环保钻井液在吐哈油田的研究与应用

摘 要：胺基钻井液是目前较前沿的钻井液技术，通过室内评价和配方优选，形成了一套多聚胺抗温环保钻井液技术，抗温可达180℃，提高了環保体系抑制性、抗温与封堵防塌能力，可有效降低复杂损失，保护自然环境和油气层，突破了吐哈油田环保钻井液应用深度，解决了大位移定向井、水平井润滑防卡难题。

关键词：吐哈油田;多聚胺;抗温环保钻井液

1 研究背景

随着吐哈油田环保形势的日益严峻，对钻井液环保性能的要求越来越高，近年形成了聚合物、BRN抗盐环保、GCR抗温环保等钻井液技术序列，提高了钻井液抑制性，解决了盐膏层发育及部分水敏性泥页岩坍塌难题。随着油田勘探认识的不断深入，深井数量逐年增多，目前在用环保钻井液最高抗温120℃，完成井最深3560m，难以满足深部地层抗高温、封堵防塌要求。现有环保钻井液尚无法满足复杂地层及超过3500m井施工要求，因此需开展新型环保钻井液技术研究，完善钻井液技术序列。

2 室内评价试验

2.1 处理剂优选试验

①包被抑制剂--高分子胺基聚合物YL-102，作用机理：通过胺基的吸附抑制性和高分子链的包被效果的双重作用，有效抑制粘土和钻屑的渗透水化;室内评价：配置不同浓度ZNP-1、IND30、YL-102溶液，选用齐古组岩屑，进行40目滚动回收实验。YL-102包被抑制性与目前常用包被剂相当，最佳加量0.3-0.4%;

②页岩抑制剂--胺基聚合物YL-103，作用机理：分子链上含有抑制作用的胺基，可优先被吸附，与粘土矿物表面硅氧烷基形成氢键，分子链上的疏水部分使得粘土表面亲水性减弱，抑制粘土表面水化;室内评价：分别在清水与复合盐水基液中加入不同抑制剂，选用齐古组岩屑，进行滚动回收与岩心膨胀实验。YL-103回收率最高，岩心膨胀量最小，抑制性优于其他抑制剂，最佳加量2-3%;

③抗温降滤失剂--可变形聚合物，作用机理：一是通过氢键缩小粘土电极距离，阻止水分子穿透;二是通过静电引力减弱粘土亲水性，降低水化斥力;三是在井壁上形成致密的泥饼，有效降低滤失量，兼有稳定井壁作用;室内评价：在不同温度条件下采用正交实验评价配方降失水性能（表1）;

④封堵剂--可变形聚合物乳胶YL-301，作用机理：其可变形纳微米级聚合物粒子沉淀，渗透进入地层孔喉和微裂缝，在压差作用下被压紧发生形变，形成致密的薄膜封堵地层，并降低滤失量;室内评价：利用砂床（40目）进行实验：结果证明YL-301可大幅降低砂床侵入深度，2-3%加量时即有良好效果。

通过配伍性研究，形成了一套多聚胺抗温环保钻井液技术。处理剂配伍性优良，钻井液提高密度至1.50g/cm3后流变性良好，API与HTHP失水均满足施工要求。结合处理剂效果与地层特点，确定钻井液基础配方：

①浅层井壁稳定及造浆地层：4%土粉+0.3-0.4%YL-102+2-3%YL-103+2%YL203;

②3500m以内易塌地层：4%土粉+0.3-0.4%YL-102+

1-2%YL103+2%YL202A+3%YL202B+2-3%YL-301+3%QCX-1;

③超过3500m地层：4%土粉+0.3-0.4%YL-102+1-2%YL-103+1%YL202A+2%YL202B+3%YL201C+2-3%YL-301+3%QCX-1。

2.2 钻井液配方评价

①抑制性评价选用齐古组岩屑进行回收率与膨胀率实验，三种多聚胺配方抑制性基本一致。相比聚合物、聚磺钻井液岩屑回收率分别提高12.8%、18.6%，岩芯膨胀率分别降低51.28%、56.32%;

②抗污染评价：在钻井液中分别加入3%坂土、10%NaCl、2%CaSO4进行抗污染性能实验评价，结果显示多聚胺抗温环保钻井液抗盐、抗钙与抗坂土污染能力较好;

③抗高温稳定性评价：利用泥浆老化实验，对钻井液性能进行抗温评价。热滚48h后钻井液性能变化较小，表明钻井液高温稳定性好。

3 现场应用效果分析

应用效果：

各处理剂配伍性优良，体系抑制性强，钻井液性能稳定，坂含保持40-55g/L，有效减少了钻井液维护量。钻井液泥饼薄而韧，封堵防塌能力强，应用井未发生井塌现象，井径规则，其中玉北14-191井安全钻穿煤层，因未测井径，实际固井水泥返高相比预计高505m，经计算平均井径扩大率仅10%。无复杂事故，短拉、起下钻无遇阻，缩短了钻井周期，温砂307井去除侧钻段钻井周期仅18.25天，同比区块最快井温砂305井缩短4.25天;玉北14-191井相比邻井平均指标缩短5.99天。完井钻井液与钻屑经第三方检测，均达到自治区环保指标要求，可满足环境保护技术要求。

4 经济效益与社会效益评价

经济效益：

①减少处理磺化类钻井液与钻屑费用创效：DS1= DD×C-R=钻井液量×处理磺化类钻井液费用-项目实施费用=（370+600）×0.058-0= 56.26万元;

②节约工时带来的经济效益：DS2=（G0-G1）×C×D-R=减少钻井周期时间×钻机日费-项目实施费用=10.24× 5.5-0=56.32万元;

③总效益=减少处理磺化类钻井液与钻屑费用+节约工时效益×贡献率 =DS1+DS2= 56.26+56.32×50%= 84.42万元。

在社会效益方面，主要是拓展了环保钻井液应用范围，可以满足吐哈油田深井及复杂井的环保需求，增强了技术储备。受到甲方高度认可，提升了公司品牌、竞争力，为下步抢占吐哈油田环保钻井液市场打下了基础。

参考文献：

[1]马文臣等，钻井液研究与应用应考虑的环境问题[J].石油钻采工艺，1998（3）.

[2]刘永贵等，深层水平井双聚胺基钻井液技术研究与应用[J].探矿工程，2015（10）.

作者简介：

王德平（1967- ），男，大学专科，主要从事钻井液工艺技术的研究与应用工作。