渤?？铺骄@井液工藝技術(shù)研究與應(yīng)用

文杰

渤海灣渤中油田BZ21-2-1井是渤中凹陷設(shè)計(jì)較深、層位較全的一口科學(xué)探索井，該井是渤中21-22構(gòu)造上的一口預(yù)探井，也是總公司在渤海灣的第一口高溫高壓深井，地質(zhì)條件異常復(fù)雜，明化鎮(zhèn)組地層活性強(qiáng)，泥巖坍塌周期短;館陶組地層裸眼段長，地層易漏;東營和沙河街組窄密度窗口薄弱層和高壓地層并存，且地層溫度高，該井屬于渤海迄今為止所鉆遇最深井，實(shí)際完鉆井深5141m;且該井屬于高溫高壓井，井底最高溫度≥170℃，預(yù)測最高壓力系數(shù)為1.65。根據(jù)臨近已鉆井資料顯示：該區(qū)塊東營組上漏下塌、且東營、沙河街屬高壓層;采用常規(guī)的聚合物鉆井液在高溫條件下處理劑易失效，鉆井液性能難以控制，從而加劇井下復(fù)雜。

因此，為了滿足BZ21-2-1高溫高壓井井段鉆井要求，油化事業(yè)部塘沽基地采用抗高溫鉆井液處理劑構(gòu)建了一套適合高溫高密度的PDF-THERM 鉆井液體系，該鉆井液體系具有具有良好的抑制性能、潤滑性，可有效抑制粘土礦物的水化分散，防止東營及沙河街組泥巖縮徑、跨塌;具有良好的失水造壁性、熱穩(wěn)定性能，滿足了BZ21-2-1井現(xiàn)場高溫高壓鉆井施工的需要。

1PDF-THERM 鉆井液體系的構(gòu)建

針對渤海地區(qū)高溫高壓井現(xiàn)場鉆井過程中所面臨的問題，油化事業(yè)部塘沽基地通過分析總結(jié)和大量的室內(nèi)試驗(yàn)，研究構(gòu)建形成了PDF-THERM鉆井液體系。

選用PF-STB HT作為高溫穩(wěn)定劑，在高濃度甲酸鉀溶液中可以形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高動切力、靜切力，還有利于形成泥餅。選用聚合醇PF-JLX T和甲酸鉀降低鉆井液活度，提高鉆井液抑制性。降濾失劑選用具有抗鹽、抗高溫性能的磺化褐煤樹脂類和磺化酚醛樹脂類復(fù)配使用。封堵劑選用不易對地層造成傷害的成膜封堵劑PF-LPF（H）和PF-DFL HT。

體系基本配方為：海水+2～4%膨潤土+0.3～0.5%燒堿+0.2%Na2CO30.5～3%

PF-STB HT+1～3%PF-SMP HT+1～3%PF-SPNH HT+1～3%PF-LPF（H）+ 1～2%PF-DFL HT+2%PF-JLX T+5～7.5% KCl+5～10%PF-COK+重晶石+潤滑劑。

室內(nèi)配制鉆井液在180℃條件下熱滾16h測試性能，室內(nèi)所配鉆井液的性能如表1：

2現(xiàn)場高溫高壓井段應(yīng)用

PDF-THERM鉆井液體系應(yīng)用在渤海科學(xué)探索井BZ21-2-1井的8-1/2″井段，井深從3956m至4881.5m，所鉆層位歷經(jīng)東二段、東三段、沙一段、潛山組。其中存在兩短易垮塌的玄武巖，4402m-4410m的灰?guī)r玄武巖和4520m-4528m的安山玄武巖，以下為該井三個地層壓力預(yù)測剖面。

鉆井液基本配方： 1.5%海水膨潤土漿+0.4%NaOH+0.3%Na2CO3+0.3%PF-PAC-LV+0.6%PF-STB HT+1.75%PF-SMP HT+1.75%PF-SPNH HT+2.0%+PH-LPF（H）+1.0%PF-DFL HT+2%PF-JLX T+5%KCl+10%PF-COK+1.5%PF-LUBE+重晶石。

