JX2井二开钻井液体系性能评价

黄友亮，乐　明，刘　兴（1.长江大学石油工程学院，湖北武汉430100；2.油气钻采工程湖北省重点实验室，湖北武汉430100）



JX2井二开钻井液体系性能评价

黄友亮1，2，乐明1，2，刘兴1，2
（1.长江大学石油工程学院，湖北武汉430100；2.油气钻采工程湖北省重点实验室，湖北武汉430100）

摘要：JX2二开钻进地层地质条件复杂，易发生漏失且泥岩段遇水易膨胀导致井壁失稳、卡钻等复杂情况发生。为了预防此类复杂情况的发生，应该对该井段的钻井液体系有个全面的评价。本文主要在室内对该井段选用的钻井液体系进行了一系列的性能测试评价，结果表明该钻井液体系粘度及失水较好，并在热滚前后其粘度及失水变化不大，能很好的抑制该区块的水化膨胀，预防地层坍塌等复杂情况的发生，值得进一步推广与应用。

关键词：钻井液；复杂；泥岩；水化；坍塌

JX2井主要勘探目的层为二叠统长兴组、下三叠统飞仙关组，兼探下三叠统嘉陵江组二段、中三叠统雷口坡组及上三叠统须家河组。JX2井二开地层主要为自流井组、须家河组以及雷口坡组。地层倾角大、软硬交错、自然造斜率强，易井斜，且地层含有裂缝性气层，易发生漏失，自流井上段地层泥岩段易发生水化膨胀导致井壁失稳垮塌，千佛崖地层底部灰色泥岩含量较高，遇水长时间浸泡后易出现井壁失稳，为了避免这些复杂情况的发生，本井段应该从加强泥饼封堵性能以及防塌措施方面来改善钻井液体系。笔者结合该区块的地质特征及实钻资料，使用该井段所采用的钻井液体系主要从如下方面进行了室内实验评价，钻井液体系性能测试，钻井液岩屑回收率测试，钻井液膨胀抑制性评价，钻井液封堵实验，钻井液抗污染能力评价以及热滚实验评价。

1　钻井液体系的性能测试

JX2井二开井段现场预使用的钻井液配方为：

4.0%～6.0%膨润土浆+0.1%～0.3%NaOH+0.2% ～0.8%K-PAM+0.5%～1.5%PAC-LV+0.05%～0.5% PAC-HV+3%～10%KCl+0.3%～0.8%CaO+1%～2% CaCO3-200+1%～2%CaCO3-800+重晶石。采用该配方进行室内钻井液体系性能测试。钻井液体系设计参数见表1，室内测试结果见表2所示。

表1　钻井液性设计参数Tab.1 Drilling fluid design parameters

表2　钻井液性能测试结果Tab.2 Results of Drilling fluid performance test

由表2数据可以看出，二开所用钻井液体系室内实验表现出来的性能在设计参数的范围之内，该配方表现出的粘度及失水较好。

2　钻井液体系性能评价及优化

2.1钻井液的岩屑回收率

实验室回收岩屑所用的钻井液配方为：

4.0%～6.0%膨润土浆+0.1%～0.3%NaOH+0.2% ～0.8%K-PAM+0.5%～1.5%PAC-LV+0.05%～0.5% PAC-HV+3%～10%KCl+0.3%～0.8%CaO+1%～2% CaCO3-200+1%～2%CaCO3-800+重晶石。其实验结果见表3。

表3　岩屑回收率实验结果Tab.3 Result of Cuttings recovery experiment

从表3中可以看出，二开井段体系岩屑为钻屑时岩屑回收率为96.29%，二开井段体系岩屑为页岩时岩屑回收率为98.15%。这说明该组钻井液体系对岩屑的抑制作用较好。

2.2钻井液膨胀抑制性评价

实验室所采用的钻井液为现场二开所使用的钻井液配方。室内膨胀抑制性实验结果见表4。

表4　膨胀性实验结果Tab.4 The result of Swelling experiment

图1　钻井液膨胀抑制性Fig.1 Drilling fluid expansion inhibition

由表4和图1可以看出，现场钻井液的膨胀率在10.35%，水的膨胀率为51.86%，由于压力释放所产生的膨胀率为3.73%，通过实验数据可以看出现场钻井液对岩心的膨胀有较好的抑制作用。

