MEG仿油基聚磺钻井液在K124水平井中的应用

2015-12-19乔国文段晓东吕晓平

西部探矿工程 2015年12期

关键词：润滑性抑制性水平井

陈华，乔国文，段晓东，吕晓平

（西部钻探工程有限公司国际钻井公司，新疆乌鲁木齐830026）

MEG仿油基聚磺钻井液在K124水平井中的应用

陈华*，乔国文，段晓东，吕晓平

（西部钻探工程有限公司国际钻井公司，新疆乌鲁木齐830026）

描述了MEG仿油基聚磺钻井液体系在KARIMAN区块水平井段的应用，在井温高、轨迹复杂的情况下，多次成功调整轨迹，实现井下安全的目标，体现出MEG良好的配伍性和优异的润滑抑制性能，储层保护性能及抗高温能力，也表现出MEG钻井液体系维护简单的特点。

MEG仿油基;聚磺;润滑抑制性;配伍性

伊美尔油田主要由AKCAZ、DOLINNOE、KARIMAN等几个区块组成，地质分层自上而下为第四纪、白垩系、侏罗系、三叠系、二叠系，地层岩性较复杂，3000m后进入三叠系，泥岩砂岩交互，泥岩层理发育，易剥蚀掉块坍塌，二叠系以泥岩、砂岩和灰岩为主，油气压力高，泥岩水敏性强，砂岩和灰岩渗透性强，易发生卡钻。

K124井为KARIMAN区块的一口长裸眼水平井，四开定向施工中，井斜增至83°后，又降至73°，再增至78°稳斜，最后增至86°，以顺着油层顶部钻进，井眼轨迹呈现阶梯状，对钻井液抑制性、防塌能力、抗温性和润滑防卡要求高，加之钻井液密度较高，极易发生粘附卡钻。

该井是近年来阿克套区域完成的井深最深、水平段最长的水平井，首次应用MEG仿油基聚磺钻井液并取得成功。MEG仿油基聚磺钻井液性能优异，抑制性好，润滑系数一直保持在0.0262～0.0349，正常起钻摩阻保持在25t以内，井壁稳定，实现了井下安全，突出体现了MEG仿油基钻井液体系优异的润滑抑制性能，也探索出井底温度达到140℃的情况下，MEG仿油基钻井液体系性能仍然稳定。

1 地层情况与钻井难点

1.1 KARIMAN深部井段地层岩性（见表1）

表1 深部井段地层岩性及描述

伊美尔油田地层压实程度高，岩性可钻性差，三叠二叠系地层较为复杂，岩性变化大，泥岩水敏性强，易形成缩径井眼及剥蚀掉块，储层灰岩井段易粘卡。

1.2 邻井资料调研（见表2）

伊美尔区块四开井段分别应用过欠饱和盐水聚磺钻井液、KCl聚磺钻井液和聚磺钻井液体系，遇到过各种复杂，聚磺体系基本能满足井下需要。复杂类型主要表现为井塌、起钻遇阻和卡钻。

2 MEG仿油基钻井液技术调研[1]

2.1 MEG体系介绍

MEG钻井液体系是一种无环境污染的油基钻井液替代体系，MEG配伍性强，在聚磺钻井液基础上加入MEG，即可转化为MEG仿油基聚磺钻井液。它具有优良的抑制性、润滑性及储层保护效果，无荧光，且不影响地质录井等特点，可以有效解决普通水基钻井液在强水敏页岩层及大位移井和水平井钻进时遇到的井壁失稳、钻头泥包、扭矩增大、钻具受卡等典型钻井问题。该钻井液体系之所以显示出与油基钻井液相比拟的优良特性，这主要取决于体系中MEG这种水溶性的、带多羟基的环状有机单体的存在。

表2 油田相邻井复杂情况

2.2 MEG特性

MEG的独特环状结构使其具有优良的高温稳定性，其分子结构上的4个亲水羟基可以吸附在井壁岩石和钻屑表面，亲油的甲氧基朝外，可以在井壁表面形成类似于油包水泥浆那样的半透膜，因而具有良好的抑制润滑性和油层保护效果。

