無(wú)固相聚合物體系泥漿在艾哈代布油田ADRu3-3-2H井應(yīng)用

王明國(guó)

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江大慶163413）

1 無(wú)固相聚合物體系泥漿使用前提

當(dāng)前采用的磺化聚合物鉆井液體系已經(jīng)考慮過(guò)儲(chǔ)層保護(hù)問(wèn)題，而且在之前已經(jīng)完鉆的各井中，四開(kāi)泥漿已經(jīng)從以下幾個(gè)方面解決：①控制鉆井液體系低濾失量，儲(chǔ)層鉆進(jìn)時(shí)瞬時(shí)失水小，形成泥餅時(shí)間短；②采用屏蔽暫堵技術(shù)措施，使用超級(jí)碳酸鈣作為加重材料，該暫堵材料加入鉆井液中可以降低鉆井液失水，有利于形成致密堅(jiān)韌的泥餅，并且該暫堵材料可以在酸化作業(yè)時(shí)被酸化溶解，解除暫堵；③近平衡鉆井，降低鉆井液密度，合理控制壓差，在保證井下安全的情況下，盡可能降低鉆井液密度；④清潔降低固相，充分利用固控設(shè)備降低固相含量，降低固相對(duì)孔喉通道的堵塞幾率等。

然而，隨著儲(chǔ)層開(kāi)采，壓力隨之下降，以上措施已經(jīng)無(wú)法滿足要求，需要尋找更加有利于保護(hù)儲(chǔ)層的泥漿體系，因此我們選擇使用無(wú)固相聚合物體系泥漿。選擇該泥漿體系主要出于以下幾點(diǎn)考慮：①減少體系中離子型處理劑的使用，采用中小分子的聚合物類處理劑，降低體系的礦化度，避免由于高礦化度與地層水礦化度不配伍而造成的化學(xué)沉淀傷害；②采用中小分子的聚合物處理劑，即可以保證對(duì)地層巖屑的包被、抑制，又可以降低失水，同時(shí)還能減少由于大分子聚合物產(chǎn)生的交聯(lián)膠團(tuán)造成的儲(chǔ)層傷害；③不使用土粉配漿，降低了體系中的固相含量，避免固相顆粒堵塞孔喉造成的傷害；④采用暫堵性材料控制鉆井液的密度，降低失水，屏蔽有害固相侵入儲(chǔ)層。

2 ADRu3-3-2H井地質(zhì)情況及工程簡(jiǎn)介

ADRu3-3-2H井位于伊拉克艾哈代布油田AD1區(qū)塊，該井設(shè)計(jì)井深4269.74m，井身結(jié)構(gòu)為四開(kāi)井，三開(kāi)為定向造斜井段，四開(kāi)為目的層水平井段。該井水平段設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為997.74m，在艾哈代布油田內(nèi)屬于大位移水平井。該井的目的層位為Rumaila2b-L2，垂深2620m左右，主要巖性以灰?guī)r為主。

3 無(wú)固相聚合物體系實(shí)驗(yàn)室配方及數(shù)據(jù)

艾哈代布油田目前使用的鉆井體系主要是磺化聚合物鉆井液體系，因此，無(wú)固相聚合物體系鉆井液主要還是保持現(xiàn)有體系主聚物不變，取消使用土粉配漿、減少或不使用磺化處理劑材料，增加使用小分子或中分子的處理劑產(chǎn)品。

（1）增粘劑（流型調(diào)節(jié)劑）：高聚物、生物聚合物；通過(guò)使用增粘劑或流型調(diào)節(jié)劑來(lái)調(diào)整鉆井液體系的流變性，使鉆井液體系具有良好地懸浮能力和攜巖能力，保證井眼清潔，避免形成巖屑床。

