宋周成，段永賢，何思龍 張國(guó)，張宏強(qiáng) （中石油塔里木油田分公司塔中勘探開發(fā)項(xiàng)目經(jīng)理部，新疆 庫(kù)爾勒 841000）

蔣卓，王薦，陳洪 （湖北漢科新技術(shù)研究所，湖北 荊州 434023）

舒福昌 （長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023）

向興金 （長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 武漢 430100）

隨著石油開采，國(guó)內(nèi)外諸多的大油田都進(jìn)入了后期開發(fā)階段，一些低壓低滲油藏相繼投入開發(fā)。這些油藏的勘探開發(fā)難度大，對(duì)鉆井液密度要求高。為了防止鉆井液漏失以及保護(hù)油氣層，經(jīng)常需要鉆井液的密度低于1.0g/cm3。低密度鉆井液大致可分為4類［1］：①氣體類鉆井液，密度小于0.5g/cm3，需配備專用充氣設(shè)備，投入大，抗地層出水、油侵能力差，而且對(duì)于太深的井，氣液比太小，密度太低不能滿足鉆井要求；②微泡沫鉆井液，密度0.5～0.95g/cm3，體系對(duì)壓力敏感，受井深的限制，極限井深大約為3000m，同時(shí)泡沫、微泡影響電測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸；③水包油鉆井液，密度最低可至0.9g/cm3左右；④油基鉆井液，密度可低至0.80～0.85g/cm3。相對(duì)比較，全油基鉆井液具有抗高溫、抗鹽、有利于井壁穩(wěn)定、潤(rùn)滑性好和對(duì)油氣層損害程度小等優(yōu)點(diǎn)，更適合于現(xiàn)階段低壓儲(chǔ)層的勘探和開發(fā)［2～4］。

1 鉆井液體系構(gòu)建

低密度全油基鉆井液體系主要由基液、有機(jī)土、潤(rùn)濕劑、有機(jī)土增效劑、增黏提切劑、降濾失劑、堿度控制劑組成；然后根據(jù)不同密度的需要，配備不同的密度減輕劑及加重劑。最低密度可以降低到0.8g/cm3。

1.1 基液的優(yōu)選

室內(nèi)研究通過對(duì)氣制油、白油以及柴油等基液進(jìn)行分析比較，最終選擇全油基鉆井液配制所用的基液，基液性能見表1。對(duì)比5種基液情況，從價(jià)格、應(yīng)用環(huán)境及密度因素考慮，室內(nèi)選擇2＃柴油作為室內(nèi)研究的全油基基液。

1.2 增黏劑的優(yōu)選

全油基鉆井液和油包水鉆井液體系不同，由于全油基鉆井液體系當(dāng)中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)極少，因此全油基鉆井液體系的黏度與切力更難以調(diào)控，因此需要對(duì)其增黏劑進(jìn)行篩選。室內(nèi)研究選取了多種合成聚合物作為增黏劑加入到全油基鉆井液當(dāng)中，并對(duì)其滾前和滾后的流變性能變化進(jìn)行了評(píng)價(jià)。試驗(yàn)基本配方：2＃柴油＋2%CaO＋3%有機(jī)土＋2%增黏劑＋3%降濾失劑AOHJ－1＋1%乳化劑 （配方中百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，在所選擇的聚合物中，ZN－5在熱滾后具有較明顯的增黏提切作用，其動(dòng)切力和旋轉(zhuǎn)黏度劑讀數(shù)值均較大。因此，室內(nèi)研究選用ZN－5作為全油基鉆井液的增黏劑。

表1 不同基液性能評(píng)價(jià)

表2 不同增黏劑性能評(píng)價(jià)

