复合盐强抑制强封堵钻井液在邵家油田的研究与应用

王劲松 张国强

摘要：邵家潜山披覆构造带位于济阳坳陷沾化凹陷义南第二潜山带，该区块长久以来使用聚合物钻井液体系，存在井壁失稳、起下钻阻卡、渗透性漏、电测阻卡等难题，给施工带来风险。为解决这些问题，提高井壁的承压能力，保证井下安全，创新性的研究了复合盐强抑制强封堵钻井液体系，并在SGX201井成功应用，取得了良好的应用效果，为该区域以及区域强水敏性地层的钻井液施工提供了技术借鉴。

关键词：邵家油田;复合盐;强封堵;井壁稳定

1 邵家油田钻井液面临的主要问题

1.1 地层复杂

邵家油田沙河街组与二叠系含有大量强水敏性地层，沙四段与古生界存在灰岩，同时存在盐膏层，会对钻井液造成严重污染，使滤失量增加，流动性变差，严重时可能导致井壁失稳、起下钻阻卡，且污染后的钻井液难以调整，恢复原有性能难度较大。

1.2聚合物钻井液体系难以满足施工要求

聚合物钻井液体系在井壁稳定、防止漏失、抗盐膏污染等方面仍存在些许不足。高渗透性的砂岩、裂缝性的灰岩与活跃的油气显示导致该区域施工的多口井发生渗透性漏失，占施工井总数的16%。抗盐膏污染及抗高温能力差，是常规聚合物钻井液体系长久以来一直面临的难题;聚合物钻井液体系难以抑制泥岩的水化分散，导致钻井液中的固相含量、黏切偏高，亚微米颗粒所占的比例大幅增大，严重影响机械钻速的提升。

2 强抑制复合盐强封堵钻井液体系的基本性能与配方

复合盐主要是指NaCl与KCl，NaCl能够降低钻井液滤液中水的活度，阻止自由水向粘土晶层间运移，从而降低泥岩的渗透水化分散的可能;KCl除了能降低滤液活度以及压缩粘土水化双电层之外，K+还能够与粘土间的阳离子发生离子交换吸附，起到晶格固定作用[1] ，使泥岩中的膨胀性粘土转变为非膨胀性粘土，从而起到抑制粘土水化膨胀，达到稳定井壁的目的。

胺基聚醇中的胺基同样可以通过离子交换吸附进入粘土晶层间，使其紧密的结合在一起，大大降低了粘土颗粒的水化分散趋势[1] ;超细碳酸钙、钻井液用白沥青、随钻堵漏剂做为封堵剂，对地层微裂缝进行封堵。通过室内试验，确定了复合盐强抑制强封堵钻井液的配方。

3.钻井液性能的室内评价

实验室配制评价用钻井液配方：4%膨润土浆+0.3%天然高分子包被絮凝剂+5%氯化钠+7%氯化钾+0.5%胺基聚醇+3%超细碳酸钙+2.5%钻井液用白沥青防塌剂+0.5%随钻堵漏剂+0.5%磺酸盐共聚物降滤失剂+3%磺甲基酚醛树脂+3%磺化褐煤+3%钻井液用油基润滑剂-2。

3.1 高温稳定性评价

对钻井液分别在室温（20℃）、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃老化16小时后，测其性能，由试验可知，复合盐强抑制强封堵钻井液体系在120℃以内，性能随温度的升高有所提升，超过120℃后，鉆井液中的部分高分子聚合物的分子链发生断裂，使少量处理剂失效，但钻井液性能并未见明显恶化。可见，复合盐强抑制强封堵钻井液体系能够在120℃左右达到最佳性能，并在140℃的高温环境下保持稳定的性能，能够满足垂深达3500m至4500m施工井的钻井液施工任务。

3.2 抗钻屑污染性评价

使用岩屑为SGX201井沙一段灰色泥岩、油泥岩、油页岩的混合钻屑，分别混入0%、1%、3%、5%、7%的钻屑，在120℃老化16小时，进行评价，当钻屑含量在1%时，钻井液的粘切不但未增加，反而略有降低;当钻屑含量达到3%时，钻井液的流变性能与未受钻屑污染时相当，仅滤失量与摩阻系数略有增加，但仍能够保持在较低的范围内;当岩屑含量超过3%后，随着钻井液中固相含量的增加，钻井液的动速比提高，流变性变差，滤失量与摩阻系数急剧升高。可见，复合盐强抑制钻井液体系对岩屑的分散具有较强的抑制性，能够有效抵抗5%左右的岩屑污染。

4.现场应用效果

SGX201井在2340-3940m井段应用了复合盐强抑制强封堵钻井液体系，在提高钻井液抑制性、稳定井壁、抗污染、提高井壁承压能力等方面体现出了十分优异的性能，钻井液抑制能力强，井眼通畅、起下钻顺利，井壁承压能力切实得到提高，井径规则、井身质量高，机械钻速高，抗污染能力强，润滑性、流变性、抗高温能力强。

5 结论

1）复合盐强抑制强封堵钻井液体系通过电化学抑制、改变井壁润湿状态、封堵地层孔隙等途径，达到抑制泥岩水化分散、封堵地层孔隙微裂缝的目的。

2）经室内试验研究，复合盐强抑制强封堵钻井液体系具有良好的抗高温抗钻屑稳定性，在140℃的条件下能保持较稳定的钻井液性能;能抗3%左右的钻屑污染，并能有效的减少对地层的渗透深度。

3）复合盐强抑制强封堵钻井液体系在SGX201井成功获得应用，其强抑制性提高了井壁的稳定性与承压能力，在油气层与盐膏层井段体现了良好的抗污染能力，高温稳定性强，所钻井眼规则、井身质量优，机械钻速高，钻井周期短，保障了井下安全，为该区域以及区域强水敏性地层的钻井液施工提供了技术借鉴。

参考文献：

[1] 鄢捷年.钻井液工艺学.东营：中国石油大学出版社，2012.8

[2] 宋兆辉.复合盐饱和盐水钻井液在利97井中的应用[J].中外能源，2011，16（2）：66-69.

[3] 蒲晓琳，雷刚，罗兴树，等.钻井液隔离膜理论与成膜钻井液研究[J].钻井液与完井液，2005，22（6）：1-4

（作者单位：中石化胜利石油工程公司渤海钻井总公司）