（2）防塌降濾失劑：聚陰離子纖維素（低粘）（白色粉末）、聚合鋁防塌降濾失劑（黑褐色粉末）、聚合物降濾失劑（白色粉末）等；無(wú)固相鉆井液體系由于不使用膨潤(rùn)土，配漿時(shí)鉆井液的濾失控制存在一定的難度，因此選用中小分子的聚合物降濾失劑并輔以一定量的超細(xì)碳酸鈣來(lái)降低泥漿體系的濾失量，也就是減少濾液侵入儲(chǔ)層深部，減少了對(duì)儲(chǔ)層的傷害。

（3）加重劑：在鉆井液密度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)、出現(xiàn)井控風(fēng)險(xiǎn)或發(fā)生井壁失穩(wěn)時(shí)，采用超細(xì)碳酸鈣進(jìn)行加重；使用超細(xì)碳酸鈣加重是由于超細(xì)碳酸鈣可溶于酸，國(guó)內(nèi)外多將超細(xì)碳酸鈣作為儲(chǔ)層暫堵劑使用，由超細(xì)碳酸鈣暫時(shí)堵塞儲(chǔ)層孔喉阻止濾液及有害固相進(jìn)一步浸入儲(chǔ)層深部從而起到保護(hù)儲(chǔ)層的目的，在后期進(jìn)行酸化壓裂時(shí)將超細(xì)碳酸鈣溶解，打開(kāi)通道實(shí)現(xiàn)解堵。

根據(jù)以上材料使用原則要求，實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)，最后確定鉆井液體系配方如下：

H2O+0.05%～0.15%氫氧化鉀+0.1%～0.3%聚合物包被劑+1.0%～2.0%聚合物降濾失劑+1.0%～2.0%聚陰離子纖維素（低粘）+3.0%～6.0%聚合鋁防塌降濾失劑+0.2%～0.5%生物聚合物+3.0%～6.0%潤(rùn)滑劑(潤(rùn)滑)+碳酸鈣(加重)。

日常維護(hù)處理膠液配方：

降濾失膠液：H2O+0.05%氫氧化鉀+5%聚合物降濾失劑+5%聚陰離子纖維素（低粘）+10.0%聚合鋁防塌降濾失劑。

調(diào)節(jié)流型膠液：H2O+0.05%氫氧化鉀+15.0%聚合鋁防塌降濾失劑

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)主要性能參數(shù)如表1所示。

表1中試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，新配的無(wú)固相泥漿，在加入一定量潤(rùn)滑劑后，摩阻系數(shù)明顯降低，其他性能沒(méi)有明顯變化；在進(jìn)行100℃高溫老化20h后，粘度、切力稍微有所降低，但是不會(huì)對(duì)攜巖能力造成影響，同時(shí)HTHP失水復(fù)合要求。

表1 室內(nèi)主要性能參數(shù)

4 無(wú)固相聚合物在ADRu3-3-2H井使用情況

4.1 配漿情況

按照實(shí)驗(yàn)室配方，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)泥漿配制后性能，對(duì)部分泥漿材料用量進(jìn)行微調(diào)，最終得出現(xiàn)場(chǎng)具體配方以及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試性能如下：

200m3H2O+0.15%氫氧化鉀+0.1%聚合物包被劑+0.7%聚合物降濾失劑+0.5%聚陰離子纖維素（低粘）+6.0%聚合鋁防塌降濾失劑。

密度1.03g/cm3；粘度51s；失水3.6mL；pH=9；含砂0.05%；MBT=0g/L；六速：72/46，34/21,3/2;Gel∶0.5/L；PV=26，YP=10；Kf=0.0437。

