微泡钻井液在文23储7-5井的应用

王忠瑾，谢建宇，郭 鹏，梁 超

1.中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院,2.中原石油工程有限公司钻井一公司：河南濮阳 457001

微泡钻井液是国外一种成熟的新型低密度钻井液体系，由美国MI钻井液公司和Acti-Systems 公司共同研制[1]。该体系具有密度低、机械钻速高、能有效防止低压破碎、高渗透率砂岩及裂缝性漏失、保护油气层、降低钻井成本等优点[2-4]。该体系可用于钻进压力衰竭或低压油气藏，实现近平衡钻井。

国内也开展了微泡钻井液的研究工作，且在现场成功应用[5-7]。中原石油工程公司钻井院油化所研发出具有国内外先进水平的微泡钻井液新技术[8]。

中原油田文23气田是典型的低压低渗枯竭型砂岩气藏，经过三十多年的开发，主块地层压力已由原始状态的38.6 MPa 下降至目前的3～4 MPa，压力系数为0.1～0.6，产层压力低，矿化度高，钻井易漏失，储层保护难度大。因此，决定在文23储气库使用微泡钻井液体系。

1 微泡钻井液体系特点

微泡钻井液体系具有以下特点：配制维护工艺简单，现场无需添加注气设备，只需通过振动筛、搅拌设备及钻头喷嘴处的高速剪切可产生微泡；流变性好，携岩带砂能力强、有较好的井眼净化效果；防漏、堵漏效果好、防塌能力强，穿低压层效果好。微泡钻井液体系内含微泡，故防漏堵漏效果好。密度可控制在0.85～1.00 g/cm3，在地层稳定的井段可通过降低井内液注压力使其低于漏失压力而防止井漏；体系内微泡本身可封堵地层，提高地层的承压能力。

2 钻井液技术难点与技术思路

2.1 地质工程概况

文23储7-5井位于河南省濮阳县文留镇，构造上位于东濮凹陷中央隆起带北部文留构造文23块。目的层沙四下亚段(S4下)顶部为厚-中、薄层灰色粉砂岩与中、薄层的灰色、紫色、暗紫红色泥岩不等厚互层，局部夹灰色泥质粉砂岩。底部以中-厚层紫色、暗紫红色泥岩、粉砂质泥岩为主，局部夹棕色泥质粉砂岩本井钻井目的为文23储气库建设，文23储7-5井井身结构数据见表1。

表1 文23储7-5井井身结构数据

2.2 技术难点

1)地层漏失频繁。文23气田在三十多年的开发过程中，几乎所有井均进行了加沙压裂，地层裂缝发育而不均衡，统计文23气田50余口已完钻井，井漏频繁。

2)枯竭型气藏地层压力系数低，储层保护难度大。目的层为沙四段现地层压力系数最低仅0.15，钻井液必须满足对低压储层的保护要求。

3)微泡钻井液施工泥浆泵上水效率低。为降低漏失风险，减少钻井液漏失对储层的伤害，三开阶段采用微泡钻井液体系，钻井液密度为0.90～0.98 g/cm3，钻井液中较高的含气量会对泥浆泵的上水效率产生较大影响，进而对携砂减阻、水力破岩带来不利影响。

4)井壁稳定难度大。文23气田沙四段主要岩性为粉砂岩、细砂岩，与泥岩地层互层。已完成井钻井施工中为平衡上部文23盐地层的稳定性，钻开文23盐地层至完井阶段的钻井液密度以1.40～1.60 g/cm3为主。储气库钻井三开阶段采用低密度钻井液，沙四段的地层稳定能力存在不确定性。

2.3 技术思路

1)在钻遇较大孔隙时，微泡钻井液会出现“多泡流动”现象，微泡聚集在钻井液前端形成聚集体，由于拉普拉斯压力的作用，逐渐与漏层达压力平衡。当钻遇小孔隙时，微泡可改变形状进入孔隙，并防止钻井液进入。

2)根据文23气田渗流通道的孔径分布状况，选用合理的储层保护剂粒径匹配比例及分布范围，对井壁实施致密封堵，尽量减少钻井液滤液的侵入深度和对气层的损害，封堵层较薄且可用射孔方式解除；选用环保型产品NAPG提高液相的抑制性，防止储层敏感矿物引起的敏感性伤害。

3)采用密度为0.90～0.98 g/cm3的低密度微泡钻井液钻开目的层。泡沫稳定剂、胶束促进剂、液膜强化剂等增加微液膜刚性强度，根据泵压和泥浆泵上水情况控制钻井液中气泡比例，从而满足泥浆泵的上水要求。

