恩平24-2油田水平井鉆井液技術研究

胡友林，岳前升，劉書杰，朱 磊

（1.長江大學石油工程學院，湖北荊州 434023；2.中海油研究總院，北京 100027）

恩平24-2油田水平井鉆井液技術研究

胡友林1，岳前升1，劉書杰2，朱 磊2

（1.長江大學石油工程學院，湖北荊州 434023；2.中海油研究總院，北京 100027）

為滿足恩平24-2油田水平井鉆井工程和儲層保護需要，通過實驗研制出一種無固相快速弱凝膠鉆井液體系。室內(nèi)評價試驗表明：該鉆井液具有較高的動塑比和較高低剪切速率黏度（LSRV），能有效克服水平井段攜巖難、易形成巖屑床的問題。具有優(yōu)異的抑制性和潤滑性，且濾失量較小，具有較強的抗溫、抗污染能力、井眼凈化能力和儲層保護能力。針對恩平24-2油田水平井采用裸眼完井工藝，研究了破膠劑JPC對鉆井液及其濾餅的破膠性能，破膠劑JPC能有效解除聚合物對儲層造成的污染。研究結(jié)果表明，該鉆井液具有獨特的流變性，維護簡單，優(yōu)異的儲層保護性能和較好的可降解性，適用于恩平24-2油田水平井水平段的鉆進。

恩平24-2油田；水平井；弱凝膠鉆井液；儲層保護；破膠

恩平24-2油田位于中國南海珠江口盆地北部坳陷帶西南緣恩平凹陷南部，恩平24-2油田開發(fā)井數(shù)17口，其中12口為水平井并裸眼完井，研制滿足EP24-2油田水平井鉆井工程和儲層保護要求的鉆井液非常重要。相對于直井而言，水平井對鉆井液的技術要求更高，主要表現(xiàn)在以下幾方面：（1）良好的流變性，以便防止巖屑床形成，滿足井眼凈化要求；（2）良好的抑制性和造壁性；（3）良好的潤滑性；（4）良好的儲層保護 能力[1-5]。

1 EP24-2油田儲層基本物性及潛在損害因素

1.1 儲層基本物性

恩平24-2油田油層分布在韓江組下段和珠江組，油層埋深1 404.2 ～ 2 343.4 m，含油井段長939.2 m。恩平24-2儲層巖性主要為細—中粒長石巖屑、長石石英砂巖。砂巖成份主要為石英，其次為巖屑、長石及少量云母。膠結(jié)類型以孔隙式膠結(jié)為主，儲層巖石膠結(jié)疏松。儲層孔隙發(fā)育，主要為原生粒間孔和粒間溶孔。平均孔隙度14.4% ～ 26.3%，平均滲透率（26.7 ～ 1 762.6）× 10-3μm2。儲層物性好，屬于中—高孔隙度、中—特高滲透率儲集層。

1.2 潛在損害因素

儲層敏感性評價結(jié)果表明，儲層存在中等偏強速敏、水敏、堿敏和應力敏感性，弱的酸敏，儲層臨界流速為0.75 mL/min，臨界pH值為9，臨界應力3.5 MPa。

2 快速弱凝膠鉆井液性能評價

2.1 流型調(diào)節(jié)劑優(yōu)選

以天然生物聚合物為主要原料，通過實驗研究優(yōu)選流型調(diào)節(jié)劑ZNJ。ZNJ是一種快速弱凝膠體系，與常規(guī)凝膠的形成機理不同，是利用聚合物之間的協(xié)同效應，而不加交聯(lián)劑。通過實驗評價研究，流型調(diào)節(jié)劑ZNJ的加量為0.8%時，其海水溶液具有較高的動塑比和較高低剪切速率黏度（LSRV），能有效克服水平井段攜砂難、易形成巖屑床的問題。實驗結(jié)果如表1所示。

表1 流型調(diào)節(jié)劑ZNJ海水溶液的流變性能

2.2 EP24-2油田鉆井液配方

基本配方：海水+0.1%NaOH+0.15%Na2CO3+ 0.8%ZNJ+2%FLO+3%JLX。其中ZNJ為流型調(diào)節(jié)劑，是EP24-2油田鉆井液核心處理劑；FLO為改性淀粉降失水劑；JLX為聚合醇防塌潤滑劑。加重采用KCl加重，能有效保護EP24-2油田水平井裸眼完井的儲層。