4.2 日常維護(hù)情況

該井為四開(kāi)井眼段，正常鉆進(jìn)過(guò)程中，日消耗泥漿大約在20～30m3左右?；九浞綖镠2O+0.05%氫氧化鉀+5%聚合物降濾失劑+5%聚陰離子纖維素（低粘）+10.0%聚合鋁防塌降濾失劑，根據(jù)基本配方，現(xiàn)場(chǎng)主要維護(hù)以聚合物降濾失劑、聚陰離子纖維素（低粘）膠液配合聚合鋁防塌降濾失劑膠液搭配使用。含量以基本配方為基礎(chǔ)，根據(jù)泥漿具體性能進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。泥漿粘度過(guò)高時(shí)，適當(dāng)減少聚合物降濾失劑、聚陰離子纖維素（低粘）膠液濃度，增大聚合鋁防塌降濾失劑膠液使用量；如果泥漿失水增大，可以根據(jù)泥漿粘度情況，適當(dāng)增加聚合物降濾失劑、聚陰離子纖維素（低粘）膠液濃度。同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)得泥漿性能判斷泥漿切力是否足夠，不足時(shí)可以使用少量生物聚合物調(diào)整泥漿，控制泥漿良好的懸浮攜砂能力。

4.3 使用效果

該井四開(kāi)期間振動(dòng)篩使用了230目振動(dòng)篩布，從振動(dòng)篩面觀察，巖屑返出正常，且?guī)r屑顆粒均勻。為了能夠更好地對(duì)比鉆進(jìn)期間該無(wú)固相泥漿體系的攜砂能力，我們前后觀察對(duì)比了不同井深振動(dòng)篩面的返砂情況。在3500m井深段（水平段已經(jīng)完成300m左右）和4000m井深段（水平段已經(jīng)完成800m左右），振動(dòng)篩面的返砂情況基本一致，錄井撈取的砂樣，觀察巖屑顆粒大小幾乎一致。眾所周知，隨著水平段逐漸加長(zhǎng)，如果泥漿攜砂性不好，巖屑被鉆具研磨的幾率也就增加，這樣巖屑可能會(huì)被研磨的越來(lái)越細(xì)，進(jìn)而進(jìn)入泥漿中，導(dǎo)致泥漿固相含量增加，密度增高。然而，該井四開(kāi)水平段3500m和4000m返出的巖屑的形狀基本保持一致，這說(shuō)明了該泥漿體系的攜屑能力良好，可以及時(shí)將鉆頭新鉆的巖屑帶出井眼，降低了巖屑被鉆具多次研磨的幾率，從而降低了泥漿有害固相的增加，同時(shí)也降低了泥漿固相含量的增加對(duì)摩擦阻力的影響。

圖1為ADRu3-3-2H井四開(kāi)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，該井眼井徑比較規(guī)則，平均井徑大小基本在6.2～6.3inc周圍，根據(jù)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)最終計(jì)算平均井徑擴(kuò)大率為4.67%。

表2 ADRu3-3-2H井四開(kāi)泥漿性能

4.4 鉆進(jìn)期間泥漿性能

表2中數(shù)據(jù)為ADRu3-3-2H井四開(kāi)鉆進(jìn)期間不同井深時(shí)泥漿性能。

從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，該泥漿在四開(kāi)鉆進(jìn)期間，性能穩(wěn)定，各項(xiàng)達(dá)標(biāo)，均在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。雖然為無(wú)固相泥漿體系，沒(méi)有膨潤(rùn)土在泥漿體系中形成基本骨架，但是在日常實(shí)驗(yàn)中測(cè)得泥漿形成的泥餅，致密堅(jiān)韌，濾失量達(dá)標(biāo)，完全滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。

5 結(jié)論

艾哈代布區(qū)塊，大位移水平井已經(jīng)成功完成多口井，但是由于使用的磺化體系泥漿導(dǎo)致油層污染，因此不得不重新尋找可代替磺化泥漿的新泥漿體系。無(wú)固相聚合物體系泥漿在ADRu3-3-2H井從應(yīng)用的情況來(lái)看，該體系泥漿性能穩(wěn)定、潤(rùn)滑性好，攜砂能力強(qiáng)，能夠滿足鉆井施工要求。對(duì)于油層保護(hù)方面來(lái)講，雖然從鉆井方面無(wú)法得知，但是理論上無(wú)固相聚合物體系泥漿與磺化泥漿體系相比還是具有一定的優(yōu)勢(shì)的。