2.3 MEG抑制性（见表3）

表3 页岩回收率及页岩线性膨胀实验结果

图1 页岩膨胀实验评价MEG基液抑制性能结果

由图1调研数据表明：MEG钻井液基液具有较强的抑制性能，通过调节MEG的浓度，可使其抑制性能强于KCl，更是比两性离子聚合物钻井液好很多，这是MEG体系特点之一。

2.4 MEG润滑性

图2 MEG钻井液体系的润滑性能对比结果

由此可以看出：MEG本身以小剂量使用可以作为润滑剂使用，当将MEG配成作为MEG仿油基钻井液的基液使用时，其润滑性将非常突出。

3 MEG仿油基聚磺钻井液配伍研究

3.1 与现有体系配伍试验

经过调研论证，决定在K124井四开水平段应用MEG体系，因此，现场进行了聚磺钻井液与MEG的配伍试验，基浆为该井三开完井钻井液，基浆配方为：0.7%K-PAM+2%CMC-MV+0.6%PAC-LV+1% KHn+2%SMP-2+5%KCl，坂含35g/L。通过加入不同浓度的MEG，测量全套性能如表3所示。

由表3试验可以看出，MEG与基浆配伍性良好，干加增粘现象不明显，同时随着MEG的加入，浓度达到5%后，钻井液泥饼润滑性能得到很大提高，但pH值有所降低，维护时需要加以注意。

3.2 MEG聚磺钻井液配方确定

根据技术调研与现场试验结果，决定在K124井四开水平段应用MEG体系，将三开完井钻井液转化为MEG仿油基聚磺钻井液体系，确定MEG加量为7%。

表3 MEG与现场钻井液配伍试验性能

4 现场应用

K-124井是在伊美尔油田KARIMAN区块部署的一口定向水平井，244.5mm技套下深3400m，四开采用216mm钻头，从3418m开始定向，设计井深4323.84m，实际完钻井深4368m，裸眼段长968m，水平段长713m（第一次74°稳斜点后计），水平位移850m，最大井斜86°。该井是该油田井深最深、水平段最长的一口井。

该井在四开前按照方案要求，对三开钻井液进行预处理，开离心机尽可能除去多余固相，补充聚磺复配胶液，加足磺化处理剂，彻底转化为聚磺钻井液，控制失水在5mL以内，调整密度在设计范围内。

下入定向钻具后，通过混合漏斗一次性均匀加入7%MEG，将钻井液转化为MEG仿油基聚磺钻井液，钻进过程中，按照等比例原则维护性能，以0.5%KPAM、2%～3%SMP-2、1.5%KHn、NaOH复配胶液维护，每钻进100m补充1.5tMEG，补充消耗，保证润滑性。其中MEG可以干加也可以通过复配胶液加入。

完井电测及下套管前，配置1.5%HZN-102+1% GR-1保障液，封闭裸眼井段，保证了传输电测和下套管施工的顺利。

该井钻至3645m井斜增至74°，稳斜钻进至3781m；增斜至3886m，井斜83°，按照甲方指令，又降井斜钻至3985m，井斜降至74°，后稳斜钻进至4215m，井斜76°；再次增斜钻进至4300m增井斜至85°，最后稳斜钻进至完钻井深4368m，井底井斜86°。定向钻井过程中，正常起钻摩阻15～25t，滑动钻进时，托压10～15t，较为明显，但没有出现滑动钻进过程中的粘卡现象，在整个四开施工过程中，MEG仿油基聚磺钻井液性能稳定，泥饼摩阻系数始终保持在1.5°～2°，Kf为0.026～0.0349，表现出了良好的抑制润滑性和携带能力以及抗高温性能，为整个定向施工的顺利进行提供了有力保证，实现四开井段钻井安全无复杂，后续完井测井下套管均顺利完成。MEG仿油基聚磺钻井液性能如表4所示。