強抑制封堵鉆井液體系研究及應(yīng)用

劉浩冰 趙素娟 李思 李必平 王曉亮

摘要：由于某油田某區(qū)塊在鉆井的時候很容易出現(xiàn)井壁坍塌和漏失問題，所以研制開發(fā)出一種全新的強抑制封堵鉆井液體系是非常必要的。此體系的原理是利用氯化鉀、硅酸鈉與聚胺抑制劑的多元復(fù)合作用，來有效的抑制頁巖水化分散，頁巖膨脹率相比于清水降低了68.2%，毛細管吸入時間相比于清水降低了63.5%。這一體系的物理原理是以封堵為基礎(chǔ)配合硅酸鹽的化學(xué)固壁作用，低滲沙盤封堵試驗濾失量只有8.9mL，能夠充分封堵地層孔隙、微裂縫，減小濾液對地層侵入的幾率，提升井壁的穩(wěn)定性，防止井下發(fā)生漏失問題。這一體系在某油田**-41井的五開井段進行現(xiàn)場運用，結(jié)果顯示這一體系在鉆進過程當中具有穩(wěn)定性，流變的狀態(tài)優(yōu)良，井徑規(guī)則，五開井段平均井徑擴大的幾率只有1.3%。

關(guān)鍵詞：強抑制;強封堵;水基鉆井液;井壁穩(wěn)定

引言：

以白堊系與第三系碳酸鹽巖油藏為主的大型油田其開發(fā)對象主要包括：第三系的某油藏以及白堊系某油藏，這其中**地層上、中部主要是大套泥巖，下部是大套泥巖夾薄層石膏，另一地層主要是泥巖與厚薄不均勻的石膏不等厚互層，下部地層主要是灰?guī)r，鉆井施工當中十分容易出現(xiàn)井壁失穩(wěn)、漏失等復(fù)雜情況。對于地層特性開發(fā)新型強抑制封堵鉆井液體系，體系當中引入硅酸鈉，不但能夠提升鉆井液的抑制性，還能夠利用化學(xué)的作用，充分封堵井壁孔隙與微裂縫，降低孔隙壓力的傳遞作用，使化學(xué)固壁得以實現(xiàn)，保證井下的安全。

1 實驗材料與儀器

主要材料：膨潤土、碳酸鈉、氯化鉀、硅酸鈉、流型調(diào)節(jié)劑BZ-HXC、抗溫抗鹽降濾失劑BZ-JLS-I、聚合醇BZ-YRH、防塌封堵劑BZ-YFT、聚胺抑制劑BZ-YZJ、細鈣、重晶石。

實驗儀器設(shè)備：ZNN-D6S型旋轉(zhuǎn)黏度計、高溫滾動加熱爐、OFI高溫高壓濾失儀和封堵儀、ZNS-4中壓失水儀、CST毛細血管吸入時間測定儀以及NP-01A線性頁巖膨脹儀。

2 各因素對鉆井液性能影響

經(jīng)過實驗考察硅酸鈉加量對鉆井液性能的影響，優(yōu)化鉆井液的配方。

2.1硅酸鈉模數(shù)

研究結(jié)果顯示，硅酸鈉的模數(shù)越大，其抑制力越強，但是鉆井液體系的表現(xiàn)黏度、塑性黏度以及動切力都表現(xiàn)出下降的趨勢，以綜合抑制防坍塌和流變性為基礎(chǔ)，選擇的模數(shù)是：2.4～2.8。

2.2硅酸鈉加量

為了使體系的抑制性得以提升，應(yīng)用氯化鉀-硅酸鈉-聚胺抑制劑復(fù)合作用。應(yīng)用大港油田明化鎮(zhèn)組泥頁巖巖石樣品，處理成過100目規(guī)格的巖屑，經(jīng)過線性頁巖膨脹率和毛細管吸入時間測試法對這一復(fù)合抑制體系展開抑制性的評價。

根據(jù)實驗結(jié)果顯示，利用氯化鉀-硅酸鈉-聚胺抑制劑復(fù)合作用，膨脹率與毛細管吸入時間均明顯降低，抑制效果比單一的抑制劑強。伴隨著硅酸鈉量的增加，抑制效果也大大提升，但是增加的量超出百分之四，抑制效果增強幅度減弱。

對于不同的碳酸鈉加量來評價體系的性能影響，老化條件是120℃、16h，根據(jù)實驗結(jié)果顯示，體系表現(xiàn)黏度、動切力隨著硅酸鈉的加入先降低以后再升高，然而濾失量在加量超出3%以后明顯提升。綜合抑制性、流變性與濾失性，最終明確體系硅酸鈉加量為3%。

根據(jù)上述實驗我們可以知道，明確強抑制封堵鉆井液配方如下：

水+2%膨潤土+0.3%純堿+3%硅酸鈉+0.1BZ-HXC+1.5%BZ-JLS-I+1%BZ-YRH+1%BZ-YFT+7%氯化鉀+0.5%BZ-YZJ+10%細目鈣（325目）+10%細目鈣（600目）+重晶石。

3 強抑制封堵鉆井液體系性能評價

3.1耐溫性能

檢測出了強抑制封堵鉆井液體系的耐溫性能，結(jié)果如下表1所示。

實驗結(jié)果顯示，隨著溫度的不斷提升，體系表觀黏度和動切力稍微降低，濾失量的流變性與較小的濾失量。

3.2抑制性能

運用滾動回收率實驗來評價鉆井液體系的抑制性，并且和運用相同實驗條件的7%氯化鉀水溶液實驗結(jié)果進行比較，這一實驗巖屑利用新疆克深208井的紅色泥巖。測試結(jié)果顯示，強抑制封堵鉆井液體系的巖屑回收率是95.8%，遠超出7%氯化鉀溶液的回收率（8.5%），表示這一體系能夠有效的抑制泥頁的水化分散，抑制性良好。

3.3封堵性能

利用OFI高溫高壓封堵儀進行封堵性測試（測試用巖心滲透率是400mD），在120℃、7MPa條件下開展實驗，封堵的效果：瞬間失水3.4mL，濾失量9.6mL，靜態(tài)濾失速率為1.1mL/min。實驗結(jié)果顯示，這一體系具備很好的封堵效果，能夠充分填充井壁孔隙與微裂縫，提升井壁的強度，避免發(fā)生漏失，確保井下的施工安全。

4 總結(jié)：

（1）強抑制封堵鉆井液體系經(jīng)過多元復(fù)合作用，使體系的強抑制性和強封堵能力得以實現(xiàn)，可以充分解決井壁穩(wěn)定的難題，避免出現(xiàn)井下漏失的問題。

（2）現(xiàn)場的運用表示，強抑制封堵鉆井液體系能夠充分解決某油田某區(qū)塊井壁坍塌以及漏失難題，具備很好的現(xiàn)場運用效果。

參考文獻：

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