处理剂复配在降低成本中的应用

2015-12-16段晓东李元寿马冠军

西部探矿工程 2015年2期

关键词：胶液抑制性处理剂

段晓东，李元寿，李瑾，马冠军

（西部钻探工程有限公司国际钻井公司，新疆乌鲁木齐830000）

处理剂复配在降低成本中的应用

段晓东*，李元寿，李瑾，马冠军

（西部钻探工程有限公司国际钻井公司，新疆乌鲁木齐830000）

阳离子聚合物钻井液体系在酒东的技术应用目前比较成熟，但在成本方面仍是居高不下。主要是阳离子钻井液在第三系大段泥岩的钻进过程中，为克服缩径、扶正器泥包等问题，需要大量补充降失水剂及絮凝抑制剂，利用阳离子聚合物的强抑制性、低粘切、低失水、低坂含等特点避免井下复杂与事故；而“红层”段为防止地层垮塌，需投入了大量的降滤失剂及防塌封堵剂；其次在后期为了压稳高压油气水层和控制“蠕变”、“塑性流动”地层，往往需要使用高密度钻井液，从而需要加入大量的加重材料；在完井阶段为了保证下套管、测井顺利，又需加入大量的润滑剂，以保证钻井液具有良好的润滑性。这些都会使钻井液成本急剧上升[1]。主要对阳离子成本控制上的诸多影响因素进行了分析,并制订相应的处理剂复配维护处理技术，使得钻井液在满足井下需求的前提下最大限度的降低成本。处理剂复配即是把几种处理剂同时加入水中配成混合胶液，该技术在长3-2井及长1-1井取得了明显的效果，创造了较好的经济效益和社会效益。

阳离子钻井液；成本控制；处理剂复配

酒东阳离子钻井液密度高、流动性差、泥饼质量差，易发生粘卡事故，并且流变性调节困难，钻井液的维护处理量大、成本高，钻探施工难度大。为解决高密度下钻井液的成本问题，通过调节配制工艺和阳离子钻井液配方，采取处理剂复配维护处理使得流变性易于调节，粘切合理，并以好的流动性改善了滤失造壁性和泥饼质量，而且处理剂品种使用少，配制工艺简单，易于维护处理，也很好地满足井下的钻探施工要求。

1 影响阳离子钻井液成本因素

1.1 钻井液的维护处理方法

阳离子钻井液在酒东的技术难点主要是第三系的防缩径、防泥包、红层的防塌以及后期的高密度钻井液流变性的控制，而流变性是高密度钻井液施工的关键技术难题。而在维护处理泥浆时，由于使用不同的处理剂、加入处理剂量的差异以及不同的加入顺序和不同的浓度配比，都会大大影响钻井液的性能和钻井液的成本。

1.2 井下的复杂与事故

在钻探过程中，出现井下的复杂与事故在一定程度上延长了钻井周期，也严重影响了酒东油田的勘探开发速度，并带来巨大的经济损失，由于处理井下复杂与事故以及后期对钻井液的大量处理，无形中加大了钻井液的成本。

1.3 钻井液的排放与回收

在钻探过程中，钻井液的维护方法各不相同，由于维护量很大，导致泥浆罐满溢，不得已排放泥浆，而排放的泥浆中有很多有用的处理剂根本未发挥其作用。如此也降低了钻井液中各处理剂的有效含量，导致性能波动，又需加大处理剂量来维护性能，从而走向恶性循环。导致处理剂使用量大，泥浆成本高。对于钻井液的回收储备，转用也是降低泥浆成本的有效方法。

1.4 钻井液的管理

在钻井液的维护处理过程中要做到事先考虑、精心维护、防止性能出现大波动，引起井下复杂，且要时时刻刻了解地层并及时对泥浆进行调整，使其更好地满足井下需求，这也是控制成本的最有效方法。

2 处理剂复配在降低成本中的应用

2.1 第三系的防缩径、防泥包

第三系地层中泥岩蒙脱石含量高，造浆能力强，要求钻井液必须具有强抑制性，泥岩段使用阳离子聚合物钻井液，加足小阳离子、生石灰的量，小阳离子作为粘土稳定剂,保持钻井液较强的抑制性。大阳离子复配以降滤失剂HS-1，大阳离子作为粘土包被抑制剂、HS-1作为降滤失剂，彼此能有效地抑制粘土的水化膨胀和分散,稳定井壁，防止缩径引起起下钻遇阻及钻头泥包。只有在保持强抑制性和低失水的前提下，才能抑制粘土造浆控制粘度，所以强抑制与低失水、低粘度是相辅相成的，在强抑制、低失水的前提下，粘度很容易控制在40～50s，低粘度有利于对井壁的冲刷，防止钻头泥包。也省去对防泥包剂的依赖，且每趟短拉，起下钻后不依赖FCLS碱液控制粘度，而是开离心机3～5h并加入1%CHM与2.5%～5%HS-1复配胶液，在维持较低的固相含量的同时增强了抑制性和降低了失水，可有效地防止井下复杂和事故的发生。

2.2 红层的防塌

酒东地层富含高压盐水层和紫红色易塌“红层”,高压盐水层压力高，红层易坍塌，因此钻至盐水层上部标志（紫红色泥岩）层前必须提升密度和粘度，而非大量加入HS-2和DYFT-1胶液，由于一直采用复配胶液，加入的胶液量几乎只有单独加入的一半，使得钻井液的胶性很强，自由水含量很低，在未加入HS-2胶液时，HTHP失水也仅在12mL以内，此时在CHM与HS-1复配胶液中加入少量HS-2，HTHP失水会迅速降到8mL以内。另一方面，胶性强对地层也有一定的封堵作用，如此可见在满足红层的钻进需求的同时大大减少了HS-2的用量和省去了DYFT-1的使用，有效地降低了成本。

