福山油田鉆井液處理劑檢測評價綜述

崔露，曾思云，譚曉峰，張曉東，羅文麗，樊健

1.中國石油渤海鉆探工程技術(shù)研究院(河北任丘062552)

2.中國石油南方石油勘探開發(fā)有限責(zé)任公司(海南海口570100)

3.中國石油大港油田分公司石油工程研究院(天津300270)

福山油田鉆井液處理劑檢測評價綜述

崔露1，曾思云2，譚曉峰3，張曉東2，羅文麗1，樊健2

1.中國石油渤海鉆探工程技術(shù)研究院(河北任丘062552)

2.中國石油南方石油勘探開發(fā)有限責(zé)任公司(海南?？?70100)

3.中國石油大港油田分公司石油工程研究院(天津300270)

鉆井液工藝技術(shù)是油氣鉆井工程的重要組成部分。隨著福山油田石油勘探開發(fā)的發(fā)展，鉆井深度不斷增加、鉆遇地質(zhì)環(huán)境日趨惡劣等，該項技術(shù)在確保安全、優(yōu)質(zhì)、快速鉆井中起著越來越重要的作用。而優(yōu)質(zhì)高效的鉆井液主要取決于鉆井液處理劑質(zhì)量和性能的水平。因此，福山油田于2014年針對在用入井鉆井液處理劑開展檢測評價，確保入井鉆井液處理劑滿足井下要求、提高機械鉆速、降低井下復(fù)雜率、縮短鉆井周期、保護油氣層。檢測表明:福山油田鉆井液處理劑樣品合格率達到基本要求，還存在很大的提升空間，同時為今后檢測評價提供了借鑒意義。

福山油田;鉆井液處理劑;檢測評價;井下復(fù)雜率

隨著福山油田石油勘探開發(fā)向深部地層和近海區(qū)域發(fā)展，深井、水平井、大位移井及特殊工藝井鉆探越來越多，鉆遇地質(zhì)環(huán)境日趨惡劣。為了滿足復(fù)雜地層條件下鉆井的需求、降低井下復(fù)雜事故率、提高機械鉆速、縮短鉆井周期、確保安全順利完鉆和達到保護油氣層的目的。鉆井工程對鉆井液工藝技術(shù)提出了更高、更嚴的要求，且越來越得到普遍的重視，而鉆井液處理劑的質(zhì)量和性能是保證鉆井液優(yōu)良性能的先決條件。鉆井實踐表明:一般情況下，雖然鉆井液成本只占鉆井總成本的7%～10%，但是高效的鉆井液體系和優(yōu)良的鉆井液性能往往可以成倍地節(jié)約鉆時，從而大幅度降低鉆井成本，帶來十分可觀的經(jīng)濟效益。

2014年度，福山油田為了進一步提高鉆井工程質(zhì)量，保障入井的鉆井液處理劑滿足標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)要求，減少或杜絕鉆井過程中與鉆井液相關(guān)的事故復(fù)雜的發(fā)生，并提高各產(chǎn)能井的油氣層保護效果，實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)快速鉆井的目的。針對福山油田鉆探所用鉆井液處理劑開展了檢測評價。

1 福山油田在用鉆井液體系和處理劑

福山油田勘探開發(fā)主要采用二開、三開井身結(jié)構(gòu)。鉆井液主要應(yīng)用搬土鉆井液，井深小于2 500m (垂深)上部地層應(yīng)用聚合物鉆井液，深部地層流沙港組鉆探分別應(yīng)用胺基鉆井液、聚磺鉆井液、有機鹽鉆井液、有機硅鉆井液(表1)。

根據(jù)福山油田鉆井所用鉆井液體系，合計統(tǒng)計有82種在用鉆井液處理劑，其產(chǎn)品共來源29個廠家:一是按材料類別，鉆井液處理劑主要包括合成樹脂、合成聚合物、纖維素衍生物、淀粉衍生物、木質(zhì)素磺酸鹽、改性腐植酸、拷膠或單寧、瀝青和改性瀝青，表面活劑或其復(fù)配物，同時提比重的礦物質(zhì);二是按鉆井液處理功用類別劃分，主要包括包被劑、有機胺類抑制劑、防塌抑制劑、高溫高壓降濾失劑、降黏劑、潤滑劑、緩蝕劑、堵漏劑、消泡劑等。

