何竹梅，楊雪山，王媛媛

(中國石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009)

徐聞地區(qū)復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液技術(shù)

何竹梅，楊雪山，王媛媛

(中國石化江蘇油田分公司石油工程技術(shù)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009)

徐聞地區(qū)是江蘇油田重點(diǎn)勘探開發(fā)新區(qū)，該區(qū)油藏埋藏深，地溫梯度高，地層壓力系統(tǒng)復(fù)雜，非均質(zhì)性強(qiáng)；深部地層可鉆性差，泥巖井壁易失穩(wěn)，鉆井周期長，復(fù)雜時(shí)效高，機(jī)械鉆速低。開展了復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液研究，現(xiàn)場試驗(yàn)6口井，平均機(jī)械鉆速由2.40 m/h提升到5.53 m/h，復(fù)雜故障時(shí)效由原來的8.26%下降到2.91%，鉆井提速提效效果顯著。

徐聞地區(qū) 低孔-低滲儲(chǔ)層 有機(jī)鹽鉆井液 性能評價(jià) 現(xiàn)場應(yīng)用

徐聞探區(qū)位于廣東省湛江市徐聞縣，是江蘇油田域外主要勘探開發(fā)地區(qū)之一。自2002年取得探礦權(quán)以來，至2013年底已成功鉆探XW1、XW6等5口井，取得了長井段油氣顯示及工業(yè)油流的重要突破，展示了徐聞探區(qū)良好的勘探開發(fā)前景。但這5口井在鉆井過程中均發(fā)生不同程度的復(fù)雜故障，平均復(fù)雜時(shí)效高達(dá)8.26%，平均機(jī)械鉆速2.79 m/h，起下鉆和電測遇阻、卡鉆是該區(qū)鉆井中的常見問題。為此，在統(tǒng)計(jì)分析已鉆井資料的基礎(chǔ)上，開展了復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液體系配方實(shí)驗(yàn)研究，為該區(qū)的后續(xù)鉆探提供良好的鉆井液技術(shù)支持。

1 復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液簡介

復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液體系主要由有機(jī)鹽Weigh、包被抑制劑IND、降濾失劑Redul、無熒光防塌劑NFA、潤滑劑PGCS、聚胺抑制劑TJX和超低滲透劑LXJ等組成。該體系性能穩(wěn)定，抑制性和抗污染能力強(qiáng)，抗溫，環(huán)保，高密度下可實(shí)現(xiàn)低固相，有利于保護(hù)儲(chǔ)層，提高鉆速和固井質(zhì)量，能緩解井壁穩(wěn)定和保護(hù)油氣層之間的矛盾[1]。

2 室內(nèi)研究

根據(jù)徐聞地區(qū)地層特點(diǎn)及鉆井情況，實(shí)驗(yàn)評價(jià)了所用鉆井液體系的主要性能，結(jié)果表明，復(fù)合有機(jī)鹽潤滑防塌鉆井液性能好于復(fù)合金屬離子正電膠硅磺潤滑防塌鉆井液和抗高溫聚磺潤滑防塌鉆井液，并且現(xiàn)場應(yīng)用效果較好，但其抑制防塌性與封堵性仍需加強(qiáng)。研究加入聚胺抑制劑、超低滲透劑、一定級配的暫堵劑進(jìn)行體系配方調(diào)整，增強(qiáng)體系的抑制防塌性和封堵降濾失能力。通過試驗(yàn)得出復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液的最佳配方,并對該配方體系的綜合性能與其他抗溫體系進(jìn)行了對比評價(jià)。

2.1鉆井液常規(guī)性能評價(jià)

鉆井液流變性及抗溫性能見表1。

表1 流變性及抗溫性對比實(shí)驗(yàn)

由表1可以看出，調(diào)整后的配方體系隨著溫度的升高，其塑性粘度、動(dòng)切力、初切和終切均呈下降趨勢，140 ℃以上體系的懸浮攜帶能力明顯不足。綜合考察不同溫度下的流變性和降濾失性，復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液體系抗溫達(dá)140 ℃。

2.2抑制性評價(jià)

2.2.1 膨脹率實(shí)驗(yàn)

復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液抑制性評價(jià)對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。由圖1可看出，復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液穩(wěn)定粘土能力優(yōu)于其他抗高溫鉆井液。

表2 頁巖膨脹率對比實(shí)驗(yàn)

注：①基漿為4%膨潤土漿；②1#為復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液，2#為胺基聚磺鉆井液，3#為懸浮乳液聚磺鉆井液，4#為PEG鉆井液，下面實(shí)驗(yàn)鉆井液編號相同；③實(shí)驗(yàn)選取XW6井E3w2(井段2 159.54～2 167.30 m)水敏地層巖心。