4)微泡钻井液体系通过聚胺、聚醚烷基糖苷提高钻井液抑制性；通过复配改性纤维封堵剂和高强封堵剂提高钻井液的封堵能力，从而达到提高井壁稳定能力的目的。

3 微泡钻井液现场应用

3.1 钻井液的主要组成

钻井液的主要组成见表2。

表2 钻井液的主要组成

3.2 微泡钻井液配制

清洗干净循环罐，按配制量在循环罐放入清水，加入膨润土纯碱、烧碱，搅拌水化24 h以上；在循环罐配制降滤失剂胶液，将胶液与土浆混合均匀护胶，用清水替出原井浆后全井循环，加入稳泡剂、液膜强化剂、改性纤维封堵剂、NAPG；全井循环均匀后，加入表面活性剂VES-1，开启振动筛循环发泡；循环过程中根据发泡效果和密度要求，选择合适的表面活性剂VES-1加量，密度调整至0.90～0.98 g/cm3；测定钻井液流变性能和滤失量，通过降滤失剂、泡沫稳定剂等调整钻井液性能至设计要求，进行三开钻井施工。

3.3 微泡钻井液的维护处理要点

1)微泡钻井液的密度通过发泡剂、泡沫控制剂配合现场施工工艺进行调整。如果需要降低密度幅度较小，可以利用剪切泵参与循环降低密度，不必加入发泡剂。如果需要大幅度降低密度，需加入发泡剂，但其加入速度和用量不宜过大，且必须按循环周期加入，加入后在整个循环周期内观察钻井液密度变化情况。

2)如需提高钻井液密度，加入泡沫控制剂，并注意控制其加入速度且每次加量不超过0.02%。

3)钻进过程中尽量提高固控设备的运转效率，清除有害固相，控制钻井液密度的自然升高。

4)钻进过程中钻井液需通过振动筛清除钻屑并维持泡沫稳定，搅拌器在钻进和起下钻过程中保持连续运转，维持钻井液性能。

3.4 应用效果

文23储7-5井设计井深3 086.8 m，实际完钻井深3 105.0 m，三开井段2 835.0～3 105.0 m，采用微泡钻井液体系，平均机械钻速为14.1 m/h，平均井径扩大率为3%。设计钻井液密度为0.90～0.98 g/cm3，完钻钻井液密度为0.96 g/cm3。

在整个三开钻进过程中，钻井液性能稳定，全井无漏失、无溢流，起下钻畅通无阻、电测及下套管作业均一次成功，未出现井下复杂情况，达到稳定井壁、保护储层及井下安全的目的。应用井段钻井液性能见表3。

表3 文23储7-5井应用井段钻井液性能

注：ρ为钻井液密度，PV为塑性黏度，YP为动切力，FL为滤失量。

4 结论

1)微泡钻井液现场配制维护工艺简单，不使用特殊的空气注入设备及其附加设备，钻井液成本低。

2)微泡钻井液密度低，适合在文23区块地层压力系数低的地层使用，起到有效地防漏效果及储层保护效果。

3)钻井液具有优异的抑制防塌性能，现场应用表现出良好的井壁稳定效果，保障快速、安全钻进及电测、下套管的顺利进行。

4)为保持微泡钻井液的稳定性，使用的基浆应具有适当高的黏度切力，并加入护胶降滤失剂。

[1] 徐江,谭春勤,金军斌.Aphron 钻井液体系在大牛地气田的应用前景[J].内蒙古石油化工,2009,35(11):129-130.

[2] 郑秀华,李国庆,王军,等.可循环微泡沫及其应用[J].探矿工程,2009,36(s1):255-259.

[3] 汪桂娟,丁玉兴,陈乐亮,等.具有特殊结构的微泡沫钻井液技术综述[J].钻井液与完井液,2004,21( 3):44-52.

[4] 岳前升,王玺,张顺元,等.可循环微泡沫钻井液性能研究[J].石油天然气学报,2011,33(9):123 -126.

[5] 郑述培,李文明.可循环微泡沫钻井液在郑7-平2井的应用[J].钻采工艺,2012,35(1):107-108.

[6] 武学芹,李公让,唐代绪,等.微泡钻井液在吐哈油田雁653井的应用[J].特种油气藏,2004,11(1):60-63.

[7] 王华平,张德军,张铎,等.微泡钻井液技术在压力衰竭区块侧钻井的应用[J].钻采工艺,2012,35(3):94-95.

[8] 谢建宇,周亚贤,耿晓慧,等.微泡钻井液室内研究及性能评价[J].精细石油化工进展,2014,15(4):30-34.