2.3 高密度流变性的控制[2]

由于高密度钻井液与钻屑和重晶石的密度差较小,携带和悬浮能力较强,也因固相含量较高,其表观粘度、塑性粘度、动切力、静切力等流变参数总体上偏高。高密度钻井液流变性控制技术的核心就是通过控制固相、提升化学抑制性和复配胶液维护处理等措施，控制各项流变参数在相对较低的范围内。

减少钻屑在钻井液中的分散积累,是深井高密度钻井液流变性控制的基础。如能在钻屑进入钻井液后的最短时间内，在没有分散的状态下将其清除，就能提高清除效率。对高密度钻井液而言，振动筛采用120目筛布，除砂器使用率100%，调节压力使达到旋流状态才能除砂，以及使震动筛上的处于糊状的泥浆淌掉都是清除有害固相的有效措施。

在所有的固相中,坂土对钻井液流变性影响最大,要保持高密度钻井液良好的流变性,必须严格控制坂土含量。对坂土含量的控制应从低密度时着手,随着钻井液密度的提高，应逐步降低坂土含量，尤其是密度在1.80以上时,提高密度的同时要加入0.5%～1% CHM+2%～3%HS-1胶液，在CHM絮凝坂土并通过固控设备除去的同时也起到了稀释降低坂土含量的作用,一般密度2.0g/cm3的钻井液，坂土含量在25g/L左右，钻井液具有较好的流变性。

另一方面控制pH值在9～10的范围内，维持粘土颗粒的粗分散状态，有助于流变性的稳定，我们主要是依靠冲石灰来维持pH值，几乎不用烧碱来调节，冲石灰不仅可以增强钻井液的抑制性，还可以防止钻井液钙侵。而且石灰价格便宜，对环境污染小。

2.4 钻井液的排放与回收

处理剂复配维护处理使钻井液中的包被剂及其它处理剂相互配伍稳定后再加入钻井液中，从而保持钻井液抑制性、流变性和其它性能的稳定。掌握得当，正常钻进每天的处理量5～6m3胶液,恰好弥补固控设备钻井液损耗、井内滤失消耗和自然蒸发的体积减量，达到钻井液体积的动态平衡，根本不用排放泥浆，无形中节约了成本和减少了对环境的污染。回收泥浆目前比较麻烦，因为储备的泥浆易老化、结块，流动性差。但转运其它队的完井钻井液做重浆是比较可行的办法，既节约成本又降低对环境的污染。

3 现场的实施和效果

3.1 现场的应用

高密度钻井液应力求性能稳定，若不能控制好流变性,将面临稀释降粘、体积增加、频繁加重、性能不稳的局面。通过在长3-2井、长1-1井中应用处理剂复配胶液，使得钻井液体系具有极强的包被抑制性、良好的润滑能力、大小阳离子有效含量要保持在0.3%～0.5%，抑制泥岩造浆。粘度易于控制，而且复配加入也防止了单独胶液加入量过大引起的密度降低而频繁加重，既减少了劳动量又节约了重晶石的用量。维护处理的配方为：0.2%～0.4%CHM+0.3%～0.5%NW-1+ 1.5%～2%HS-1+3%～4%HS-2+3%～5%FCLS+0.5%Ca+1%～2%润滑剂，该配方基本代表了钻井液中各种处理剂的浓度。

性能的维持主要是流动性、失水造壁性、润滑防卡和抑制防塌性能的调节。具体如下:

（1）在第三系用CHM和HS-1采取复配加入。甚至在粘度稍高时也可复配如少量FCLS，不过复配入FCLS后，必需降低CHM的浓度不超过0.75%；

（2）泥页岩抑制剂NW-1点滴加入抑制地层造浆，保证NW-1有效含量在0.4%～0.5%之间；

（3）水冲CaO，保持Ca2+含量在650mg/L以上，同时保证pH值在9左右；

（4）进入中沟组后再复配少量的HS-2很容易控制HTHP失水在10mL以内，增强钻井液的抗高温能力，预防和避免井塌的发生；

（5）充分利用好固控设备，保证钻井液的低坂含，低钻屑含量，使流变性易于控制。并在后期的短拉、起下钻、测井、下套管前均加入0.2～0.4t润滑剂，保证钻井液有良好的润滑性；

（6）在测井前处理泥浆时首次加入FCLS碱液，对于调节流性、降低粘切值效果明显，利于裸眼测井的成功；

（7）固井时用2%HS-1胶液处理测井浆（顶替浆），并加入0.05t纯碱防钙侵泥浆稠化，此测井浆密度1.93g/cm3，粘度88s，切力6/13。后在原浆中测三样一次成功。

3.2 应用效果

针对今年我队钻探的3口井（其中长2-8井钻井液与甲方承担）从成本、时效及复杂与事故率等方面进行对比，如表1所示。

表1 各井情况对比表

从表1中很容易看出，在使用复配胶液维护处理泥浆在成本、时效都有明显的优势，而且也大大降低了井下复杂和事故发生。3层结构的长3-2井的每米成本仅有2层结构的长2-8井的每米成本的一半而已，一方面是由于3层结构的井裸眼段短，井下复杂少，而2层结构的井由于裸眼段长，井下复杂多。如长2-8井完钻裸眼2864m，卡钻2次都会造成成本上升。另一方面处理剂复配在长3-2井的成本控制上也起了举足轻重的作用。而长2-8井与长1-1均为2层结构井，长1-1的每米成本也只有长2-8的一半而已，而且由于长2-8井处理剂单配使的污水坑在井深不到3500m时已满，加大对环境污染，且转运此泥浆又无形中加大了钻井成本。