處理劑復(fù)配在降低成本中的應(yīng)用

段曉東，李元壽，李 瑾，馬冠軍

（西部鉆探工程有限公司國際鉆井公司，新疆烏魯木齊830000）

處理劑復(fù)配在降低成本中的應(yīng)用

段曉東*，李元壽，李 瑾，馬冠軍

（西部鉆探工程有限公司國際鉆井公司，新疆烏魯木齊830000）

陽離子聚合物鉆井液體系在酒東的技術(shù)應(yīng)用目前比較成熟，但在成本方面仍是居高不下。主要是陽離子鉆井液在第三系大段泥巖的鉆進(jìn)過程中，為克服縮徑、扶正器泥包等問題，需要大量補(bǔ)充降失水劑及絮凝抑制劑，利用陽離子聚合物的強(qiáng)抑制性、低粘切、低失水、低坂含等特點(diǎn)避免井下復(fù)雜與事故；而“紅層”段為防止地層垮塌，需投入了大量的降濾失劑及防塌封堵劑；其次在后期為了壓穩(wěn)高壓油氣水層和控制“蠕變”、“塑性流動(dòng)”地層，往往需要使用高密度鉆井液，從而需要加入大量的加重材料；在完井階段為了保證下套管、測井順利，又需加入大量的潤滑劑，以保證鉆井液具有良好的潤滑性。這些都會(huì)使鉆井液成本急劇上升[1]。主要對(duì)陽離子成本控制上的諸多影響因素進(jìn)行了分析,并制訂相應(yīng)的處理劑復(fù)配維護(hù)處理技術(shù)，使得鉆井液在滿足井下需求的前提下最大限度的降低成本。處理劑復(fù)配即是把幾種處理劑同時(shí)加入水中配成混合膠液，該技術(shù)在長3-2井及長1-1井取得了明顯的效果，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

陽離子鉆井液；成本控制；處理劑復(fù)配

酒東陽離子鉆井液密度高、流動(dòng)性差、泥餅質(zhì)量差，易發(fā)生粘卡事故，并且流變性調(diào)節(jié)困難，鉆井液的維護(hù)處理量大、成本高，鉆探施工難度大。為解決高密度下鉆井液的成本問題，通過調(diào)節(jié)配制工藝和陽離子鉆井液配方，采取處理劑復(fù)配維護(hù)處理使得流變性易于調(diào)節(jié)，粘切合理，并以好的流動(dòng)性改善了濾失造壁性和泥餅質(zhì)量，而且處理劑品種使用少，配制工藝簡單，易于維護(hù)處理，也很好地滿足井下的鉆探施工要求。

1 影響陽離子鉆井液成本因素

1.1 鉆井液的維護(hù)處理方法

陽離子鉆井液在酒東的技術(shù)難點(diǎn)主要是第三系的防縮徑、防泥包、紅層的防塌以及后期的高密度鉆井液流變性的控制，而流變性是高密度鉆井液施工的關(guān)鍵技術(shù)難題。而在維護(hù)處理泥漿時(shí)，由于使用不同的處理劑、加入處理劑量的差異以及不同的加入順序和不同的濃度配比，都會(huì)大大影響鉆井液的性能和鉆井液的成本。

1.2 井下的復(fù)雜與事故

在鉆探過程中，出現(xiàn)井下的復(fù)雜與事故在一定程度上延長了鉆井周期，也嚴(yán)重影響了酒東油田的勘探開發(fā)速度，并帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，由于處理井下復(fù)雜與事故以及后期對(duì)鉆井液的大量處理，無形中加大了鉆井液的成本。

1.3 鉆井液的排放與回收

在鉆探過程中，鉆井液的維護(hù)方法各不相同，由于維護(hù)量很大，導(dǎo)致泥漿罐滿溢，不得已排放泥漿，而排放的泥漿中有很多有用的處理劑根本未發(fā)揮其作用。如此也降低了鉆井液中各處理劑的有效含量，導(dǎo)致性能波動(dòng)，又需加大處理劑量來維護(hù)性能，從而走向惡性循環(huán)。導(dǎo)致處理劑使用量大，泥漿成本高。對(duì)于鉆井液的回收儲(chǔ)備，轉(zhuǎn)用也是降低泥漿成本的有效方法。

