聚磺钻井液体系的研究及应用

王浩, 魏艳，赵莹，吴建德，李威明



聚磺钻井液体系的研究及应用

王浩, 魏艳，赵莹，吴建德，李威明

（中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司，陕西 西安 710000）

随着长庆油田区块的不断勘探开发，深井及超深探井日益增加，地层更加复杂，对钻井液的抗温性、抑制性及防塌性能要求随之不断提高，普通的钻井液体系已经无法满足目前的施工要求。针对此种情况，通过对目前使用的抗温防塌钻井液体系的分析，在大量室内实验的基础上，确定了一种高抗温性、强抑制性、强防塌性适用于长庆区块的聚磺钻井液体系配方，并对其抑制性及抗温性进行了室内评价，其均能满足目前现场施工的要求。此配方在现场应用中取得了良好的效果，且在本区块得到了广泛的应用及推广。

复杂时效； 井下复杂； 抗温性； 抑制性；防塌性

长庆油田区块的设计井深通常在5 000 m左右，由于裸眼井段受钻井液浸泡时间厂，延长组-石盒子组坍塌严重，井下复杂频发，为后期取心、电测及下套管带来极大风险。仅2015年盐池区块完成的6口天然气探井中，4口井不同程度的出现了井壁坍塌，起下钻遇阻、卡钻等井下复杂问题，复杂平均时效为3.22%，严重制约了油气勘探开发的进程。提高钻井液的抗温性、抑制性及防塌性，以解决井壁坍塌问题，成为了该区块安全快速钻进的迫切需求[1-6]。

1 聚磺钻井液体系配方的确定及性能评价

1.1 聚磺钻井液体系组成的筛选及配方的确定

对目前现场所用处理剂进行筛选，以形成适合长庆油田区块勘探施工的要求钻井液体系。

1.1.1 聚磺钻井液体系组成的筛选

（1） 膨润土的选择

由于盐池区块生产水水质矿化度较高，普通膨润土在使用时不能较好的水化分散，体系分层现象严重，因此体系中选用抗盐土。

（2） 主处理剂优选

由表1、图1可知，各处理剂均有明显降失水作用，其中JLSJ1在加量很少时就能有效降低失水，因此体系中以JLSJ1作为主要降失水剂，加量为2%；各种处理剂均能一定程度改善泥饼质量，其中JLSJ2随着加量的增加，泥饼致密、薄，造壁性能较其他几种处理剂好，因此作为体系中的封堵剂，加量为3%~4%；由于该体系需加少量预水化白土浆，因此JLSJ4作为流变性调节剂进行使用，加量为1.5%~2%。

表1 各处理剂降失水效果

注：基浆配方：清水聚合物+2%抗盐土（预水化）

由表2可知，4#配方性能较好，选用该配方作为基础配方继续进行实验。由于盐池区块延长下部地层坍塌严重，因此体系必须具有较强的抑制性，本体系选用KCl作为抑制防塌剂，利用钾离子镶嵌作用防止泥岩坍塌，现对KCl加量做如表3实验。

图1 各处理剂降失水效果

1.1.2 聚磺钻井液体系配方的确定

由表3可知，基浆中加入KCl后，随着KCl加量的增加，中压失水逐渐降低，漏斗粘度，动塑比减小，当KCl含量达到5%时，均能有较好的失水和流变性，因此，盐池区块气探井配方确定为：清水+1.5%白土（预水化）+0.15% JHW1+ 3.5% JLSJ2+ 2% JLSJ1+1.5%JLSJ4 +3%ZZJ+ 0.05% JHW2 +0.1% SJ+5%KCl。

1.2 钻井液体系性能评价

1.2.1 抗温性及流变性评价

由表4可知，随着温度的升高，漏斗粘度，动切力变化不大，高温高压失水略有增大，表明聚磺体系具有较强的抗温性，良好流变性能，能够满足井深4 000 m以上钻井要求。

表2 钻井液配方室内实验

注：白土均为与水化24 h。

表3 KCl对基浆性能影响

注：基浆配方：清水+1.5%白土（预水化）+0.15%JHW1+3.5%JLSJ2+2%JLSJ1+1.5%JLSJ4+3%ZZJ+0.05%JHW2+0.1%SJ

表4 聚磺体系抗温及流变性实验

注：基浆配方:清水+1.5%白土（预水化）+0.15%JHW1+3.5%JLSJ2+2%JLSJ1+1.5%JLSJ4+3%ZZJ+0.05%JHW2+0.1%SJ+5%KCl,热滚16 h。

1.2.2 抑制性评价

由表5可以看出，在基浆中分别加入5%的工业盐、有机盐JS1、KCl，均能提高岩屑回收率，加入KCl后回收率最高，说明其防塌性能最好。

表5 抑制性实验

注：基浆配方：清水+1.5%白土（预水化）+0.15%JHW1+3.5%JLSJ2+2%JLSJ1+1.5%JLSJ4+3%ZZJ+0.05%JHW2+0.1%SJ

