高性能水基鉆井液體系在水平井中的應(yīng)用

梁文利（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院鉆井液分公司，黑龍江　大慶　163413）

高性能水基鉆井液體系在水平井中的應(yīng)用

梁文利（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院鉆井液分公司，黑龍江大慶163413）

高性能水基鉆井液體系具有良好的抑制性、流變性和潤(rùn)滑性，是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。通過(guò)對(duì)抑制劑的優(yōu)選，確定了高性能水基鉆井液體系的配方，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程中性能表現(xiàn)良好，滿足了長(zhǎng)水平段、大位移水平井的施工要求。

自2013年起大慶油田開(kāi)始對(duì)外圍的致密油進(jìn)行開(kāi)發(fā)，應(yīng)用油基鉆井液成功鉆探了多口大位移、長(zhǎng)水平段水平井。雖然油基鉆井液具有抑制性強(qiáng)、潤(rùn)滑性好、鉆井施工難度低等特點(diǎn)，但是對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，后期處理困難，因此油基鉆井液已經(jīng)不在適合水平井鉆井工程的需要，急需開(kāi)發(fā)一套高性能水基鉆井液體系來(lái)保證大位移、長(zhǎng)水平段水平井施工的順利進(jìn)行。

1　高性能水基鉆井液體系配方

高性能水基鉆井液也被稱(chēng)為胺基鉆井液，在國(guó)外被廣泛地應(yīng)用。為了滿足開(kāi)發(fā)大慶油田致密油水平井，選取聚胺和聚合醇兩種化合物作為高性能水基鉆井液的主要處理劑，實(shí)現(xiàn)高性能水基鉆井液的強(qiáng)抑制性、高封堵能力和良好的潤(rùn)滑性。滾動(dòng)回收法與線性膨脹法是國(guó)內(nèi)在評(píng)價(jià)鉆井液處理劑方面比較常用的方法，這兩種處理劑的評(píng)價(jià)方法雖然擁有諸多的優(yōu)點(diǎn)，但是對(duì)于評(píng)價(jià)像聚胺這樣的低分子處理劑還不是很適合，所以需要重新建立一套聚胺這類(lèi)處理劑的評(píng)價(jià)方法，從宏觀和微觀兩個(gè)方面對(duì)聚胺化合物的抑制性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.1高速離心法

應(yīng)用聚胺溶液與膨潤(rùn)土配成濃度為6%的實(shí)驗(yàn)溶液，水化24小時(shí)后與清水進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖1所示。

圖1　實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖

由圖1我們可以看出，在進(jìn)行離心實(shí)驗(yàn)前樣品的體積是相同的，當(dāng)進(jìn)行離心實(shí)驗(yàn)后實(shí)驗(yàn)樣品JN-1最清澈，析出的水最多，因此JN-1的抑制性最強(qiáng)。

1.2激光粒度分析法

配制6%的聚胺與膨潤(rùn)土溶液紡織在振蕩器上，每20分鐘進(jìn)行振蕩一次，24小時(shí)水化后進(jìn)行激光粒度實(shí)驗(yàn)，分別讀取d10、d50、d90和D［4.0，3.0］的值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1　激光粒度分析值

JN-4 JN-5 JN-3 5.022 4.957 2.295 18.016 17.534 6.475 43.526 42.02 19.263 23.157 22.174 9.405

由表1可發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)樣品JN-1的d10、d50、d90、D［4.0，3.0］的值最大，說(shuō)明JN-1的抑制性最強(qiáng)。

1.3封堵劑優(yōu)選

瀝青具有良好的封堵能力，由瀝青演化出的產(chǎn)品還有黃化瀝青、乳化瀝青和氧化瀝青等，室內(nèi)分別把這幾種產(chǎn)品按2%的比例加入到基漿中，在不同目的砂床上進(jìn)行封堵實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：相同加量的情況下乳化瀝青瞬時(shí)漏失80ml，表現(xiàn)最好，封堵效果最好，且該處理劑與其他藥品配伍性也比較好。

1.4潤(rùn)滑劑優(yōu)選

室內(nèi)在基漿中加入DYRH-3和ORH-101兩中液體潤(rùn)滑劑，1分鐘和10分鐘后測(cè)定摩阻系數(shù)，分別為0.06和0.09，表現(xiàn)出了很好的潤(rùn)滑性能，能夠滿足水平井鉆井液潤(rùn)滑性的需求。

1.5鉆井液配方

根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析，最終確定了高性能水基鉆井液的配方為：4%膨潤(rùn)土+0.25%純堿+0.2%KOH+2%樹(shù)脂類(lèi)降濾失劑+2%銨鹽類(lèi)降濾失劑+2%封堵防塌劑+0.4%聚胺+0.3%包被劑+3%聚合醇+5%液體潤(rùn)滑劑+適量消泡劑。

2　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

龍26-平25井位于龍虎泡油田，是一口開(kāi)發(fā)致密油水平井，完鉆井深4055.00米，水平段長(zhǎng)2033.00米，是目前大慶油田應(yīng)用高性能水基鉆井液體系施工的水平井段最長(zhǎng)、水平位移最大的水平井。該井的目的層為青山口組的青二、三段，青山口組發(fā)育有大段的泥巖，遇水化很容易膨脹，引起井壁坍塌掉塊，給鉆井施工帶來(lái)安全隱患。因此在應(yīng)用高性能水基鉆井液主要是要保證該鉆井液體系的抑制能力、封堵能力和潤(rùn)滑能力，首先要保證主體抑制劑聚胺的含量不低于0.4%，鉆井液密度控制在1.25～1.30g/cm3范圍內(nèi)，失水量要小于2mL，水平段每施工100米就要補(bǔ)充高效液體潤(rùn)滑劑2噸，保證鉆井液的潤(rùn)滑性。在該井的施工中，高性能水基鉆井液體系表現(xiàn)了良好的抑制性、潤(rùn)滑性和流變性能，保證了該井的安全、順利完鉆。

3　結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)離心法和激光粒度分析法對(duì)高性能水基鉆井液體系抑制劑聚胺的優(yōu)選，最終確定了該套鉆井液體系的配方。

（2）高性能水基鉆井液體系在龍26-平25井施工中應(yīng)用，取得了完鉆井深4055.00米，水平段長(zhǎng)2033.00米的好成績(jī)。

［1］侯杰，劉永貴，李海.高性能水基鉆井液在大慶油田致密油藏水平井中的應(yīng)用［J］.石油鉆探技術(shù)，2015，43（4）：59-64.

［2］鄒大鵬.大慶油田致密油水平井強(qiáng)抑制防塌鉆井液技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2015，37（3）：37-40.