2.3钻井液封堵实验

对现场使用钻井液配方在加封堵剂单封后进行了流变性能参数测试，和未加封堵剂前流变性能参数测试结果进行比较，见表5。可以看出封堵剂对钻井液的流变性影响不大。

表5　钻井液封堵实验测试结果Tab.5　Result of Drilling fluid plugging test

然后利用填沙管，测量钻井液在0.68MPa压力下30min内侵入沙子的深度，通过深度的对比评价其封堵性。实验结果见表6。

表6　钻井液封堵性能Tab.6 Drilling fluid sealing performance

由表6可以看出，单封对钻井液的流变性影响不大，并由表6可以看出，随着封堵剂种类的增加封堵效果明显增强。

2.4钻井液抗污染能力

在现场钻井液的基础上分别加入CaCl2和NaCl，在室内（室温30℃）测试钻井液的性能变化，室内实验发现该钻井液体系被不同浓度的CaCl2和NaCl污染后其流变性没有太大的变化，说明该钻井液体系的抗污染能力很强，结果见表7。

表7　钻井液抗污染实验Tab.7 Drilling fluid pollution resistance experiment

接着对上述抗污染钻井液进行热滚实验（16h×70℃），并测试钻井液性能，实验数据表明该钻井液体系热稳定性很好，其实验结果见表8。

表8　热滚实验结果（16h×70℃）Tab.8 The result of hot rolling experiments

3　结论

二开井段钻井液体系表现出的粘度及失水较好，并在热滚前后其粘度及失水变化不大。其中配方中，二开井段体系的回收率为98.15%，体系钻井液对页岩的抑制作用较好。并且钻井液配方对泥岩的膨胀率在11%以内，而清水对泥岩的膨胀率在51.86%，对页岩膨胀有较强的抑制作用。在封堵性能的测试中，二开体系也表现出较好的封堵效果。通过上述室内实验对该钻井液体系的测试数据可以看出该钻井液体系能较好抑制该区块的水化膨胀，预防地层坍塌等复杂情况的发生，值得进一步的推广与应用。

参考文献

［1］王旭东，郭保雨，陈二丁，等.油基钻井液用高性能乳化剂的研制与评价［J］.钻井液与完井液，2014，31（6）：1-4.

［2］王茂功，徐显广，苑旭波.抗高温气制油基钻井液用乳化剂的研制和性能评价［J］.钻井液与完井液，2012，2（96）：4-6.

［3］鄢捷年.钻井液工艺学［M］.山东东营:石油大学出版社, 2001.176-177.

［4］Philips N H，Grainger M. Development and Application of Kinetic Hydrate Inhibitors in the North Sea［C］. SPE 40030，1998.

［5］Benjam in Herzhaft，Christine Dalmazzone. Gas Hydrate Formation in Drilling Mud Characterized With DSC Technique［C］. SPE 71379, 2001.

［6］吴满祥，刘伟，牟杨琼杰，等.无土相油基钻井液的研究与应用［J］.钻井液与完井液，2014，31（6）：21-23.

综述

Performance evaluation of JX2 well two drilling fluid system

HUANG You-liang1,2，LE Ming1,2，LIU Xing1,2
（1.College of Petroleum Engineering in Yangtze University, Wuhan 430100, China；2.The Key Laboratory of Oil and Gas Drilling Engineering in Hubei Province, Wuhan 430100, China）

Abstract：JX2 two open in stratum has complex geological conditions，which is Prone to leakage and mudstone in the water easily lead to sidewall instability expansion, such as sticking complex situation. In order to prevent the occurrence of such complex situation, it is a comprehensive evaluation should be taken. This paper mainly discussed a series evaluation of the performance test, which show that the viscosity of drilling fluid system and water loss were good, and changes little in viscosity and water loss before and after hot rolling, can inhibit the block hydration expansion good, prevent the happening of the complex situation, such as formation collapse, worthy of further popularization and application.

Key words：drilling fluid；complex；mudstone；hydration；collapse

中图分类号：TE254

文献标识码：A

DOI：10.16247/j.cnki.23-1171/tq. 20160540

收稿日期：2016-01-18

作者简介：黄友亮（1991-），男，在读硕士研究生，研究方向：岩石力学。