高黏低固相钻井液体系研究与应用

2018-12-12黄旭平韩成福陈明勇中石油川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司陕西西安710018

长江大学学报(自科版) 2018年23期

黄旭平，韩成福，陈明勇 (中石油川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司，陕西西安 710018)

目前，中国逐步对水平穿越大段泥页岩相关的钻井液防塌及井壁稳定机理加强研究，但普遍认为应该以物理防塌为主，封堵抑制为辅，所以导致各复杂区域施工井钻井液密度逐年升高[1,2]。近年来，随着水平井的增多，在鄂尔多斯盆地多个构造水平段穿越长段泥页岩时，发生了不同程度的井壁失稳，以致无法保证安全钻进，成为制约钻井提速的瓶颈[3,4]。近期，在位于长庆油田陇东伊陕斜坡多口水平气井水平段应用高黏低固相钻井液技术，通过对井壁稳定新技术研究和探索，创优效果明显。

1 陇东气田气井水平段钻井技术难点

图1 山西组石英砂岩岩屑放大对比图

目的层埋藏较深，井底温度高。目的层山西组埋藏较深，垂深一般在4200～4300m之间。目的层钻进过程中，井底温度在120～130℃，高温对钻井液性能的影响大。山西组可钻性差，施工周期长。山西组砂岩中石英含量高(图1)，导致钻头磨损严重，单只钻头进尺少，起下钻频繁，钻井周期长导致钻井液维护难度大。水平段滑动频繁，滑动进尺和纯钻时间长。近水平段气层薄，泥岩钻遇率高，轨迹调整频繁，定向钻进段多，5%的滑动进尺占用了20%的钻进时效，长时间的滑动对钻井液润滑性能要求高。水平气井完井方式多采用裸眼封隔器，井下安全要求高。因陇东水平气井目的层较深，常规完井方式不能满足试采需求，因此采用裸眼封隔器或悬挂尾管固井的方式完井，对井下安全、井眼轨迹、钻井液性能要求高。

2 关键处理剂优选及性能评价

2.1 防塌封堵剂线性膨胀率测试

图2 不同防塌封堵剂线性膨胀率测定

通过测量几种防塌封堵剂的线性膨胀率变化，优选出主要防塌封堵剂。测试结果如图2所示，3%FT-342和3%SFT-1的线性膨胀率最低，分别为38%、27%，综合考虑抗温、抗盐能力，优选SFT-1为主要防塌封堵剂。

2.2 聚合物降滤失剂效果对比

钻井液基浆：清水+0.2%聚阴离子纤维素PAC+0.1%烧碱+6%沥青粉SFT+2%磺化酚醛树脂SMP-2+4%超细钙ZDS +10%重晶石。分别加入降滤失剂JMP-1、SH-1、JT-1进行试验对比(表1)，SH-1的降滤失量效果最好，同时SH-1的表观黏度最高，因此优选出SH-1作为成膜类降滤失剂。

表1 聚合物类降滤失剂降滤失性能评价

2.3 封堵性能优化

图3 加入聚合物后泥饼对比图

采用不同粒径软性粒子填充，在防塌同时形成优质泥饼，提高滑动施工效率。提高SFT质量分数，由常规的3%～5%提高至6%～8%。将沥青、超细钙、酚醛树脂的质量分数由1∶1∶1调整到2∶1∶1。复配纳米级石墨和超细钙加强封堵，聚合物类胶体填充空隙，同时形成一层疏水的高分子膜，从而起到降摩减阻作用。图3是加入聚合物后泥饼对比图，体系中加入不同分子链聚合物在钻井液中形成立体网状膜结构，且随着加量的增加，形成的膜结构更加致密，提高致密柔韧性，降低钻井液渗滤作用。

2.4 体系配方确定

根据测试对比结果，确定配方为：清水+0.1%烧碱+0.2%聚阴离子纤维素PAC+0.2%提切剂XCD+0.2%降滤失剂SH-1+6%沥青粉SFT-1+2%磺化酚醛树脂SMP-2+4%超细钙ZDS+重晶石。

2.5 滚动回收率分析

称取粒径为0.9～2.0mm的石千峰页岩50g分别与高黏低固相钻井液、聚磺钻井液、复合盐钻井液混合，在130℃×16h条件下热滚老化，用孔径0.45mm筛网回收，100℃下烘干4h，冷却称量计算一次滚动回收率，用清水重复试验并计算二次滚动回收率，结果如表2所示。高黏低固相钻井液泥页岩滚动回收率远高于聚磺体系，略低于复合盐体系，具有较强抑制水化分散能力。