高油水比油基鉆井液在海上油田的應(yīng)用研究*

馬雙政，張耀元，南 源，陳金定，王冠翔

（中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)分公司，廣東 湛江 524057）

海上X-3油田總體被斷層復(fù)雜化背斜構(gòu)造，油藏上傾方向被斷層遮擋，主要是由巖屑石英粉砂巖和泥頁巖不等互層構(gòu)成的復(fù)雜斷塊油藏。海上X-3油田井壁易失穩(wěn)，長穩(wěn)斜段井眼清潔困難，在鉆進(jìn)親水性硬脆性泥頁巖時(shí)，油基鉆井液對鉆井作業(yè)產(chǎn)生了不良影響[1-3]：

（1）起下鉆過程中產(chǎn)生泥球，影響了起下鉆作業(yè)時(shí)效及井下作業(yè)安全；

（2）油基鉆井液井下難以沖洗干凈，導(dǎo)致固井質(zhì)量不理想。

因此，本文通過優(yōu)化油基鉆井液體系，并在海上X-3油田應(yīng)用成功，保證了井眼清潔和暢通等井下作業(yè)安全。

1 油基鉆井液體系性能優(yōu)化

1.1 高油水比油基鉆井液合理控制粘切

高油水比對抑制防塌和井壁穩(wěn)定具有較好的效果，但對油基泥漿的靜切力和粘度有較大影響[4,5]。油基鉆井液油水比在70∶30～90∶10之間，將油水比提高在95∶5以上其流變性難以控制，體系的粘度降低，靜切力降低，HTHP失水量增加。然而，除了通過調(diào)節(jié)油水比的方式，還可通過增加油基鉆井液中的有機(jī)膠體的含量，以提高鉆井液粘切力[6-8]，增強(qiáng)攜巖能力。鉆井液的油水比降至95∶5時(shí)，增加有機(jī)膠體加量至2.5%有機(jī)土+3%MOLSF時(shí)，油基鉆井液提粘效果最佳。

鉆井液體系配方（油水比95∶5）+0.8%主乳化劑A-1+1.1%輔乳化劑B-1+1.6%潤濕劑C-2+2.5%Ca（OH）2+有機(jī)土+MOLSF+30%CaCl2鹽水+2%MORLF+1%D-1，加重至 1.5g·cm-3。

1.2 泥頁巖與油基鉆井液活度調(diào)整平衡抑制性

通過適當(dāng)增加水相無機(jī)鹽（CaCl2和NaCl）濃度，使產(chǎn)生滲透壓≥頁巖吸附壓，防止水相向巖層運(yùn)移，可有效避免在頁巖地層鉆進(jìn)時(shí)出現(xiàn)的各種復(fù)雜問題，使井壁保持穩(wěn)定[8,9]。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T 5613-2000泥頁巖理化性能試驗(yàn)方法測得X-3井泥頁巖活度為0.645左右，相當(dāng)于30%CaCl2水溶液。所以，現(xiàn)場油基鉆井液中CaCl2含量由25%CaCl2提高至30%。

1.3 重晶石沉降體積法優(yōu)選潤濕劑

當(dāng)加潤濕劑后重晶石顆粒表面由親水性轉(zhuǎn)化為親油性，使其在油中分散開來，重晶石在油基鉆井液中沉降穩(wěn)定性變好。所以，采用重晶石沉降體積法[8-10]用以篩選潤濕劑，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出C-2的潤濕效果最佳，在通過加量效果優(yōu)選，其最佳加量為1.6%。

表2 重晶石在加潤濕劑溶液的沉降實(shí)驗(yàn)Tab.2 Sedimentation experiment of barite in wetting agent solution

1.4 高油水比油基泥漿體系抑制性研究

常規(guī)滾動(dòng)回收率實(shí)驗(yàn)是將地層層位鉆屑裝入含有鉆井液的不銹鋼陳化罐內(nèi)，放進(jìn)滾子爐內(nèi)，在設(shè)定溫度（120℃）和轉(zhuǎn)速（20r·min-1）下摸擬（熱滾 16h）井下工作狀況，測定巖樣回收率，用以評價(jià)鉆井液體系抑制易塌巖樣分散的能力[11]。但在實(shí)際井況下，鉆屑在旋轉(zhuǎn)鉆柱和鉆井液作用下運(yùn)動(dòng)狀態(tài)要比這樣的實(shí)驗(yàn)條件復(fù)雜的多，通過滾筒模擬井底鉆速將大量鉆井液（5L左右）形成紊流的實(shí)驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)在改進(jìn)前后的效果見表3。

表3 實(shí)驗(yàn)方法改進(jìn)前后實(shí)驗(yàn)評價(jià)數(shù)據(jù)對比效果Tab.3 Comparison of effects before and after improvement of experimental methods

由表3可以看出，采用常規(guī)滾動(dòng)回收率實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)場鉆井液和優(yōu)化后鉆井液的滾動(dòng)回收率相差不大；而在改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法后，優(yōu)化后鉆井液的滾動(dòng)回收率為92.68%，比現(xiàn)場的鉆井液的滾動(dòng)回收率得到很大提高，能夠真實(shí)反映鉆井液的抑制性。

2 高油水比油基鉆井液體系現(xiàn)場應(yīng)用

優(yōu)化后的油基鉆井液體系在X-3多口井現(xiàn)場鉆井應(yīng)用效果顯著，其各項(xiàng)性能平穩(wěn)，單趟井起下鉆順利，鉆井液性滿足了優(yōu)快作業(yè)需求。

圖1 鉆井液性能平穩(wěn)Fig.1 Performance of drilling fluid is stable

圖2 X-3鉆井單趟鉆進(jìn)尺Fig.2 Trip per footage of X-3 drilling

3 結(jié)論和認(rèn)識

通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)對油基鉆井液進(jìn)行了體系優(yōu)化與實(shí)驗(yàn)評價(jià)方法的改進(jìn)，優(yōu)化后的油基鉆井液體系在X-3油田現(xiàn)場得到很好的應(yīng)用，可得出如下認(rèn)識和結(jié)論：

（1）通過提高油水比，增加水相CaCl2和有機(jī)膠體加量，增強(qiáng)了鉆井液的抑制封堵性；

（2）采用重晶石沉降體積法優(yōu)選潤濕劑C-2，改善了油基鉆井液的潤濕性；

（3）改進(jìn)高油水比油基鉆井液滾動(dòng)回收率性能評價(jià)方法，優(yōu)化后滾動(dòng)回收率可達(dá)92.68%，真實(shí)反映了油基鉆井液的優(yōu)異抑制性能。