提切剂TQJ—1在油基钻井液中的应用

田璐

摘 要：目前，国内页岩气水平井主要采用油基钻井液来解决井壁稳定、降阻减摩问题，然而由于水平井造斜段井斜变化大，井眼难清洁，同时，在水平段由于井中岩屑重力效应，施工中易形成岩屑床，进一步增加磨阻、扭矩和井下复杂情况发生的机率。针对页岩气水平井对油基钻井液流变性和携岩清砂能力的要求，研发了油基钻井液提切剂TQJ-1并在PY3HF井进行应用，钻井期间，油基钻井液的动切力10Pa～15Pa，动塑比保持在0.48～0.60之间，低转速？椎6读数高于10，没有形成岩屑床造成井下复杂，长1150m的页岩水平段下套管顺利，表明该提切剂可有效改善油基钻井液的流变参数，有利于井眼净化。

关键词：油基钻井液；提切剂；流变性；井眼净化

中图分类号：TE254.4 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）05-0149-02

Abstract： At present， oil based drilling fluid is mainly used in domestic shale gas horizontal wells to solve the problems of sidewall stability， resistance and friction reduction. However， due to the deviation of the inclined section of horizontal wells is changed greatly， the hole is difficult to be cleaned and at the same time. Because of cuttings gravity effect in horizontal section， cuttings bed is easy to be formed in construction， which further increases the probability of abrasion resistance， torque and the occurrence of complex downhole conditions. According to the requirements of shale gas horizontal well for the rheology of oil-base drilling fluid and the ability of carrying rock and sand， the oil based drilling fluid extractant TQJ-1 was developed and applied in PY3HF well during drilling. The dynamic shear force of oil-based drilling fluid is 10 Pa～15 Pa. the dynamic plastic ratio is kept between 0.48 and 0.60， and the reading of low rotational speed 6 is higher than 10. The formation of cuttings bed has not resulted in complex downhole. The horizontal section of shale with a length of 1150m is smooth， which indicates that the slashing agent can effectively improve the rheological parameters of oil-based drilling fluid and is beneficial to wellbore purification.

Keywords： oil-based drilling fluid； extractant； rheology； borehole purification

目前，我國页岩气资源勘探开发备受关注，勘探开发已全面铺开，解决井壁稳定、降阻减摩等技术难题，目前国内页岩气水平井仍以油基钻井液为主，水基钻井液处于尝试、试验阶段[1-2]。通常在油基钻井液中加入有机膨润土提高其粘度和切力，达到悬浮加重材料的作用，制备有机膨润土时需要使用季铵盐类阳离子表面活性剂将膨润土改性，将其润湿性由亲水改为亲油，在一定程度上还可以增强油包水乳状液的稳定性，起固体乳化剂的作用[3]。对于水平井而言，通常要求油基钻井液的性能具有高动切力和高动塑比的特征，有利于增大钻井液的流核尺寸，形成平板型层流型，提高油基钻井液携岩能力，满足水平井井眼净化的要求，避免因岩屑床而造成高的摩阻和扭矩，导致起钻困难、下钻划眼等井下复杂情况。国外已研发多种油基钻井液专用提切剂[4]，而国内只是在少数合成基油钻井液的研究中使用了提切剂，因此笔者所在科研团队通过科研攻关，研发了具有良好提切效果的提切剂TQJ-1，并在页岩气水平井PY3HF井成功应用。

1 实验部分

1.1 实验材料与仪器

CaCl2、CaO均为分析纯，有机膨润土GEL-D、主乳化剂EMUL-1、辅乳化剂EMUL-2、降滤失剂FLA-O、0号柴油、刚性封堵剂RPA、纤维封堵剂Fibre-O、提切剂TQJ-1均为工业品，见表1。

主要仪器：六速旋转黏度计，变频高速搅拌机，高温滚子加热炉，中压滤失仪，高温高压滤失仪（均为青岛海通达专用仪器厂生产），Fann23D电稳定性测定仪；中压滤纸，老化罐，高温高压滤纸，500mL量筒，20mL量筒，秒表。

1.2 油基钻井液配制

油基钻井液配制方法：在高速搅拌杯中加入320ml 0号柴油，以12000转/分的转速搅拌，缓慢加入10g主乳化剂EMUL-1、4g辅乳化剂EMUL-2，高速搅拌20min后加80ml浓度为25%的氯化钙盐水，高速搅拌30min后加10g有机膨润土GEL-D，高速搅拌20min后加12g降滤失剂FLA-O，高速搅拌10min后加6gCaO，高速搅拌10min后加入8g封堵剂RPA、8g封堵剂Fibre-O，高速搅拌20min即配制成油基钻井液。endprint

