(yè)，必須統(tǒng)籌考慮6大關(guān)鍵技術(shù)：定向井優(yōu)化設(shè)計(jì)、鉆柱組合與工具、潤(rùn)滑性控制、井壁穩(wěn)定技術(shù)、井眼清潔技術(shù)和鉆機(jī)配套要求 。

1.3 體系構(gòu)建思路

根據(jù)關(guān)鍵技術(shù)并結(jié)合渤中34－1大位移井基本情況，構(gòu)建的鉆井液體系必須以4個(gè)方面作為主要內(nèi)容進(jìn)行研究：①潤(rùn)滑性控制，即降低摩阻／扭矩；②井壁穩(wěn)定技術(shù)，即體系防泥巖水化能力；③井眼清潔技術(shù)，即體系高效攜帶性能；④鉆井液體系流變性穩(wěn)定，體系抗巖屑污染能力。

2 鉆井液體系的研究與室內(nèi)評(píng)價(jià)

室內(nèi)通過(guò)處理劑研發(fā)與優(yōu)選試驗(yàn)，優(yōu)化出適合渤中淺層大位移井開發(fā)需要的水基鉆井液基本配方：3%海水膨潤(rùn)土基漿＋0.25%高黏聚陰離子纖維素PF－PAC HV＋1%提切降濾失劑PF－VIF＋1.5%封堵劑PF－LPF＋1.2%抑制劑PF－HAS＋0.5%聚丙烯酰胺PF－PLH＋1.5%高效潤(rùn)滑劑 RT101＋加重劑（配方中百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

2.1 高效潤(rùn)滑劑研發(fā)與評(píng)價(jià)

大位移井突出的特點(diǎn)為大井眼處在大斜度長(zhǎng)裸眼穩(wěn)斜段，鉆柱躺在下井壁。這個(gè)特點(diǎn)決定了摩阻／扭矩是大位移井鉆井工程問(wèn)題的核心，主要表現(xiàn)為鉆柱不能以自重下鉆到底，鉆柱因?yàn)榕ぞ剡^(guò)大而無(wú)法旋轉(zhuǎn)。降低摩阻／扭矩常規(guī)措施包括：在油基鉆井液中增加油水比，在水基鉆井液中使用潤(rùn)滑劑和玻璃珠增加鉆井液的潤(rùn)滑性。

通過(guò)基礎(chǔ)油、油性劑、抗磨極壓劑、乳化劑、抗腐蝕和抗氧化劑等方面的研究與篩選，自主研發(fā)出了用于大位移井中的高效潤(rùn)滑劑RT101。經(jīng)國(guó)家石油產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)，無(wú)論是降低摩阻（表2）或是扭矩（表3）方面都達(dá)到或超過(guò)國(guó)際同類產(chǎn)品。

2.2 防泥巖水化能力評(píng)價(jià)

取渤中34－1油田Nm組泥巖，在配方中進(jìn)行滾動(dòng)回收率和線性膨脹率試驗(yàn)（表4），結(jié)果表明體系具有很好的防泥巖水化能力。

2.3 體系高效攜帶能力評(píng)價(jià)

鉆井液的主要作用之一就是清潔井眼并將巖屑攜帶出井眼，這取決于鉆井液的流變性能。在大井斜大位移井中鉆井液攜巖效果極為重要，隨著井斜的增加，動(dòng)切力作用有所減弱，但動(dòng)塑比對(duì)攜巖的影響仍然較大，因此在大井斜井段中盡可能使鉆井液的動(dòng)塑比高，使鉆井液在環(huán)空形成平板型層流，動(dòng)塑比保持在0.36～0.48Pa／（mPa·s），動(dòng)切力保持在6～12Pa，旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)3r／min對(duì)應(yīng)讀數(shù)值要大于4［2］。從表5可以看出，該水基鉆井液體系的攜帶性能滿足大斜度大位移井鉆進(jìn)要求。

表2 降低摩阻檢驗(yàn)結(jié)果

表3 降低扭矩檢驗(yàn)結(jié)果

表4 滾動(dòng)回收率和線性膨脹率試驗(yàn)結(jié)果

表5 流變性試驗(yàn)結(jié)果

2.4 體系抗巖屑污染能力評(píng)價(jià)

取渤中34－1油田Nm組油藏泥巖巖屑粉，按照不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)加入到鉆井液體系中進(jìn)行污染試驗(yàn)，經(jīng)老化后對(duì)體系流變性能進(jìn)行對(duì)比（表6）。結(jié)果表明該鉆井液體系最高可抗質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的巖屑污染，能滿足大位移井井段長(zhǎng)、作業(yè)周期長(zhǎng)的鉆井要求。

表6 抗巖屑污染能力試驗(yàn)結(jié)果

3 鉆井液體系的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

水基鉆井液成功完成了渤中34－1－D8H井、34－1－D6井這2口大位移井鉆井作業(yè)，無(wú)起泥球、憋抬鉆具等任何復(fù)雜情況發(fā)生，并且體現(xiàn)出了非常優(yōu)異的潤(rùn)滑性能，2口井終完時(shí)啟動(dòng)摩阻皆在3t以內(nèi)。由于體系在這2口井的成功應(yīng)用，截至2014年3月，該水基鉆井液體系已迅速應(yīng)用到渤海的旅大、錦州等區(qū)塊。

4 結(jié)論

1）通過(guò)專項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)化確定了鉆井液體系的基本配方：3%海水膨潤(rùn)土基漿＋0.25%高黏聚陰離子纖維素PF－PAC HV＋1%提切降濾失劑PF－VIF＋1.5%封堵劑PF－LPF＋1.2%抑制劑PF－HAS＋0.5%聚丙烯酰胺PF－PLH＋1.5%高效潤(rùn)滑劑RT101＋加重劑（配方中百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

2）體系配方簡(jiǎn)單、操作方便，其優(yōu)良的潤(rùn)滑性能、高效攜帶能力和抗巖屑污染能力，尤其適合大位移井的使用。

3）通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，該體系完全滿足渤中34－1油田淺層大位移井的鉆進(jìn)要求。

4）體系的成功開發(fā)和應(yīng)用，為較大范圍控制含油面積形成多個(gè)油氣構(gòu)造聯(lián)合開發(fā)，盤活邊際地質(zhì)儲(chǔ)量、降低開發(fā)成本提供了技術(shù)保障。

［1］姜偉 .大位移鉆井技術(shù)在渤海QK17－2油田的應(yīng)用 ［J］.石油鉆采工藝，2000，22（3）：1～7.

［2］楊曉莉 .大位移井井眼凈化的理論與方法 ［J］.鉆采工藝，2005，28（6）：24～26.