1.3 降濾失劑的優(yōu)選

降濾失劑在全油基鉆井液體系當(dāng)中主要起到形成親油性膠體，參與形成致密濾餅、控制濾失量和增加全油基鉆井液穩(wěn)定性的作用。室內(nèi)研究在全油基鉆井液體系中分別加入瀝青類降濾失劑AOHJ－1、合成樹脂類降濾失劑AOHJ－2和改性樹脂類降濾失劑AOHJ－3，以評(píng)價(jià)其降濾失效果。試驗(yàn)基本配方：2＃柴油＋2%CaO＋3%有機(jī)土＋2%增黏劑＋1%乳化劑＋降濾失劑。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示，在全油基鉆井液體系當(dāng)中分別加入AOHJ－1、AOHJ－2、AOHJ－3單一降濾失劑，均能有效降低全油基鉆井液體系的API濾失量和高溫高壓濾失量，其中AOHJ－2降濾失效果最佳，而AOHJ－3對(duì)體系流變性的影響最小。但是單一降濾失劑尚不能滿足要求，而質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%AOHJ－2降濾失劑和2%AOHJ－3降濾失劑復(fù)配使用，可使全油基鉆井液體系的高溫高壓濾失量降低至6.6mL。

1.4 潤(rùn)濕劑的作用效果

在全油基鉆井液體系當(dāng)中，由于加重材料的存在以及防止水侵污全油基鉆井液和防止水潤(rùn)濕的鉆屑等固相侵污全油基鉆井液，造成鉆井液體系的流變性惡化，因此，在體系配方中需要加入一定量的潤(rùn)濕劑。試驗(yàn)基本配方：2＃柴油＋2%CaO＋3%有機(jī)土＋2%增黏劑＋1%乳化劑＋2%降濾失劑AOHJ－2＋2%降濾失劑AOHJ－3＋1%潤(rùn)濕劑。試驗(yàn)結(jié)果如表4所示，加入潤(rùn)濕劑后，體系具有很好的抗污染能力。

表3 不同降濾失劑性能評(píng)價(jià)

表4 不同污染條件下潤(rùn)濕劑的作用效果

1.5 穩(wěn)定劑的作用效果

室內(nèi)評(píng)價(jià)了體系加重條件下的鉆井液性能，發(fā)現(xiàn)隨著固相物質(zhì)的加入鉆井液滾后冷卻過程中罐底有少量沉降，土污染后也同樣存在少量沉降，分析原因主要是由于體系還存在一定的穩(wěn)定性問題，為了解決鉆井液滾后冷卻過程中的沉降問題，室內(nèi)通過大量試驗(yàn)篩選了穩(wěn)定劑AOEST增強(qiáng)體系的穩(wěn)定性，并在密度為1.1g/cm3鉆井液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%穩(wěn)定劑AOEST進(jìn)行性能的評(píng)價(jià)。試驗(yàn)結(jié)果如表5所示，在全油基鉆井液體系當(dāng)中加入3%穩(wěn)定劑AOEST后，整個(gè)體系非常穩(wěn)定，熱滾后冷卻沒有沉降現(xiàn)象，因此可以避免鉆井液滾后出現(xiàn)沉降問題。

表5 穩(wěn)定劑對(duì)鉆井液性能影響

綜上所述，最終低密度全油基鉆井液體系配方：2＃柴油＋2%CaO＋3%有機(jī)土＋2%增黏劑＋1%乳化劑＋2%降濾失劑AOHJ－2＋2%降濾失劑AOHJ－3＋1%潤(rùn)濕劑＋3%穩(wěn)定劑AOEST＋密度減輕劑/加重材料。

2 鉆井液性能評(píng)價(jià)

2.1 不同密度條件下性能評(píng)價(jià)

針對(duì)低壓地層以及其他不同地層情況，室內(nèi)評(píng)價(jià)了不同密度條件下的鉆井液性能。試驗(yàn)情況見表6。可以看出，全油基鉆井液基礎(chǔ)泥漿密度為0.87g/cm3，可以滿足大多數(shù)的低壓油氣儲(chǔ)層，并且通過密度減輕劑可以進(jìn)一步降低鉆井液密度，對(duì)其性能影響不大；也可以通過重晶石等加重材料提高鉆井液密度，適應(yīng)于一般地層。

表6 不同密度條件下性能評(píng)價(jià)

2.2 抗水侵能力評(píng)價(jià)

