强抑制封堵钻井液体系研究及应用

刘浩冰 赵素娟 李思 李必平 王晓亮

摘要：由于某油田某区块在钻井的时候很容易出现井壁坍塌和漏失问题，所以研制开发出一种全新的强抑制封堵钻井液体系是非常必要的。此体系的原理是利用氯化钾、硅酸钠与聚胺抑制剂的多元复合作用，来有效的抑制页岩水化分散，页岩膨胀率相比于清水降低了68.2%，毛细管吸入时间相比于清水降低了63.5%。这一体系的物理原理是以封堵为基础配合硅酸盐的化学固壁作用，低渗沙盘封堵试验滤失量只有8.9mL，能够充分封堵地层孔隙、微裂缝，减小滤液对地层侵入的几率，提升井壁的稳定性，防止井下发生漏失问题。这一体系在某油田**-41井的五开井段进行现场运用，结果显示这一体系在钻进过程当中具有稳定性，流变的状态优良，井径规则，五开井段平均井径扩大的几率只有1.3%。

关键词：强抑制;强封堵;水基钻井液;井壁稳定

引言：

以白垩系与第三系碳酸盐岩油藏为主的大型油田其开发对象主要包括：第三系的某油藏以及白垩系某油藏，这其中**地层上、中部主要是大套泥岩，下部是大套泥岩夹薄层石膏，另一地层主要是泥岩与厚薄不均匀的石膏不等厚互层，下部地层主要是灰岩，钻井施工当中十分容易出现井壁失稳、漏失等复杂情况。对于地层特性开发新型强抑制封堵钻井液体系，体系当中引入硅酸钠，不但能够提升钻井液的抑制性，还能够利用化学的作用，充分封堵井壁孔隙与微裂缝，降低孔隙压力的传递作用，使化学固壁得以实现，保证井下的安全。

1 实验材料与仪器

主要材料：膨润土、碳酸钠、氯化钾、硅酸钠、流型调节剂BZ-HXC、抗温抗盐降滤失剂BZ-JLS-I、聚合醇BZ-YRH、防塌封堵剂BZ-YFT、聚胺抑制剂BZ-YZJ、细钙、重晶石。

实验仪器设备：ZNN-D6S型旋转黏度计、高温滚动加热炉、OFI高温高压滤失仪和封堵仪、ZNS-4中压失水仪、CST毛细血管吸入时间测定仪以及NP-01A线性页岩膨胀仪。

2 各因素对钻井液性能影响

经过实验考察硅酸钠加量对钻井液性能的影响，优化钻井液的配方。

2.1硅酸钠模数

研究结果显示，硅酸钠的模数越大，其抑制力越强，但是钻井液体系的表现黏度、塑性黏度以及动切力都表现出下降的趋势，以综合抑制防坍塌和流变性为基础，选择的模数是：2.4～2.8。

2.2硅酸钠加量

为了使体系的抑制性得以提升，应用氯化钾-硅酸钠-聚胺抑制剂复合作用。应用大港油田明化镇组泥页岩岩石样品，处理成过100目规格的岩屑，经过线性页岩膨胀率和毛细管吸入时间测试法对这一复合抑制体系展开抑制性的评价。

根据实验结果显示，利用氯化钾-硅酸钠-聚胺抑制剂复合作用，膨胀率与毛细管吸入时间均明显降低，抑制效果比单一的抑制剂强。伴随着硅酸钠量的增加，抑制效果也大大提升，但是增加的量超出百分之四，抑制效果增强幅度减弱。

对于不同的碳酸钠加量来评价体系的性能影响，老化条件是120℃、16h，根据实验结果显示，体系表现黏度、动切力随着硅酸钠的加入先降低以后再升高，然而滤失量在加量超出3%以后明显提升。综合抑制性、流变性与滤失性，最终明确体系硅酸钠加量为3%。

根据上述实验我们可以知道，明确强抑制封堵钻井液配方如下：

水+2%膨润土+0.3%纯碱+3%硅酸钠+0.1BZ-HXC+1.5%BZ-JLS-I+1%BZ-YRH+1%BZ-YFT+7%氯化鉀+0.5%BZ-YZJ+10%细目钙（325目）+10%细目钙（600目）+重晶石。

3 强抑制封堵钻井液体系性能评价

3.1耐温性能

检测出了强抑制封堵钻井液体系的耐温性能，结果如下表1所示。

实验结果显示，随着温度的不断提升，体系表观黏度和动切力稍微降低，滤失量的流变性与较小的滤失量。

3.2抑制性能

运用滚动回收率实验来评价钻井液体系的抑制性，并且和运用相同实验条件的7%氯化钾水溶液实验结果进行比较，这一实验岩屑利用新疆克深208井的红色泥岩。测试结果显示，强抑制封堵钻井液体系的岩屑回收率是95.8%，远超出7%氯化钾溶液的回收率（8.5%），表示这一体系能够有效的抑制泥页的水化分散，抑制性良好。

3.3封堵性能

利用OFI高温高压封堵仪进行封堵性测试（测试用岩心渗透率是400mD），在120℃、7MPa条件下开展实验，封堵的效果：瞬间失水3.4mL，滤失量9.6mL，静态滤失速率为1.1mL/min。实验结果显示，这一体系具备很好的封堵效果，能够充分填充井壁孔隙与微裂缝，提升井壁的强度，避免发生漏失，确保井下的施工安全。

4 总结：

（1）强抑制封堵钻井液体系经过多元复合作用，使体系的强抑制性和强封堵能力得以实现，可以充分解决井壁稳定的难题，避免出现井下漏失的问题。

（2）现场的运用表示，强抑制封堵钻井液体系能够充分解决某油田某区块井壁坍塌以及漏失难题，具备很好的现场运用效果。

参考文献：

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