1.3 分地层规范钻井液性能

表6 分地层钻井液性能

1.4 钻井技术措施

（1）每趟起钻前计算环空循环压耗，配相应密度重浆，泵入井内进行压力补偿，防止空井井壁垮塌;

（2）起下钻过程中若出现遇阻，立即开泵建立循环，必须充分循环一周后再继续起下钻;

（3）下钻时中途循环时，避开易塌地层，减少钻井液对井壁的冲刷。

2 现场应用

2.1 李字号探井现场应用

2016年盐池区块共施工4口李字号气探井，井下正常，起下钻无遇阻，取心、电测及下套管正常。与2015年对比，平均井深增加278 m，取心次数增加1次，取心进尺增加7.03 m，平均钻井周期缩短3.95 d，钻机月速度提高11.5%，电测一次成功率100%，复杂时效降低79.62%。

2016年完成的4口井，均在延长下部按照方案配方转换体系，体系转换后再加入5%KCl防塌，正常维护以胶液形式进行补充，配方简单，维护操作方便，体系维护配方：4%JLSJ2+2%JLSJ1+1.5%JLSJ4+ 0.05%JHW2 +5%KCl，进入山西组后体系加入1%的预水化白土浆，改善泥饼质量。同时根据各地层调整钻井液性能，整个施工期间井下无明显掉块，井径规则，平均及最大井径扩大率分别降低了10.5%和23.8%，井下正常。

2.2 李34、梁探1井现场应用

李34、梁探1井为三开超深井，二开大井眼携砂及井壁稳定是钻井液技术面临的难点，其中梁探1井二开存在两个断层，井塌风险极大。两口井在施工时选用聚磺钻井液体系，钻井过程中能够满足携砂要求，井壁稳定。李34井二开取心6次，井下正常；梁探1井在断层施工时使用垂直钻井系统，该系统对井壁稳定要求非常严格，断层施工期间共起下钻6趟，井下均正常，二开下套管正常。

3 结论及认识

（1）聚磺钻井液体系具有较强的抑制性、抗温性及流变性良好、携砂性较好、性能稳定、现场维护简单。

（2）现场应用表明，聚磺钻井液体系能够满足盐池区块气探井施工要求，钻井过程中井下正常。

（3）优化钻井液体系转换点、按照地层规范钻井液性能及相应的工程技术措施，是保证盐池区块安全钻井的重要技术保障。

（4）对于垂深超过5 000 m的探井，该体系仍需在抗高温性能上做进一步研究。

［1］宁印平，崔迎春，薛波, 等. 鄂尔多斯盆地延长区块天然气探井钻井液技术改进与应用[J]. 钻井液与完井液，2009，26（2）：126-128．

［2］曾李, 于培志, 任凌云, 等. 阳离子聚磺钻井液体系研究与应用 [J]. 石油钻探技术, 2009, 37 (6): 61-66．

［3］石秉忠, 金军斌. 复合金属离子聚磺混油钻井液体系的研究与应用[J]. 石油钻探技术, 2000, 28 (5): 35-36．

［4］王亮. 抗高温聚磺钻井液体系研究[D]. 东北石油大学, 2015.

［5］瞿凌敏, 王书琪, 王平全, 等. 抗高温高密度饱和盐水聚磺钻井液的高温稳定性 [J]. 钻井液与完井液, 2011, 28 (4): 22-24．

［6］王平金, 罗平亚. 三磺处理剂高温交联对泥浆性能的影响[J]. 天然气工业, 1992 (5):8+55-63．

［6］杨光昭. 封堵型聚磺钻井液体系的现场应用[J]. 中国石油和化工标准与质量, 2017, 37 (2): 69-71.

Research and Application of Polysulfonate Drilling Fluid System

,,,,

（CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co., Ltd. Changqing Drilling Branch, Shaanxi Xi'an 710000, China）

With the continuous exploration and development of Changqing oilfield blocks, the number of deep wells and ultra deep wells is increasing, the formation is more complex, so the performance requirements for temperature resistance, inhibition and collapse prevention of drilling fluid are higher and higher, then ordinary drilling fluid system has been unable to meet the construction requirements. Aiming at the situation, through analysis on common temperature-resisting anti-collapse drilling fluid system, on the basis of a large number of indoor experiments, a kind of high temperature resistance, strong inhibition and anti-collapse polysulfide drilling fluid formula for Changqing block was determined, and the inhibition and temperature resistance were evaluated. The results showed that the drilling fluid system can meet the requirements of the site construction. This formula has achieved good results in field application and has been widely used and popularized in this block.

complex prescription; downhole complexity; heat- resistance; inhibition; anti-collapse

TE 254

A

1004-0935（2017）10-0994-03

2017-08-21

王浩（1984-），男，工程师，研究方向：主要从事钻井液技术的研究与应用。

魏艳（1984-），女，工程师，油田应用化学硕士，研究方向：主要从事钻井液技术的研究与应用工作。