表1 鉆井液處理劑產(chǎn)品檢測明細

2 鉆井液處理劑檢測評價

根據(jù)福山油田鉆井在用鉆井液處理劑材料清單，與各生產(chǎn)廠家、鉆井液服務(wù)單位聯(lián)合收集每種處理劑性能標(biāo)準(zhǔn)，包括企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及國家標(biāo)準(zhǔn)等。利用檢測評價儀器共完成82種處理劑檢測，實現(xiàn)檢測覆蓋率100%。針對不合格產(chǎn)品，開展了指標(biāo)復(fù)檢。一是胺基鉆井液不合格指標(biāo)數(shù)14項，復(fù)檢指標(biāo)數(shù)7，復(fù)檢率50%;二是聚磺鉆井液體系不合格指標(biāo)數(shù)30項，復(fù)檢指標(biāo)數(shù)22，復(fù)檢率73.3%;三是有機鹽鉆井液體系不合格指標(biāo)數(shù)19項，復(fù)檢指標(biāo)數(shù)13，復(fù)檢率68.4%;四是有機鹽鉆井液體系不合格指標(biāo)數(shù)17項，復(fù)檢指標(biāo)數(shù)12，復(fù)檢率70.6%。

檢測評價整體情況，合格產(chǎn)品41種，合格率為50%，指標(biāo)合格率達85.8%。其中胺基鉆井液體系樣品合格率達58.8%，指標(biāo)合格率達89.7%;聚磺鉆井液體系樣品合格率達40.9%，指標(biāo)合格率達80.3%;有機鹽鉆井液體系樣品合格率達42.9%，指標(biāo)合格率達85.6%;有機硅鉆井液體系樣品合格率達59.1%，指標(biāo)合格率達88%。

3 處理劑不合格項檢測性能及影響分析

3.1 胺基鉆井液體系

3.1.1 鉆井液乳化瀝青

鉆井液乳化瀝青檢測不合格項為固相含量和軟化點。這兩個因素主要作用:一是固相含量表征產(chǎn)品中含有固體瀝青的含量，瀝青類產(chǎn)品在一定條件下能夠發(fā)生塑性流動，擠入頁巖孔隙、裂縫和層面，封堵地層層理與裂縫，提高對裂縫的粘結(jié)力，在井壁形成具有護壁作用的內(nèi)外泥餅;二是軟化點主要表征可使瀝青軟化成可變形狀態(tài)的溫度。檢測數(shù)據(jù)表明該產(chǎn)品中瀝青類物質(zhì)含量和軟化點均低，在溫度較高的井中應(yīng)用導(dǎo)致瀝青會全部溶解，無法達到膠狀瀝青扒糊井壁所產(chǎn)生的封堵地層、保護井壁的作用，且造成用量大，效果差，導(dǎo)致增加成本費用。

3.1.2 低熒光乳化瀝青

低熒光乳化瀝青檢測不合格項為油溶物含量和熒光級別，其作用:一是油溶物含量表征產(chǎn)品中親油組分的含量高低，親油組分含量越大則產(chǎn)品的憎水作用越強，參與形成的泥餅越能防止濾液向地層運移，封堵防塌作用越強;二是熒光級別表征鉆井液材料可視熒光程度，熒光級別越高對錄井影響越大。

參考Q/SY 1095-2012標(biāo)準(zhǔn)，油溶物含量≥25.0%，對熒光無標(biāo)準(zhǔn)。檢測油溶物含量為17.8%和熒光為5級;復(fù)測油溶物含量為17.6%和熒光為5級。

3.1.3 高溫高壓降濾失劑

高溫高壓降濾失劑檢測不合格項為pH值和降黏率，降黏率表征此降濾失劑次一級作用的大小。檢測結(jié)果見表2。

表2 高溫高壓降濾失劑檢測性能數(shù)據(jù)

檢測結(jié)果表明:該產(chǎn)品不但沒有降黏，反而起到較強的增黏作用。鉆井液中降濾失劑的加量一般比較大，過度的增黏效果會使鉆井液的黏度迅速上升，造成固相清除困難、流型變差、泥餅質(zhì)量變差等負面作用。