（1）鉆井液具有良好的流變性能 ?鉆進(jìn)過程中高溫流變性能容易控制，密度1.57g/cm3，能維持較低的粘度，鉆進(jìn)過程中典型鉆井液性能如表2：

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，說明了該體系有良好的流變性能，現(xiàn)場使用情況來看，鉆井液靜止3天后，鉆井液沒有因?yàn)殪o止時(shí)間長而變稠，開泵打通后，返出的鉆井液流變性基本與靜止前相同。根據(jù)現(xiàn)場現(xiàn)象和鉆井液性能數(shù)據(jù)可以充分證明該體系剪切稀釋性能很好，有良好流變性能。

（2）鉆井液具有良好的失水造壁性能 ?該體系在井底溫度170℃、井口返出溫度65℃的環(huán)境下，鉆井液常溫API失水能控制在1.6ml，120℃高溫高壓失水可以達(dá)到7.2ml，而且常溫API失水能迅速失水，泥餅質(zhì)量薄而韌。泥餅質(zhì)量如圖1和圖2。

（3）鉆井液具有良好的防塌性能、穩(wěn)定井壁作用 ???該井在12-1/4”井眼中東二下3700m-3956m井段，下套管前通井，起下鉆劃眼有困難段，反復(fù)劃眼。而8-1/2”井段采用的是PDF-THERM鉆井液體系，不僅在東二段起下鉆沒有任何阻掛現(xiàn)象，而且在易塌的4402m-4410m的灰?guī)r玄武巖、在4520m-4528m安山玄武巖井段起下鉆也沒有問題。充分的證明了PDF-THERM鉆井液體系在高溫高壓情況下能很好的起到穩(wěn)定井壁作用，有良好的防塌性能。起下鉆劃眼曲線對比如圖3和圖4。

（4）鉆井液良好的抗溫性能 ??該體系在BZ21-2-1井應(yīng)用過程流變性能良好，失水一直很小，說明在鉆進(jìn)以及起下鉆過程中抗溫性能良好。

通井循環(huán)結(jié)束后電測，起鉆前井底墊了300m（4881-4551m井段）稠鉆井液（配方：井漿+1%PF-LPF（H）+1%PF-DFL HT+1%PF-STB HT）。

第一趟電測下到底測得井底溫度151℃（靜止時(shí)間18.5h），第二趟電測下到底測得井底溫度170℃（靜止時(shí)間29.5h），由此看來，井底溫度不低于170℃。

靜止70.5h后，隨鉆測壓循環(huán)時(shí)，不同井深的鉆井液性能如表3：

由此看來， PDF-THERM體系在溫度170℃靜止70h以上性能基本沒什么變化，體現(xiàn)出了該體系良好的高溫穩(wěn)定性能。

由表4可以看出，返回井漿在200℃經(jīng)過長時(shí)間熱滾后仍然能夠保持一定的性能，尤其是失水?dāng)?shù)據(jù)優(yōu)良，而且在補(bǔ)充抗溫穩(wěn)定劑后能夠達(dá)到更加優(yōu)異的性能指標(biāo)，說明PDF-THERM體系在抗溫性方面仍然有很大的提升空間。

3結(jié)論

（1）該體系引進(jìn)了有機(jī)鹽PF-COK作為抑制劑，有機(jī)酸鹽對處理劑的影響不大，且對鉆井液性能的破壞作用較大地低于同濃度的無機(jī)鹽（如KCl），維持鉆井液性能比較容易，對其它處理劑抑制性的降低不大，從而使鉆井液抑制性的整體水平有較大提高。

（2）PF-COK與聚合醇PF-JLX T配合使用，可以降低鉆井液活度，抑制性進(jìn)一步提高到其它鉆井液達(dá)不到的程度，有效的解決水敏性地層的井壁穩(wěn)定問題。

（3）該體系使用了高溫穩(wěn)定劑PF-STB HT有很好的護(hù)膠降失水作用，使得鉆井液有良好的失水造壁性能，為井壁穩(wěn)定打下了夯實(shí)的基礎(chǔ)。

（4）該體系使用了抑制劑PF-JLX T也有良好的潤滑性能，能很好的調(diào)節(jié)高密度鉆井液的流變性能，能明顯降低高密度高固相鉆井液固相—固相、液相—液相、固相—液相之間的摩擦力。

（5）PDF-THERM鉆井液體系對于BZ21-2-1科學(xué)探索井8 1/2”井段的順利完成起了關(guān)鍵性作用，開創(chuàng)了渤海灣高溫高壓鉆井液體系的先河，對于渤海灣高溫高壓井作業(yè)具有里程碑的意義。

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