车古区块钻井液技术研究及应用

邱春阳

(胜利石油管理局钻井工程技术公司泥浆公司，山东东营257064)

车古区块位于富台油田新区，该区块的油气层埋藏在上古生界的奥陶系和下古生界寒武系，油气埋藏深，储量丰富.先期使用普通聚磺钻井液体系钻进，由于普通聚磺钻井液体系具有高固相、高粘、高切力及低滤失量的特点，在砂砾岩和灰岩井段钻进中机械钻速低;在砂岩段易形成虚厚泥饼，导致起下钻遇阻严重和渗透性漏失等井下复杂情况，使钻井成本居高不下，严重制约着该油藏的勘探开发.

1 车古区块工程地质概况

车古区块钻至石炭系底部中完，后续使用低固相钻井液体系施工，一般采用Ф149.2mm 或 Ф152.4mm 钻头钻进.钻遇地层从上到下依次为巴陡组、马家沟组、冶里-亮甲山组、凤山组和长山组.八陡组上部以深灰色泥岩为主，中、下部以浅灰色、灰色灰岩为主;上马家沟为灰色、深灰色灰岩不等厚互层;下马家沟为灰色、深灰色灰岩、深灰色泥质白云岩和深灰色白云质灰岩不等厚互层;冶里-亮甲山组为深灰色灰岩、白云质灰岩、泥灰岩和浅灰色膏质灰岩不等厚互层.凤山组为深灰色灰岩、泥灰岩，灰色泥质白云岩、膏质白云岩，底部为深灰色灰质白云岩、白云岩不等厚互层;长山组上部为深灰色白云岩、泥质白云岩，下部为深灰色泥岩.

2 低固相钻井液体系特点

低固相钻井液体系不但具有低固相、低粘度和低切力的特点［1］，而且润滑性良好，在循环排量一定的情况下，冲刷井壁的能力较普通聚磺钻井液体系强，在井壁上难以形成虚厚的泥饼和过大的液注压力，能从根本上消除钻井施工中的厚泥饼阻卡问题，缓解砂砾岩及潜山地层的渗透漏失，最大限度的提高机械钻速［2-3］，还能很好的保护油气层［4-6］.

3 低固相钻井液体系配方优选

3.1 聚合物包被剂的优选

采用2%抗盐土作为基浆，加入钻井液施工过程中常用的聚合物包被剂阴离子聚丙烯酰胺HPAM、聚丙烯酸钾KPAM、钻井液用包被剂PAC-141、两性离子聚合物强包被剂 FA-367及有机-无机单体聚合物YWS-3，120℃16h老化后实验结果如表1所示.

表1 聚合物包被剂优选实验Tab.1 Polymer coating agent optimization experiment

从表1中实验结果可以看出，YWS-3具有良好的抗盐抗钙能力，选择YWS-3作为低固相钻井液体系聚合物包被剂.

3.2 降滤失剂优选

采用2%抗盐土作为基浆，加入现场中常用的抗盐降滤失剂高粘羧甲基纤维素钠HV-CMC、中粘羧甲基纤维素钠MV-CMC、高粘聚阴离子纤维素HV-PAC、聚丙烯酸盐SK-Ⅱ和抗盐聚合物降滤失剂DSP-2，优选结果见表2.

表2 降滤失剂优选实验Tab.2 Filtrate reducer optimization experiment

从表2中可以看出，高粘聚阴离子纤维素HV-PAC降低滤失量的效果最好，其次是DSP-2，选择HV-PAC和DSP-2作为体系的降滤失剂.

3.3 抑制剂优选

采用页岩滚动分散回收率实验进行抑制剂优选，配制2%抗盐土作为基浆，分别加入抑制剂聚合醇、有机硅抑制剂、钻井液用抑制剂 IND-3、抑制剂 JZC和抑制剂JFC，120℃ 下老化 16h，优选结果见表 3所示.

表3 抑制剂优选实验Tab.3 Inhibitor optimization experiment

从表3中可以看出，聚合醇抑制剂页岩回收率最高，表明其抑制岩屑分散的效果好.因此选择聚合醇作为低固相钻井液体系的抑制剂.

3.4 润滑剂的优选

配制2%抗盐土作为基浆，分别加入现场中常用的润滑剂聚合醇、白油润滑剂、纳米乳液和无荧光润滑剂，采用泥饼粘滞实验和极压润滑实验对其进行了优选，实验结果见表4所示.

表4 润滑剂优选实验Tab.4 Lubricant optimization experiment

从表4中实验结果可以看出，并根据现场实际，选择纳米乳液和固体润滑剂作为低固相钻井液体系的润滑剂.

3.5 低固相钻井液体系配方

依据以上处理剂优选实验和处理剂配方优化实验，得出低固相钻井液体系配方为:2%抗盐土+1～1.5%有机-无机单体聚合物YWS-3+0.25%烧碱+2～3%聚阴离子纤维素HV-PAC+2～3%无水聚合醇润滑防塌剂WGH-1+1～2%固体润滑剂+1～2%RJT-1+3%抗高温聚合物降滤失剂DSP-2+2%纳米乳液，体系的常规性能见表5所示.

表5 体系性能评价Tab.5 System performance evaluation

从表5中可以看出，低固相钻井液体系流变性良好，动塑比达到0.5，有助于钻井液体系悬浮携带岩屑，防止沉砂卡钻事故的发生;该低固相钻井液体系具有良好的润滑性，有助于水平井及大位移井的施工.