3.2 聚磺鉆井液體系

3.2.1 有機硅腐植酸鉀

有機硅腐植酸鉀檢測不合格項為水分、鉀含量和腐植酸含量，其鉀離子具有防塌穩(wěn)定井壁的作用，鉀離子含量不足，則可能導(dǎo)致處理劑防塌作用的不足;腐殖酸具有降濾失和降黏作用，是處理劑的主要作用成份，其含量不足可能會導(dǎo)致處理劑無法發(fā)揮其應(yīng)有的作用。根據(jù)Q/ZYSL 010-2011標(biāo)準(zhǔn)，水分、鉀含量和腐植酸含量檢測和復(fù)測均為18.4%、4.4%和37.4%，且均沒有達到標(biāo)準(zhǔn)要求。數(shù)據(jù)分析表明:現(xiàn)場使用時降黏、降濾失效果低，增加鉆井液性能處理時間和處理成本。

3.2.2 土粉

土粉按GB/T 5005-2010標(biāo)準(zhǔn)，黏度計600r/min讀值檢測和復(fù)測分別為7和8(標(biāo)準(zhǔn)大于30);濾失量檢測和復(fù)測分別為24.2mL和23.4mL(標(biāo)準(zhǔn)小于15mL)。土粉直接作用為鉆井液提供結(jié)構(gòu)力和泥餅，切力和濾失量較低說明處理劑中膨潤土的含量不足，摻雜其他劣質(zhì)土粉?，F(xiàn)場使用時會增加其他處理劑加量，增加成本，同時劣質(zhì)土粉會增加鉆井液中無用固相含量，可能造成鉆井液流變性變差、形成劣質(zhì)泥餅等問題。

3.2.3 褐煤樹脂

褐煤樹脂由磺化褐煤、水解聚丙烯腈銨復(fù)合物以及水溶性碳酰胺樹脂反應(yīng)而成，為抗鹽降濾失劑類。檢測數(shù)據(jù)見表3。

檢測結(jié)果表明:一是水不溶物含量較高，則表明有效成分相對較低，因此該處理劑的抗溫、抗鹽性能差;二是中壓及高溫高壓濾失量不合格，表征處理劑降濾失作用低?，F(xiàn)場使用時可能無法達到預(yù)期的降濾失效果。

3.3 有機鹽鉆井液體系

3.3.1 多功能固體潤滑劑

多功能固體潤滑劑潤滑系數(shù)降低率執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)Q/SHCG 4-2011，檢測和復(fù)測結(jié)果分別為24%和26%，低于標(biāo)準(zhǔn)要求最小值60%。降低率低表征處理劑所起到的潤滑作用小，將會引起鉆井液的潤滑性不足，可能會導(dǎo)致鉆柱摩阻增大，同時增加了鉆機的負荷。

3.3.2 磺化酚醛樹脂

磺化酚醛樹脂水不溶物、濁點鹽度(以Cl-計)及高溫高壓濾失量檢測和復(fù)檢分別為32.6%和33.6%、130g/L和130g/L、40mL和41mL。參考Q/SH 0042-2007標(biāo)準(zhǔn)，其要求分別為水不溶物≤8.0%、濁點鹽度≥160g/L和高溫高壓濾失量≤32.0mL。

表3 褐煤樹脂檢測性能數(shù)據(jù)

通過檢測分析:濁點鹽度越低說明處理劑的抗鹽能力越差，在鹽水漿中使用時無法達到預(yù)期的降濾失效果，勢必造成處理劑熱穩(wěn)定性差，導(dǎo)致高溫高壓濾失量不能滿足標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)要求。

3.4 有機硅鉆井液體系

3.4.1 流型調(diào)節(jié)劑

流行調(diào)節(jié)劑在鉆井液中的添加有利于提高動速比解決巖屑轉(zhuǎn)動的問題，同時亦可增強鉆井液的剪切稀釋性，有助于井眼凈化。檢測數(shù)據(jù)見表4。

表4 流型調(diào)節(jié)劑檢測性能數(shù)據(jù)

從檢測結(jié)果可以看出該處理劑的重要指標(biāo)遠沒有達到要求，現(xiàn)場使用不可能起到改變鉆井液流型的目的，也不能提高攜巖效率，可能發(fā)生井眼不清潔，形成巖屑床，造成卡鉆風(fēng)險。