油基钻井液中加提切剂时，配制方法为：在高速搅拌杯中加入320ml 0号柴油，以12000转/分的转速搅拌，缓慢加入10g主乳化剂EMUL-1、4g辅乳化剂EMUL-2、0.8g提切剂TQJ-1，高速搅拌20min后加80ml浓度为25%的氯化钙盐水，高速搅拌30min后加10g有机膨润土GEL-D，高速搅拌20min后加12g降滤失剂FLA-O，高速搅拌10min后加6gCaO，高速搅拌10min后加入8g封堵剂RPA、8g封堵剂Fibre-O，高速搅拌20min即配制成油基钻井液。

1.3 钻井液老化前室温下性能测定

在室温下，采用六速旋转黏度计测定试验浆在？椎600、？椎300、？椎200、？椎100、？椎6、？椎3不同转速下的读数，并测定初切、终切两个静切力值。用Fann23D电稳定性测定仪测定破乳电压值，用密度计和中压滤失仪分别测定密度、中压滤失量。

1.4 钻井液高温老化后室温下性能测定

将钻井液装入老化罐并置于滚子炉中，在设定温度下滚动16h取出，冷却后高速搅拌5min，在室温下，测定钻井液性能（同1.3节），并用高温高压滤失仪测定钻井液的高温高压滤失量。

2 结果与讨论

2.1 提切剂TQJ-1评价

提切剂TQJ-1不同加量对油基钻井液性能影响评价试验见表2，可见随着提切剂TQJ-1加量增加，油基钻井液的塑性黏度、动切力、破乳电压均增加，动切力增高幅度高于塑性黏度增高幅度，所以动塑比增高。加量达0.3%～0.8%时，动切力达11Pa～17Pa，动塑比达0.42～0.52，破乳电压高于1000V。虽然随着提切剂TQJ-1加量的增加，高温高压滤失量上升，但濾失量依然较低。油基钻井液加入提切剂TQJ-1后，通过多点吸附显著提高连续相的结构力和切力，表现出良好的携岩流变性能，通过电性作用可有效增强油水界面膜的强度，减少分散相的团聚几率，能与主乳化剂EMUL-1、辅乳化剂EMUL-2协同增效，进一步提升体系的乳化稳定性。

2.2 现场应用

PY3HF井是一口页岩气水平井，主要目的层位为下志留统龙马溪组。为防止页岩水井壁失稳，降低水平井段施工风险，三开造斜段及水平段应用油基钻井液，所用钻头尺寸为Φ215.9mm。

PY3HF井油基钻井液性能见表3，可见维护、处理钻井液时适当加入提切剂，可保持油基钻井液动切力10Pa～15Pa，同时合理利用振动筛、除砂器、除泥器、离心机等固控设备，清除钻井液中的无用固相，达到对钻井液流变参数的调整，调整流变性能，动塑比保持在0.48～0.60之间，高的动塑比有利于携岩返砂。低转速？椎6高于10，可减少因岩屑垂沉而形成岩屑床，同时工程上每钻进300m进行一次短起下作业，每钻进一个立柱上下活动和转动钻具协助清砂，保证井下井眼清洁。

PY3HF井通过使用油基钻井液提切剂TQJ-1，使得油基钻井液具有良好的流变性，确保了现场施工顺利，该井完钻井深4190m，垂深3021.36m，页岩水平段长1150m，水平位移1373.77m，井斜87.5°，油基钻井液进尺1815m。

3 结束语

（1）通过室内研究，提切剂TQJ-1可显著提高油基钻井液的动切力，形成良好的流变性。（2）通过现场应用情况来看，提切剂TQJ-1具有良好的提切效果，形成了高动塑比的油基钻井液，其良好的携岩能力实现了页岩水平段井眼清洁。

参考文献：

[1]钱伯章，朱建芳.页岩气开发的现场与前景[J].天然气技术，2010，4（2）：11-13.

[2]王中华.页岩气水平井钻井液技术的难点及选用原则[J].中外能源，2012，17（4）：43-45.

[3]鄢捷年.钻井液工艺学[M].北京：石油大学出版社，2001.

[4]冯萍，邱正松，曹杰，等.国外油基钻井液提切剂的研究与应用进展[J].钻井液与完井液，2012，29（5）：84-87.endprint