3.6 低固相钻井液体系抑制性能评价

采用岩心膨胀实验和页岩回收率实验评价了体系的抑制性能，详细情况见表6和表7所示.

3.6.1 岩心膨胀实验

表6 体系岩心膨胀实验Tab.6 System core expansion experiment

由表6中实验结果可知，岩心在常规聚磺钻井液体系中经2h、16h后线膨胀高度分别为0.76mm和2.65mm，而在低固相钻井液体系中的岩心，2h后的线膨胀高度为0.54mm，16h 的线膨胀高度仅为 1.28mm.可见低固相钻井液体系能显有效地防止泥页岩地层的水化膨胀.

3.6.2 抑制岩屑分散实验

表7 抑制钻屑分散性能评价Tab.7 Inhibition drilling cuttings dispersion performance evaluation

由表7中可以看出，和常规聚磺钻井液相比，低固相钻井液体系具有很高的岩屑回收率，能将常规聚磺钻井液的岩屑回收率从72.6%提高到96.40%，表明低固相钻井液体系抑制性强，有利于井壁稳定.

4 低固相钻井液体系应用

4.1 在车古208-斜1井中的应用

4.1.1 车古208-斜1井简介

车古208-斜1井位于济阳坳陷埕南断裂带车古20潜山车古208区块.设计井深4818.58m.四开使用 Ф149.2mm 钻头从3791m开钻，施工中采用低固相钻井液体系，钻至井深4888m完钻，下入Ф112mm套管和筛管完井.

4.1.2 应用效果

(1)低固相钻井液体系满足了车古208-斜1井四开小井眼定向施工的需要，由于钻井液体系润滑性能好，虽然定向轨迹有一定的起伏，但是施工中摩阻和扭矩很小，起下钻无显示.

(2)由于低固相钻井液体系抑制性强，整个四开定向过程中井壁稳定，井下安全，电测显示四开平均井径扩大率小于10%.

(3)低固相钻井液体系悬浮携带能力强，润滑性好，有效防止了沉砂卡钻和粘附卡钻事故的发生.

(4)低固相钻井液体系固相含量低，施工中开启四级固控设备控制劣质固相，使得机械钻速有明显提高.

4.2 在车古204-5井的应用

4.2.1 车古204-5井简况

车古204-5井位于车古204井井口方位76°，距离625m.构造位置属于济阳坳陷车镇凹陷埕南断裂带车3鼻状构造车古204块.设 计 井 深 4400m，三 开 使用Φ152.4mm钻头钻进，施工中使用低固相钻井液体系，钻至井深4386m完钻，下入Φ120.65mm尾管完井.

4.2.2 应用效果

(1)临井车古204井在井段3630～3803m发生井漏，而车古204-5井相应井段使用低固相钻井液体系钻进，未曾发生漏失.

(2)低固相钻井液体系塑性粘度低，但是携砂能力良好，每次起钻顺利，下钻均一次到底.电测四次，电测一次成功率100%.电测显示井身质量良好，平均井径扩大率为 8.33% .

(3)低固相钻井液体系有效的保护了油气层.钻进至 3913.03m、4194m、4332m和4386.05m时发生井涌，点火放喷火焰长2～5m.地质岩屑录井发现有荧光和油斑的井段累计约220m.

(4)低固相钻井液体系聚合物含量高，抑制能力强，施工中测定滤饼的粘滞系数为0.0437，表明该体系的润滑性能很好.

(5)低固相钻井液体系大大提高了机械钻速.本井低固相钻井液体系施工井段平均机械钻速为2.68m/h，高于临井车古204-1井在钻相应井段时的机械钻速.本井段预计施工85d，实际施工61d，显著缩短了钻井周期.

5 认识与建议

(1)低固相钻井液体系适应车古区块地层特点，提高了机械钻速，保护了油气层.

(2)低固相钻井液体系由于使用聚合物大分子提高粘切，因此施工中必须监测聚合物大分子的有效含量及井眼的返砂状况，防止沉砂卡钻事故的发生.

(3)低固相钻井液体系在车古区块的成功应用，给邻近区块钻井液施工提供了详实的技术参数.

(4)低固相钻井液体系中的聚合物在高温下降解，分子链发生断裂，钻井液性能受到破坏，应用时受到井底温度的限制，因此有必要进一步开发抗高温的大分子来提高低固相钻井液体系的抗温能力，扩大其应用范围.

［1］杨振杰，刘志坤，张振活.钻井液工艺学［M］.北京:石油工业出版社，2010.

［2］孙金声，杨宇平，安树明.提高机械钻速的钻井液理论与技术研究［J］.钻井液与完井液，2009，26(2):1-6.

［3］屈沅治，孙金生，苏义脑.快速钻井液技术新发展 ［J］.钻 井 液 与 完 井 液，2006，23(3):68-70.

［4］蒋才军，任家川.低固相聚合物防塌钻井液体系在川西浅井定向井施工中的应用［J］.钻采工艺，2003，26(4):106-111.

［5］颜少权，袁关涛，郭飞翔，等.低固相泥浆在油田丛式钻井中的施工工艺及应用［J］.西部探矿工程，2000，(4):90-92.

［6］黎金明，陈在君，杨斌，等.低固相不混油钻井液在CB1-1双分支水平井的应用［J］.钻井液与完井液，2007，24(4):37-41.