3.4.2 液體極壓潤滑劑

液體極壓潤滑劑根據(jù)Q/12DG 4332-2009標(biāo)準(zhǔn)，從外觀判斷為乳白色液體、分層，與標(biāo)準(zhǔn)要求黑色、淺黃色液體不符。該處理劑存在分層現(xiàn)象，表征其穩(wěn)定性差，導(dǎo)致體系中溶質(zhì)與溶劑分離，會降低潤滑效果。

4 結(jié)論與建議

1)福山油田在用鉆井液處理劑樣品合格率達到基本要求，且存在很大的提升空間，需進一步加強對供應(yīng)商產(chǎn)品質(zhì)量把關(guān)，提高處理劑質(zhì)量，降低事故復(fù)雜率。

2)鉆井液處理劑檢測評價存在不確定性因素，如處理劑不同批次、存放的方式和時間不一樣或檢測標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范性不強及檢測人員的水平高低，都可能影響檢測的準(zhǔn)確性。

3)處理劑質(zhì)量的好壞直接影響鉆井液的性能，優(yōu)質(zhì)鉆井液不僅能夠防止和盡可能減少對油氣層的損害，達到保護儲層的目的，而且還能提高機械鉆速，降低井下復(fù)雜事故率，縮短鉆井周期，節(jié)約投資成本。

4)福山油田需進一步完善鉆井液處理劑的檢測力度，按批次逐次進行檢測，并要求現(xiàn)場施工隊伍按標(biāo)準(zhǔn)存放，嚴把入井鉆井液處理劑，確保鉆井液與所鉆遇的油氣層相配伍，提高儲層采收率。

［1］王中華.2009～2010年國內(nèi)鉆井液處理劑研究與應(yīng)用進展［J］.中外能源，2011，16(3):42-50.

［2］王中華.2011～2012年國內(nèi)鉆井液處理劑進展評述［J］.中外能源，2013，18(4):28-34.

［3］王中華.對中國鉆井液處理劑及鉆井液體系發(fā)展的認識［J］.鉆井液與完井液，2001，18(4):32-35.

［4］王中華.關(guān)于規(guī)范鉆井液處理劑及鉆井液體系的認識［J］.中外能源，2014，19(11):38-45.

［5］楊小華，萇益華，謝愛華.國內(nèi)1999-2000年鉆井液處理劑研究與應(yīng)用進展［J］.油田化學(xué)，2001，18(2):184-187.

［6］楊小華，王中華.國內(nèi)2001-2002年鉆井液處理劑研究與應(yīng)用進展［J］.油田化學(xué)，2003，20(1):89-93.

［7］楊小華.國內(nèi)近5年鉆井液處理劑研究與應(yīng)用進展［J］.油田化學(xué)，2009，26(2):210-217.

［8］王中華.國內(nèi)鉆井液及處理劑發(fā)展評述［J］.中外能源，2013，18(10):34-42.

［9］安耀彬，劉翠微，周怡.我國鉆井液處理劑標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀及問題分析［J］.質(zhì)量管理與質(zhì)量監(jiān)督，2013:55-61.

［10］王中華.鉆井液技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向［J］.斷塊油氣田，2004，11(5):59-62.

Drilling fluid technology is an important part of oil and gas drilling engineering.With the exploration and development of Fushan oilfield，the increasing of drilling depth and drilling and the continuous deterioration of the geological conditions for drilling，the drilling fluid technology plays a more and more important role in ensuring the safety，the quality and the efficiency of drilling. High quality and high efficiency of drilling fluid mainly depends on the quality and performance of the drilling fluid additives.Therefore，the in-use drilling fluid additives of Fushan oilfield were detected and evaluated in 2014，to ensure the drilling fluid additives meet the requirements of improving the mechanical drilling speed，reducing the downhole complexity，shortening drilling cycle and protecting oil and gas reservoirs.The detection results show that the qualified rate of the in-use drilling fluid additive samples in Fushan oilfield basically achieves the requirements，but there is still much for improvement，which provides a reference for the future detection and evaluation.

Fushan oilfield;drilling fluid additive;detection and evaluation;downhole complexity

立崗

2015-07-06

崔露(1984-)，男，現(xiàn)主要從事鉆井工藝工程研究及現(xiàn)場服務(wù)工作。