在鉆井液體系里，加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的水，考察鉆井液性能變化，結(jié)果見表7?？梢钥闯觯S著水侵入量的增大，鉆井液的切力和黏度基本呈增大趨勢(shì)，濾失量呈降低趨勢(shì)；而破乳電壓逐漸降低，且降低幅度較小，但當(dāng)水侵入量為20%時(shí)，其破乳電壓仍有1000V，說明該鉆井液具有良好的抗水污染性能。

表7 抗水污染能力評(píng)價(jià)

2.3 抗鉆屑污染能力評(píng)價(jià)

以現(xiàn)場(chǎng)易水化分散的泥頁(yè)巖鉆屑粉末為污染源，評(píng)價(jià)鉆井液的抗土污染能力，結(jié)果見表8?？梢钥闯觯S著鉆屑量的增大，鉆井液的切力、黏度和濾失量基本呈增大趨勢(shì)，但變化不大；而破乳電壓逐漸降低，且降低幅度較小，當(dāng)鉆屑污染量達(dá)到20%時(shí)，其破乳電壓仍有900V，說明該鉆井液具有良好的抗鉆屑污染能力。

2.4 鉆井液抑制性能評(píng)價(jià)

室內(nèi)研究考察了優(yōu)選出的全油基鉆井液體系的抑制性能，并和油包水鉆井液體系的抑制性能進(jìn)行了對(duì)比室內(nèi)研究，巖屑采用露頭巖樣，鉆井液體系的抑制能力評(píng)價(jià)結(jié)果見表9?？梢钥闯觯兔芏热突@井液體系滾動(dòng)回收率達(dá)到了98.6%。這說明低密度全油基鉆井液體系有很好的頁(yè)巖抑制性能，可以應(yīng)用于各種敏感性強(qiáng)的地層，能夠很好地穩(wěn)定井壁。

表8 抗鉆屑污染能力評(píng)價(jià)

2.5 滲透率恢復(fù)評(píng)價(jià)

選取塔中區(qū)塊巖心測(cè)試水基和全油基鉆井液滲透率恢復(fù)值，并分別用煤油和泥餅清除液清洗巖心端面，測(cè)試滲透率恢復(fù)值，試驗(yàn)結(jié)果見表10?？梢钥闯觯兔芏热突@井液體系滲透率恢復(fù)值在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)條件下，都可以達(dá)到90%以上，比其他鉆井液體系擁有更好的儲(chǔ)層保護(hù)能力，對(duì)儲(chǔ)層基本無污染。

表9 鉆井液體系的抑制性能對(duì)比

表10 鉆井液滲透率恢復(fù)值試驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果

3 結(jié)論

1）研制出一種低密度全油基鉆井液，該鉆井液體系具有很好的流變性，濾失量小，性能穩(wěn)定 （破乳電壓≥2000V），并且密度可調(diào)控，下限可以低至0.85g/cm3，可以滿足大多數(shù)的低壓油氣藏的勘探和開發(fā)。

2）全油基鉆井液體系具有抗污染能力好、抑制性強(qiáng)及儲(chǔ)藏保護(hù)效果好的特點(diǎn)，可以應(yīng)用于復(fù)雜敏感性地層，有利于提高機(jī)械鉆速、井壁穩(wěn)定性及儲(chǔ)層保護(hù)。

［1］張高波，黃新成，史沛謙，等 .中國(guó)低密度欠平衡鉆井液研究應(yīng)用現(xiàn)狀 ［J］.油田化學(xué)，2002，25（6）：74～76.

［2］舒福昌，岳前升，黃紅璽，等 .新型無水全油基鉆井液 ［J］.斷塊油氣田，2008，15（3）：103～104.

［3］藍(lán)強(qiáng)，李公讓，張敬輝，等 .無黏土低密度全油基鉆井完井液的研究 ［J］.鉆井液與完井液，2010，27（2）：6～9.

［4］張振華，鄢捷年，樊世忠 .低密度鉆井流體技術(shù) ［M］.東營(yíng)：石油大學(xué)出版社，2004.

［編輯］ 帥群