2.3 鉆井液性能評價

根據(jù)EP24-2油田探井所要求使用的鉆井液體系密度，按上述基本配方然后將鉆井液加重至1.15 g/cm3進行性能評價。

（1）抑制性能

采用熱滾回收率評價方法評價無固相弱凝膠鉆井液體系的抑制性能，所用鉆屑來自EP24-2-2井（井深2 400～2 406 m）。在350 mL配好的無固相弱凝膠鉆井液中加入過6～10目鉆屑50 g，經(jīng)100℃熱滾16 h后過40目篩子回收烘干稱重并計算熱滾回收率。無固相弱凝膠鉆井液的巖屑滾動回收率為92.08%，這表明其有較強的抑制能力。

（2）抗溫性能

評價了無固相弱凝膠鉆井液體系不同溫度條件下熱滾16 h后的性能，實驗結(jié)果（表2）顯示在80℃到100℃內(nèi)，鉆井液性能穩(wěn)定，能滿足恩平24-2油田鉆井工程要求（EP24-2油田地層溫度在77.38 ～ 100.59℃之間）。

表2 無固相弱凝膠鉆井液的抗溫性評價

（3）潤滑性能

用鉆井液泥餅黏滯系數(shù)測定儀評價了無固相弱凝膠鉆井液和油基鉆井液的潤滑能力，無固相弱凝膠鉆井液的泥餅黏滯系數(shù)為0.043 7，能滿足恩平24-2油田水平段鉆井工程要求。

（4）抗污染性能

1）抗NaCl污染性能

在鉆井液中加入不同加量的NaCl，測其80℃條件下熱滾16 h后的性能，實驗結(jié)果（表3）顯示鉆井液性能變化很小，表明無固相弱凝膠鉆井液體系有很好的抗NaCl污染能力。

表3 鉆井液體系抗NaCl污染性能

2）抗CaCl2污染性能

在鉆井液中加入不同加量的CaCl2，測其80℃條件下熱滾16 h后的性能，實驗結(jié)果（表4）顯示鉆井液性能變化很小，表明無固相弱凝膠鉆井液體系有很好的抗CaCl2污染能力。

表4 鉆井液抗CaCl2污染性能

3）抗MgCl2污染性能

在鉆井液中加入不同加量的MgCl2，測其80℃條件下熱滾16 h后的性能，實驗結(jié)果（表5）顯示鉆井液性能變化很小，表明無固相弱凝膠鉆井液體系有很好的抗MgCl2污染能力。

表5 鉆井液體系抗MgCl2污染性能

4）抗鉆屑污染性能

在鉆井液中加入不同加量的鉆屑，將所用鉆屑（為EP24-2-2井井深2 400 ～ 2 406 m的鉆屑）烘干后粉碎，過孔徑為0.155 4 mm的篩，測其80℃條件下熱滾16 h后的性能，實驗結(jié)果（表6）顯示鉆井液性能變化很小，表明無固相弱凝膠鉆井液體系有很好的抗鉆屑侵污染能力。

（5）井眼凈化能力

對EP24-2油田水平段設計的8-1/2''井眼尺寸，通過中海油研究總院的wellplan軟件計算鉆井液在泵排量為1.8 m3/min時巖屑床的厚度，無固相弱凝膠鉆井液的巖屑床厚度為0 mm，表明無固相弱凝膠鉆井液鉆井液有很好的井眼凈化能力。

（6）儲層保護能力

按照中國石油天然氣行業(yè)標準SY/T 6540—2002《鉆井液完井液損害油層室內(nèi)評價方法》，采用JHDS高溫高壓動失水儀模擬井下條件對無固相弱凝膠鉆井液的儲層保護能力進行了研究，所用的巖心為EP24-2-2井珠江組巖心，實驗結(jié)果（表7）顯示模擬裸眼完井條件下的巖心滲透率恢復值大于80%，表明無固相弱凝膠鉆井液具有較好的儲層保護能力。

表6 鉆井液抗鉆屑侵污染性能

表7 鉆井液儲層保護能力

3 EP24-2油田水平井鉆井液破膠液性能評價

無固相弱凝膠鉆井液體系所采用的流型調(diào)節(jié)劑ZNJ是由天然高分子協(xié)同構(gòu)成，在井壁快速有效形成含有聚合物的泥餅，含有聚合物的濾液一旦被擠入地層極易被吸附、滯留在孔隙喉道中，對儲層造成傷害[6,7]。因此，對于恩平24-2油田水平井采用裸眼完井的完井工藝來說，對無固相弱凝膠鉆井液體系在井壁形成的泥餅及其殘余物進行破膠技術研究是非常有必要的。

3.1 鉆井液破膠性能評價

采用黏度法研究了無固相弱凝膠鉆井液的破膠技術，該方法原理是聚合物降解前后其黏度發(fā)生變化。通過室內(nèi)實驗優(yōu)選了氧化類破膠劑JPC做為EP24-2油田水平井鉆井液破膠劑。