圖1 頁巖線性膨脹率趨勢

2.2.2 頁巖回收率實(shí)驗(yàn)

取XW6井E3w2巖心(井段2 159.54～2 167.30 m)，在140 ℃下熱滾16 h，測巖屑回收率，結(jié)果見表3。由表3可見，復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液和PEG鉆井液頁巖回收率相近，分別為91.74%和91.02%，并且滾動(dòng)后巖屑較為完整，基本保持原始狀態(tài)，而另兩種鉆井液中的巖屑滾動(dòng)后分散，粒度變小。表明復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液與PEG鉆井液抑制性強(qiáng)。

表3 頁巖回收率對比實(shí)驗(yàn)

表4 各鉆井液在室溫及120，140 ℃老化16 h后潤滑性能

2.3潤滑性能評價(jià)

使用fann212型極壓潤滑儀測量基漿和鉆井液潤滑系數(shù)，對比鉆井液潤滑性能，結(jié)果見表4。由表4可見，復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液體系的潤滑系數(shù)在3種實(shí)驗(yàn)條件下均最小，表明其潤滑性能好。

2.4油氣層保護(hù)效果評價(jià)

使用XW6井儲(chǔ)層巖心(井段為2 159.54～2 167.30 m)，通過JHMD-Ⅱ高溫高壓動(dòng)態(tài)損害評價(jià)儀，在溫度60 ℃左右、損害壓差3.5 MPa、損害速梯200 s-1條件下，按照動(dòng)態(tài)損害評價(jià)步驟，測定加入不同鉆井液的巖心滲透率恢復(fù)值，對比評價(jià)各鉆井液的油氣層保護(hù)效果。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果(見表5)可見，復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液的巖心滲透率恢復(fù)值低，但污染巖心端面被切掉1 cm和2 cm后巖心滲透率恢復(fù)值均在97%以上，說明該體系能在近井壁附近快速形成致密的暫堵帶，阻止鉆井液固液相浸入地層深處，起到保護(hù)儲(chǔ)層和防垮護(hù)壁的效果。

表5 巖心滲透率恢復(fù)值評價(jià)儲(chǔ)層污染實(shí)驗(yàn)

注：Ko為污染前油相滲透率，Kro為污染返排后油相滲透率，Krd=Kro/Ko，為滲透率恢復(fù)值。

2.5實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及結(jié)論

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液具有以下特點(diǎn):(1)高溫流變性好；(2)抑制粘土分散能力強(qiáng)；(3)封堵降濾失能力強(qiáng)；(4)潤滑性能好，有利于防粘卡和提高機(jī)械鉆速；(5)能防止儲(chǔ)層深度污染，起到防垮護(hù)壁效果。

3 現(xiàn)場應(yīng)用與效果評價(jià)

經(jīng)過室內(nèi)復(fù)配研究，復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液在XW7、XW8等6口井中成功應(yīng)用。

3.1應(yīng)用井地質(zhì)工程簡況

徐聞探區(qū)構(gòu)造位置位于北部灣盆地邁陳凹陷北斜披，主要目的層E3w2、E3w3和E2l3，均為低孔、低滲—特低滲砂巖儲(chǔ)層。潿洲組底界垂深3 500 m左右，部分井達(dá)4 700 m，流三段油層底界垂深4 000 m以上，部分井達(dá)到5 100 m，地溫梯度為3.2 ℃/100 m，潿三段及以上地層壓力系統(tǒng)正常，流二段存在異常高壓，坍塌壓力系數(shù)高達(dá)1.35～1.40，流三段地層壓力系統(tǒng)正常，同一裸眼段下存在平穩(wěn)井壁與保護(hù)儲(chǔ)層密度使用矛盾。

6口應(yīng)用井均采用三開制井身結(jié)構(gòu)，一開采用φ444.5 mm鉆頭鉆完井深，在88.6～490.37 m井段下入φ339.7 mm表層套管；用φ311.1 mm鉆頭鉆完二開井深，在857.06～2 298.11 m井段下入φ244.5 mm技術(shù)套管；最后用φ215.9 mm鉆頭鉆至完鉆，下入φ139.7 mm油層套管完井。完鉆井深為2 510～4 355 m，最大井斜2.3°～43.48°，閉合位移0～1 589 m，E3w3完鉆密度1.25 g/cm3，E2l完鉆密度1.41 g/cm3。