1.4 鉆井液的管理

在鉆井液的維護(hù)處理過程中要做到事先考慮、精心維護(hù)、防止性能出現(xiàn)大波動(dòng)，引起井下復(fù)雜，且要時(shí)時(shí)刻刻了解地層并及時(shí)對(duì)泥漿進(jìn)行調(diào)整，使其更好地滿足井下需求，這也是控制成本的最有效方法。

2 處理劑復(fù)配在降低成本中的應(yīng)用

2.1 第三系的防縮徑、防泥包

第三系地層中泥巖蒙脫石含量高，造漿能力強(qiáng)，要求鉆井液必須具有強(qiáng)抑制性，泥巖段使用陽離子聚合物鉆井液，加足小陽離子、生石灰的量，小陽離子作為粘土穩(wěn)定劑,保持鉆井液較強(qiáng)的抑制性。大陽離子復(fù)配以降濾失劑HS-1，大陽離子作為粘土包被抑制劑、HS-1作為降濾失劑，彼此能有效地抑制粘土的水化膨脹和分散,穩(wěn)定井壁，防止縮徑引起起下鉆遇阻及鉆頭泥包。只有在保持強(qiáng)抑制性和低失水的前提下，才能抑制粘土造漿控制粘度，所以強(qiáng)抑制與低失水、低粘度是相輔相成的，在強(qiáng)抑制、低失水的前提下，粘度很容易控制在40～50s，低粘度有利于對(duì)井壁的沖刷，防止鉆頭泥包。也省去對(duì)防泥包劑的依賴，且每趟短拉，起下鉆后不依賴FCLS堿液控制粘度，而是開離心機(jī)3～5h并加入1%CHM與2.5%～5%HS-1復(fù)配膠液，在維持較低的固相含量的同時(shí)增強(qiáng)了抑制性和降低了失水，可有效地防止井下復(fù)雜和事故的發(fā)生。

2.2 紅層的防塌

酒東地層富含高壓鹽水層和紫紅色易塌“紅層”,高壓鹽水層壓力高，紅層易坍塌，因此鉆至鹽水層上部標(biāo)志（紫紅色泥巖）層前必須提升密度和粘度，而非大量加入HS-2和DYFT-1膠液，由于一直采用復(fù)配膠液，加入的膠液量幾乎只有單獨(dú)加入的一半，使得鉆井液的膠性很強(qiáng)，自由水含量很低，在未加入HS-2膠液時(shí)，HTHP失水也僅在12mL以內(nèi)，此時(shí)在CHM與HS-1復(fù)配膠液中加入少量HS-2，HTHP失水會(huì)迅速降到8mL以內(nèi)。另一方面，膠性強(qiáng)對(duì)地層也有一定的封堵作用，如此可見在滿足紅層的鉆進(jìn)需求的同時(shí)大大減少了HS-2的用量和省去了DYFT-1的使用，有效地降低了成本。

2.3 高密度流變性的控制[2]

由于高密度鉆井液與鉆屑和重晶石的密度差較小,攜帶和懸浮能力較強(qiáng),也因固相含量較高,其表觀粘度、塑性粘度、動(dòng)切力、靜切力等流變參數(shù)總體上偏高。高密度鉆井液流變性控制技術(shù)的核心就是通過控制固相、提升化學(xué)抑制性和復(fù)配膠液維護(hù)處理等措施，控制各項(xiàng)流變參數(shù)在相對(duì)較低的范圍內(nèi)。

