強(qiáng)絮凝鉆井液在蘇里格氣田的試驗(yàn)應(yīng)用

陳在君

（1.川慶鉆探工程公司鉆采工程技術(shù)研究院，西安710018；2.低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，西安710018）

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強(qiáng)絮凝鉆井液在蘇里格氣田的試驗(yàn)應(yīng)用

陳在君1，2

（1.川慶鉆探工程公司鉆采工程技術(shù)研究院，西安710018；2.低滲透油氣田勘探開(kāi)發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，西安710018）

陳在君.強(qiáng)絮凝鉆井液在蘇里格氣田的試驗(yàn)應(yīng)用[J].鉆井液與完井液，2016，33（3）：64-66.

摘要隨著國(guó)家環(huán)境保護(hù)工作的進(jìn)一步深入，地面泥漿池進(jìn)行鉆井液凈化處理的方式將會(huì)被徹底取消，這就要求鉆井液必須進(jìn)行罐式循環(huán)。為提高罐式循環(huán)的鉆井液凈化效果、維持良好的鉆井液性能參數(shù)，保障井下施工安全順利，研制出了適合蘇里格氣田鉆井現(xiàn)場(chǎng)用快速絮凝的強(qiáng)絮凝處理劑，并確定了強(qiáng)絮凝劑鉆井液的配方。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，在20 s的時(shí)間內(nèi)，該鉆井液能快速對(duì)濃度為100 kg/m3的膨潤(rùn)土漿進(jìn)行有效絮凝沉降，使固液分離、實(shí)現(xiàn)凈化目的，滿足了鉆井現(xiàn)場(chǎng)罐式循環(huán)鉆井液凈化的需要。該鉆井液在S47-8-66H2井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)用，試驗(yàn)井段長(zhǎng)1800 m，平均機(jī)械鉆速為27.42 m/h，與2014年蘇里格水平井直井段平均機(jī)械鉆速23.00 m/h相比，提高了19.22%；該鉆井液在罐式循環(huán)中成功地實(shí)現(xiàn)了良好凈化，為蘇里格氣田鉆井現(xiàn)場(chǎng)巖屑不落地的環(huán)境保護(hù)工作提供了很好的借鑒作用。

關(guān)鍵詞鉆井液；強(qiáng)絮凝；無(wú)固相；凈化；罐式循環(huán)；蘇里格氣田

0　引言

長(zhǎng)慶蘇里格氣田是中國(guó)主要天然氣氣田之一，已開(kāi)發(fā)多年，一直使用清水聚合物鉆井液結(jié)合地面泥漿池進(jìn)行鉆井液凈化，成效十分顯著，但隨著國(guó)家加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)工作的進(jìn)一步深入，已開(kāi)始要求鉆井現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)鉆井巖屑和廢液不落地處理，這就要求鉆井液必須進(jìn)行罐式循環(huán)為此，將可能使鉆井液凈化效果變差、凈化不徹底，即可能會(huì)出現(xiàn)鉆井液固相含量增高、密度變大、流變性變差，也會(huì)增大鉆井施工的風(fēng)險(xiǎn)，降低鉆井速度[1-5]。

為實(shí)現(xiàn)鉆井現(xiàn)場(chǎng)巖屑和鉆井廢液不落地要求，實(shí)現(xiàn)鉆井現(xiàn)場(chǎng)清潔化生產(chǎn)和保護(hù)環(huán)境的目的，開(kāi)展了快速?gòu)?qiáng)絮凝鉆井液的研究。研究中對(duì)多種絮凝劑進(jìn)行了對(duì)比和評(píng)價(jià)，均未達(dá)到滿意的快速絮凝要求。為此，研制出了適合蘇里格氣田鉆井現(xiàn)場(chǎng)用快速絮凝的強(qiáng)絮凝處理劑。試驗(yàn)結(jié)果表明，研制出的G320強(qiáng)絮凝劑對(duì)濃度為100 kg/m3的膨潤(rùn)土漿的絮凝時(shí)間在20 s內(nèi)，滿足現(xiàn)場(chǎng)罐式循環(huán)對(duì)鉆井液的快速絮凝要求。該強(qiáng)絮凝鉆井液在S47-8-66H2井的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用也進(jìn)一步證實(shí)，其快速絮凝效果明顯，從出口到入口的罐式循環(huán)在較短距離和較短時(shí)間內(nèi)，鉆井液變得清澈透明，與清水一樣。