實驗研究了不同加量的JPC對鉆井液的破膠效果。實驗方法：在無固相弱凝膠鉆井液中加入不同加量的JPC，充分攪拌混合均勻，將其放入燒杯中并密封放入水浴鍋中，在80℃的溫度下，放置4 h后取出，冷卻到室溫，測定鉆井液的黏度并計算破膠率，實驗結(jié)果見圖1。結(jié)果顯示JPC加量大于2%，無固相弱凝膠鉆井液破膠率大于95%，為了獲得更好的破膠效果，建議破膠劑的加量不低于3%。

圖1 破膠劑JPC不同加量的破膠率

3.2 鉆井液濾餅破膠性能評價

用API常溫中壓濾失儀壓制無固相弱凝膠鉆井液濾餅，配制200 mL 3.0%JPC海水破膠液。在燒杯中加入200 mL破膠液，將濾餅小心放入燒杯中。將燒杯放入80℃水浴中加熱，每隔一定時間觀察濾餅狀態(tài)。濾餅破膠結(jié)果如圖2和圖3所示。結(jié)果顯示2小時后濾餅完全消失，只剩下濾紙。

圖2 浸泡前濾餅

圖3 浸泡2 h后濾餅

3.3 破膠液儲層保護效果評價

實驗方法：反向用無固相弱凝膠鉆開液動態(tài)污染巖心，再用破膠液破膠，正向用煤油測巖心污染后的滲透率Kd，所用巖心來自EP24-2-2井珠江組。污染后，巖心滲透率恢復值為98.41%，實驗結(jié)果（表8）表明破膠液能夠有效解除聚合物對巖心造成的污染堵塞。

表8 破膠液儲層保護效果評價

4 結(jié)論及認識

（1）通過實驗研究，研制出滿足EP24-2油田水平井鉆井工程和儲層保護需要的快速弱凝膠鉆井液體系。

（2）所研制的EP24-2油田水平井鉆井液體系具有較高的動塑比和較高低剪切速率黏度（LSRV），能夠有效克服水平井段攜砂難、易形成巖屑床的問題。該鉆井液具有優(yōu)異的抑制性和潤滑性，且濾失量較小，并具有較強的抗溫、抗污染能力、井眼凈化能力和儲層保護能力。

（3）破膠劑能夠有效降解鉆井液中聚合物，使鉆井液形成的濾餅容易解除，儲層傷害小，能夠有效解除聚合物對儲層造成的傷害。

（4）該鉆井液具有獨特的流變性、優(yōu)異的儲層保護性能和較好的可降解性，適用于恩平24-2油田水平井水平段的鉆進。

[1] 謝水祥，蔣官澄，陳勉，等. 凝膠型鉆井液提切劑性能評價與作用機理[J]. 石油鉆采工藝，2011，33（4）：48-51.

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Study of Drilling Fluid for Horizontal Well in Oil Field EP24-2

HU Youlin1, YUE Qiansheng1, LIU Shujie2, ZHU Lei2
（1.College of Petroleum Engineering of Yangtze University,Jingzhou Hubei434023,China;2.CNOOC Research Institute, Beijing100027,China）

In order to meet the requirements for drilling engineering and reservoir protection in horizontal well of oil field EP24-2, a solid-free rapid weak gelling drilling fluid was developed by experiment. The drilling fluid has high yield point to plastic viscosity and high low-shear rate viscosity（LSRV）, and can be used to solve the problems of carrying cutting and cutting bed in horizontal well. The lab evaluation tests indicated that the drilling fluid has excellent inhibiting ability and lubricity, less filter loss, with capability to resist temperature and pollution, being capable of borehole cleaning and reservoir protection. In view of the technology of open hole completion in horizontal well of oil field EP24-2, study has been conducted on the gel breaking capability of gel breaker JPC to drilling fluid and its filter cake. The results indicated that gel breaker JPC could degrade effectively polymers and avoid reservoir pollution by polymers. The results showed that the drilling fluid had unique rheology, and its maintenance is simple. In addition, it had excellent capability for reservoir protection, being degradable, suitable for drilling the horizontal sections in horizontal well of the oil field EP24-2.

Oil Field EP24-2; horizontal well; weak gelling drilling fluid; reservoir protection; gel breaking

TE254

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2014.02.093

1008-2336（2014）02-0093-04

2013-02-27；改回日期：2013-11-25

胡友林，男，1978年生，2002年畢業(yè)于江漢石油學院，碩士，講師，主要從事鉆井液與完井液教學與科研工作。E-mail：61872218@qq.com。