減少鉆屑在鉆井液中的分散積累,是深井高密度鉆井液流變性控制的基礎(chǔ)。如能在鉆屑進(jìn)入鉆井液后的最短時(shí)間內(nèi)，在沒有分散的狀態(tài)下將其清除，就能提高清除效率。對(duì)高密度鉆井液而言，振動(dòng)篩采用120目篩布，除砂器使用率100%，調(diào)節(jié)壓力使達(dá)到旋流狀態(tài)才能除砂，以及使震動(dòng)篩上的處于糊狀的泥漿淌掉都是清除有害固相的有效措施。

在所有的固相中,坂土對(duì)鉆井液流變性影響最大,要保持高密度鉆井液良好的流變性,必須嚴(yán)格控制坂土含量。對(duì)坂土含量的控制應(yīng)從低密度時(shí)著手,隨著鉆井液密度的提高，應(yīng)逐步降低坂土含量，尤其是密度在1.80以上時(shí),提高密度的同時(shí)要加入0.5%～1% CHM+2%～3%HS-1膠液，在CHM絮凝坂土并通過固控設(shè)備除去的同時(shí)也起到了稀釋降低坂土含量的作用,一般密度2.0g/cm3的鉆井液，坂土含量在25g/L左右，鉆井液具有較好的流變性。

另一方面控制pH值在9～10的范圍內(nèi)，維持粘土顆粒的粗分散狀態(tài)，有助于流變性的穩(wěn)定，我們主要是依靠沖石灰來維持pH值，幾乎不用燒堿來調(diào)節(jié)，沖石灰不僅可以增強(qiáng)鉆井液的抑制性，還可以防止鉆井液鈣侵。而且石灰價(jià)格便宜，對(duì)環(huán)境污染小。

2.4 鉆井液的排放與回收

處理劑復(fù)配維護(hù)處理使鉆井液中的包被劑及其它處理劑相互配伍穩(wěn)定后再加入鉆井液中，從而保持鉆井液抑制性、流變性和其它性能的穩(wěn)定。掌握得當(dāng)，正常鉆進(jìn)每天的處理量5～6m3膠液,恰好彌補(bǔ)固控設(shè)備鉆井液損耗、井內(nèi)濾失消耗和自然蒸發(fā)的體積減量，達(dá)到鉆井液體積的動(dòng)態(tài)平衡，根本不用排放泥漿，無形中節(jié)約了成本和減少了對(duì)環(huán)境的污染?；厥漳酀{目前比較麻煩，因?yàn)閮?chǔ)備的泥漿易老化、結(jié)塊，流動(dòng)性差。但轉(zhuǎn)運(yùn)其它隊(duì)的完井鉆井液做重漿是比較可行的辦法，既節(jié)約成本又降低對(duì)環(huán)境的污染。

3 現(xiàn)場的實(shí)施和效果

3.1 現(xiàn)場的應(yīng)用

高密度鉆井液應(yīng)力求性能穩(wěn)定，若不能控制好流變性,將面臨稀釋降粘、體積增加、頻繁加重、性能不穩(wěn)的局面。通過在長3-2井、長1-1井中應(yīng)用處理劑復(fù)配膠液，使得鉆井液體系具有極強(qiáng)的包被抑制性、良好的潤滑能力、大小陽離子有效含量要保持在0.3%～0.5%，抑制泥巖造漿。粘度易于控制，而且復(fù)配加入也防止了單獨(dú)膠液加入量過大引起的密度降低而頻繁加重，既減少了勞動(dòng)量又節(jié)約了重晶石的用量。維護(hù)處理的配方為：0.2%～0.4%CHM+0.3%～0.5%NW-1+ 1.5%～2%HS-1+3%～4%HS-2+3%～5%FCLS+0.5%Ca+1%～2%潤滑劑，該配方基本代表了鉆井液中各種處理劑的濃度。

性能的維持主要是流動(dòng)性、失水造壁性、潤滑防卡和抑制防塌性能的調(diào)節(jié)。具體如下:

（1）在第三系用CHM和HS-1采取復(fù)配加入。甚至在粘度稍高時(shí)也可復(fù)配如少量FCLS，不過復(fù)配入FCLS后，必需降低CHM的濃度不超過0.75%；