1　強(qiáng)絮凝鉆井液的研制

1.1罐式循環(huán)與泥漿池循環(huán)的鉆井液凈化差異

采用罐式循環(huán)和泥漿池地面循環(huán)對(duì)鉆井液進(jìn)行凈化存在一定的區(qū)別和差異性，主要表現(xiàn)為地面泥漿池凈化鉆井液時(shí)，鉆井液的流動(dòng)面積大、流動(dòng)層薄、流動(dòng)速度緩慢、流動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)無(wú)固相清水聚合物鉆井液而言，鉆井液中所攜帶的巖屑有足夠的時(shí)間在流動(dòng)過(guò)程中從鉆井液中滑脫出去，沉降到泥漿池底，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井液的凈化作用。而采用罐式循環(huán)凈化時(shí)，鉆井液的流動(dòng)面小、流動(dòng)層厚、流動(dòng)速度快、流動(dòng)時(shí)間短，鉆井液中的巖屑沒(méi)有足夠的時(shí)間在流動(dòng)過(guò)程中滑脫沉降，因而鉆井液凈化效果較弱或差，沒(méi)有凈化徹底的鉆井液就會(huì)重新隨循環(huán)體系進(jìn)入井內(nèi)，多次重復(fù)的結(jié)果將最終導(dǎo)致鉆井液固相含量積累增大，進(jìn)而導(dǎo)致鉆井液密度上升、性能變差，最終降低鉆井速度、影響井下安全。因此，對(duì)罐式循環(huán)來(lái)說(shuō)，絮凝時(shí)間的選擇和控制就顯得非常重要了，這就是強(qiáng)絮凝鉆井液技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)。

1.2強(qiáng)絮凝鉆井液配方實(shí)驗(yàn)

1.2.1常用絮凝劑對(duì)膨潤(rùn)土漿的絮凝實(shí)驗(yàn)

選用研制的G320和3種常用的絮凝劑進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中的基漿選用現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)的鉆井液，其膨潤(rùn)土含量為30 kg/m3。測(cè)試方法是在4個(gè)不同的泥漿杯中取相同數(shù)量的現(xiàn)場(chǎng)用過(guò)的鉆井液，再分別加入相同濃度的絮凝劑，充分?jǐn)嚢璨㈧o置觀察其絮凝效果，結(jié)果見(jiàn)表1。從表1可知，BDG和G320的初始絮凝時(shí)間較短，在15 s內(nèi)，初始絮凝量達(dá)到60%，其余2種較差。

表1　不同濃度絮凝劑對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)的鉆井液的絮凝效果

1.2.2常用無(wú)機(jī)絮凝劑輔助后的絮凝實(shí)驗(yàn)

選取最常用的無(wú)機(jī)絮凝劑POL分別與BDG、G320和555進(jìn)行復(fù)配實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)復(fù)配后的絮凝情況。該實(shí)驗(yàn)選用專用評(píng)價(jià)土配制濃度為60 kg/m3的膨潤(rùn)土漿作為基漿，結(jié)果見(jiàn)表2。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)機(jī)絮凝劑的加入都能增強(qiáng)絮凝效果，但相比之下G320絮凝效果最好。

表2　無(wú)機(jī)絮凝劑輔助絮凝實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.2.3絮凝劑濃度調(diào)整后的絮凝實(shí)驗(yàn)

從表1和表2的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，BDG和G320在輔以無(wú)機(jī)絮凝劑后都能滿足現(xiàn)場(chǎng)快速?gòu)?qiáng)絮凝的要求，但BDG是進(jìn)口材料，價(jià)格昂貴，因此從成本因素考慮，僅對(duì)G320進(jìn)行了濃度調(diào)整后的絮凝實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3。從表3可以看出，在輔以無(wú)機(jī)絮凝劑后，可以進(jìn)一步降低絮凝劑用量，其絮凝效果基本保持不變，同樣可以滿足鉆井施工過(guò)程中的快速絮凝需要。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定了強(qiáng)絮凝鉆井液的配方為：0.5 kg/m3G320+1.0 kg/m3POL。