（2）泥頁巖抑制劑NW-1點(diǎn)滴加入抑制地層造漿，保證NW-1有效含量在0.4%～0.5%之間；

（3）水沖CaO，保持Ca2+含量在650mg/L以上，同時(shí)保證pH值在9左右；

（4）進(jìn)入中溝組后再復(fù)配少量的HS-2很容易控制HTHP失水在10mL以內(nèi)，增強(qiáng)鉆井液的抗高溫能力，預(yù)防和避免井塌的發(fā)生；

（5）充分利用好固控設(shè)備，保證鉆井液的低坂含，低鉆屑含量，使流變性易于控制。并在后期的短拉、起下鉆、測井、下套管前均加入0.2～0.4t潤滑劑，保證鉆井液有良好的潤滑性；

（6）在測井前處理泥漿時(shí)首次加入FCLS堿液，對(duì)于調(diào)節(jié)流性、降低粘切值效果明顯，利于裸眼測井的成功；

（7）固井時(shí)用2%HS-1膠液處理測井漿（頂替漿），并加入0.05t純堿防鈣侵泥漿稠化，此測井漿密度1.93g/cm3，粘度88s，切力6/13。后在原漿中測三樣一次成功。

3.2 應(yīng)用效果

針對(duì)今年我隊(duì)鉆探的3口井（其中長2-8井鉆井液與甲方承擔(dān)）從成本、時(shí)效及復(fù)雜與事故率等方面進(jìn)行對(duì)比，如表1所示。

表1 各井情況對(duì)比表

從表1中很容易看出，在使用復(fù)配膠液維護(hù)處理泥漿在成本、時(shí)效都有明顯的優(yōu)勢，而且也大大降低了井下復(fù)雜和事故發(fā)生。3層結(jié)構(gòu)的長3-2井的每米成本僅有2層結(jié)構(gòu)的長2-8井的每米成本的一半而已，一方面是由于3層結(jié)構(gòu)的井裸眼段短，井下復(fù)雜少，而2層結(jié)構(gòu)的井由于裸眼段長，井下復(fù)雜多。如長2-8井完鉆裸眼2864m，卡鉆2次都會(huì)造成成本上升。另一方面處理劑復(fù)配在長3-2井的成本控制上也起了舉足輕重的作用。而長2-8井與長1-1均為2層結(jié)構(gòu)井，長1-1的每米成本也只有長2-8的一半而已，而且由于長2-8井處理劑單配使的污水坑在井深不到3500m時(shí)已滿，加大對(duì)環(huán)境污染，且轉(zhuǎn)運(yùn)此泥漿又無形中加大了鉆井成本。

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）處理劑復(fù)配維護(hù)處理泥漿時(shí)，處理劑使用量少、而且泥漿性能穩(wěn)定，在滿足井下需要的同時(shí)大大降低了鉆井液成本。

（2）處理劑復(fù)配幾乎杜絕了在維護(hù)處理中由于泥漿池滿而對(duì)泥漿的排放，減少了對(duì)環(huán)境的污染。

（3）處理劑復(fù)配維護(hù)處理鉆井液大大減少了FCLS、HS-2、RH和燒堿的用量，而且也省去了對(duì)DYFT-1依賴。

（4）固井時(shí)用事先處理好的測井漿作為頂替漿，有利于在原漿中測三樣。

（5）高密度鉆井液的回收利用既有利于環(huán)保,又能大大降低鉆井成本。

[1] 張錄遠(yuǎn)，張寶峰，程啟凡，等.改進(jìn)陽離子鉆井液在酒東油田的應(yīng)用[J].西部探礦工程，2012,24（9）：123-124.

[2] 艾貴成,牛春,李菁，等.高密度低黏度陽離子鉆井液技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].鉆井液與完井液，2007,24(6).

TU528

B

1004-5716(2015)02-0066-03

2014-03-10

段曉東（1984-），男（漢族），陜西富平人，助理工程師，現(xiàn)從事鉆井科技管理工作。