表3　絮凝劑濃度調(diào)整后的絮凝實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.2.4強(qiáng)絮凝鉆井液基本性能參數(shù)的確定

在確定主絮凝劑和輔助絮凝劑以及基本配比的實(shí)驗(yàn)后，開(kāi)展了清水鉆井液實(shí)驗(yàn)，快速?gòu)?qiáng)絮凝鉆井液密度為1.0～1.3 g/cm3，黏度為26～28 s，絮凝時(shí)間不大于20 s[6-8]。

2　強(qiáng)絮凝鉆井液的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)應(yīng)用

S47-8-68H2井是一口開(kāi)發(fā)叢式水平井，位于蘇里格氣田北部，屬鄂爾多斯盆地伊陜斜坡構(gòu)造。該井設(shè)計(jì)井深為4 766 m，表層為650 m，水平段長(zhǎng)1000 m，在井深3 200 m處開(kāi)始定向，決定在二開(kāi)直井段試驗(yàn)強(qiáng)絮凝鉆井液，試驗(yàn)井段為650～2 450 m，段長(zhǎng)1800 m，平均機(jī)械鉆速為27.42 m/h，較同井區(qū)相同井段有較大幅度提高，且井下基本安全順利。應(yīng)用效果如下。

1）能在罐式循環(huán)中較短的時(shí)間內(nèi)快速絮凝沉降巖屑，有效防止了巖屑的水化分散，實(shí)現(xiàn)鉆井液凈化目的，具體見(jiàn)圖1。

2）凈化后的鉆井液基本呈清水狀態(tài)，密度為1.00～1.01g/cm3，黏度為26～27 s，全濾失，并兼具一定的防塌抑制性，有利于快速鉆進(jìn)。試驗(yàn)井段平均機(jī)械鉆速達(dá)到27.42 m/h，與2014年蘇里格水平井直井段平均機(jī)械鉆速23.00 m/h相比，提高了19.22%。

3　結(jié)論

1. 研制出了強(qiáng)絮凝處理劑G320，用該處理劑形成的強(qiáng)絮凝鉆井液能夠滿足鉆井現(xiàn)場(chǎng)快速絮凝沉降和抑制巖屑分散，實(shí)現(xiàn)鉆井液快速凈化的目的。

2. 強(qiáng)絮凝鉆井液在罐式循環(huán)中同樣能夠快速絮凝沉降巖屑，實(shí)現(xiàn)鉆井液良好凈化的目的，為實(shí)現(xiàn)鉆井現(xiàn)場(chǎng)巖屑不落地的要求提供了技術(shù)支持。

3.強(qiáng)絮凝鉆井液具有低密度、低黏度的優(yōu)勢(shì)，能夠進(jìn)一步提高鉆井的機(jī)械鉆速。

參考文獻(xiàn)

[1]賴曉晴，樓一珊，孫金聲，等.廢棄聚磺鉆井液固液分離技術(shù)[J].鉆井液與完井液，2010，27（1）：71-74. LAI Xiaoqing，LOU Yishan，SUN Jinsheng，et al. Polysulfonate drilling fluid solid liquid separation technology of waste[J].Drilling Fluid & Completion Fluid，2010，27（1）：71-74.

[2]潘寶風(fēng)，蘭林，李尚貴，等. 廢棄鉆井液的固化燒結(jié)與再利用研究 [J]. 鉆井液與完井液，2011，28（1）：66-69. PAN Baofeng，LAN Lin，LI Shanggui，et al. Study on curing sintering and utilization of waste drilling fluid[J]. Drilling Fluid & Completion Fluid，2011，28（1）：66-69.

[3]張浩，張斌，徐國(guó)金. 兩性離子聚合物HRH鉆井液在臨盤(pán)油田的應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù)，2014，42（2）：57-63. ZHANG Hao，ZHANG Bin，XU Guojin，et al. Applications of zwitterionic polymer hrh drilling fluid in linpan oilfield[J].Petroleum Drilling Techniques，2014，42（2）：57-63.

[4]王學(xué)川，張莎，周亮，等. 膠原蛋白改性陽(yáng)離子絮凝劑對(duì)廢棄鉆井液的絮凝[J]. 鉆井液與完井液，2012，29 （2）：73-75. WANG Xuechuan，ZHANG Sha，ZHOU Liang，et al. Study on flocculate of drilling fluid used cationic flocculant modified by collagen[J].Drilling Fluid & Completion Fluid，2012，29（2）：73-75.

[5]周建良，岳前升，楊立平，等.海上油田廢棄鉆井液固液分離技術(shù)研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào)，2012，34（9）：148-152. ZHOU Jianliang，YUE Qiansheng，YANG Liping，et al. Solid-liquid separation technology of waste drilling fluid in offshore oilfields[J].Journal of Oil and Gas Technology，2012，34（9）：148-152.

[6]冀忠倫，周立輝，任建科，等. 長(zhǎng)慶低滲透油田廢棄鉆井液處理探討[J]. 油氣田環(huán)境保護(hù)，2009，19（3）：28-31. JI Zhonglun，ZHOU Lihui，REN Jianke，et al. Technology application of waste drilling fluid treatment in changqing low permeability oilfield[J].Environmental Protection of Oil & Gas Fields，2009，19（3）：28-31.

[7]王眉山，鄭毅. 中國(guó)廢棄鉆井液處理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].鉆井液與完井液，2009，26（6）：77-80. WANG Meishan，ZHENG Yi. The Prospect of waste drilling fluid treatment technology in China[J].Drilling Fluid & Completion Fluid，2009，26（6）：77-80.

[8]徐輝，王兵，錢(qián)杉衫，等.油田廢棄鉆井液無(wú)害化處理[J].鉆井液與完井液，2009，26（4）：83-86. XU Hui，WANG Bing，QIAN Shanshan，et al. Innocent treatment of waste drilling fluids[J].Drilling Fluid & Completion Fluid，2009，26（4）：83-86.

The Application of Strongly Flocculent Drilling Fluid in Sulige Gas Field

CHEN Zaijun1, 2
(1. Drilling & Production Technology Research Institute of CCDE, Xi’an, Shaanxi 710018; 2. State Key Laboratory of Low Permeability Gas Field Exploration and Development, Xi’an, Shaanxi 710018)

AbstractAs the environment protection requirements are becoming more stringent，mud pits for surface circulation of drilling fuid will be completely replaced by mud tanks with which the drilling fuid is circulated at the surface. To clean the mud effectively and effciently with mud tank circulation，and maintain good drilling fuid properties to ensure safe drilling，a strong focculent for fast focculation used in Sulige gas feld has been developed，and the formulation of a drilling fuid containing the focculent is determined. In laboratory experiments，the formulated drilling fuid can effectively focculate a 100 kg/m3bentonite slurry in 20 s，fnally separating the solids with the liquid. This drilling fuid was tried in the well S47-8-66H2. The length of the well using this drilling fuid is 1800 m，and the average ROP is 27.42 m/h. Compared with the average ROP, 23.00 m/h, obtained in drilling the vertical sections of horizontal wells in Sulige in 2014，an increase in average ROP of 19.22% has been realized. This drilling fuid can be well cleaned through surface tank circulation, providing successful experiences for environment protection through "no drilled cuttings on the ground" at the drilling site in Sulige gas feld.

Key wordsDrilling fuid； Strong focculation； Solids-free； Cleaning； Circulation with mud tank； Sulige gas feld

中圖分類號(hào)：TE254.3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-5620（2016）03-0064-03

doi:10.3696/j.issn.1001-5620.2016.03.013

作者簡(jiǎn)介：陳在君，高級(jí)工程師，1964年生，現(xiàn)在從事技術(shù)管理及鉆完井液的研究工作。電話 （029） 86593620；E-mail：chenzaijun@cnpc.com.cn。

收稿日期（2015-11-25；HGF=1601N12；編輯王小娜）