3.2現(xiàn)場施工措施

徐聞探區(qū)潿一段及以上地層砂礫巖較發(fā)育，并有玄武巖夾層，地層膠結(jié)性差，易發(fā)生井漏，采用技術(shù)套管封掉上部不穩(wěn)定地層，鉆井采用高濃度膨潤土漿加適量單封，以提高鉆井液懸浮攜帶和封堵造壁性能。下部E3w2～E2l2地層，主要發(fā)育灰色及黑色泥巖，E3w2段泥巖易水化膨脹，E2l2泥巖易垮塌，鉆井應(yīng)用復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液。轉(zhuǎn)換體系前測量井漿膨潤土含量，按循環(huán)總量計(jì)算漿膨潤土含量為20 g/L時(shí)所需的原漿體積，放掉多余的鉆井液，按10%Weigh+2%NFA+1%Redul+1%PGCS+0.3%IND+0.3%TJX+0.5%LXJ配制新漿，用新漿頂替轉(zhuǎn)換后，循環(huán)2個(gè)周期以上，測量密度，依據(jù)設(shè)計(jì)加重鉆井液至設(shè)計(jì)要求。后續(xù)鉆進(jìn)中按配方加量補(bǔ)充處理劑膠液，高效使用四級固控設(shè)備，維護(hù)MBT<20 g/L；根據(jù)鉆遇地層巖性特性，適當(dāng)調(diào)整處理劑加量，尤其是鉆至E3w3下部易垮地層時(shí)，調(diào)整TJX含量至0.5%，NFA含量至3%，LXJ含量至1%，并配加2%～3%QS-2，API濾失量控制在小于4 mL，HTHP濾失量小于12 mL，提高封堵防塌能力。同時(shí)按密度設(shè)計(jì)要求和井下穩(wěn)定狀況及時(shí)調(diào)整鉆井液密度，以實(shí)現(xiàn)近平衡鉆井。

3.3應(yīng)用效果

目前，復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液已在徐聞探區(qū)6口井的三開井段成功應(yīng)用，該體系性能穩(wěn)定，對泥頁巖抑制能力強(qiáng)，API和HTHP濾失量低，泥餅薄而致密，高密度下可實(shí)現(xiàn)低固相，有利于井壁穩(wěn)定和儲(chǔ)層保護(hù)。由表6可見，機(jī)械鉆速和復(fù)雜故障時(shí)效顯著提高，是一種適合徐聞地區(qū)的鉆井液體系。

表6 復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液試驗(yàn)井主要鉆井指標(biāo)

4 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

(1)復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液通過引入聚胺抑制劑，增強(qiáng)了體系的抑制性能，配合超低滲透劑提高鉆井液封堵濾失性能，進(jìn)一步增強(qiáng)了復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液體系的井壁穩(wěn)定和油氣層保護(hù)效果。

(2)現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明：復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液具有良好的高溫流變性，封堵降濾失性能好，抑制防塌性突出，潤滑性能強(qiáng)，有利于井壁穩(wěn)定和儲(chǔ)層保護(hù)，能有效降低徐聞深部鉆井地層失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)，為該地區(qū)優(yōu)快鉆井提供技術(shù)保障。

(3)在當(dāng)前降本增效的形勢下，需要加強(qiáng)復(fù)合有機(jī)鹽聚胺低滲透鉆井液的重復(fù)利用和降本技術(shù)研究，為進(jìn)一步推廣應(yīng)用做好準(zhǔn)備。

[1] 姚少全，汪世國，謝遠(yuǎn)燦，等.有機(jī)鹽鉆井液的研究與應(yīng)用[J].石油鉆探技術(shù)，2001，29(5)：43-45。

(編輯 謝 葵)

Composite organic salt polyamine drilling fluid technologyfor low-permeable reservoirs in Xuwen area

He Zhumei，Yang Xueshan，Wang Yuanyuan

(PetroleumEngineeringTechnologyResearchInstituteofJiangsuOilfieldCompany，SINOPEC,Yangzhou225009，China)

Xuwen area is a major exploration and development area of Jiangsu Oilfield.The reservoirs in the area have characteristics of deep buried depth，high geothermal gradient，complex formation pressure system，strong heterogeneity，poor drillability of deep formation，easy instability of mudstone borehole，long drilling cycle，high complexity aging，low rate of penetration (ROP)，and so on.It was studied on the composite organic salt polyamine drilling fluid for low-permeable reservoirs.And then the drilling fluid was applied in 6 wells.The test results showed that the average ROP was increased from 2.4 m / h to 5.53 m / h，and the complex fault aging was dropped from original 8.26% to 2.91%，obtaining remarkable effect on improvement of drilling speed and efficiency.

Xuwen area；low porosity -low permeability reservoir；organic salts drilling fluid；property evaluation；field application

TE254

A

2015-04-02；改回日期2015-05-04。

何竹梅(1966—)，高級工程師，主要從事鉆井液設(shè)計(jì)與相關(guān)技術(shù)研究。電話：0514-87761367，E-mail：hezm jsyt@sinopec.com。

10.16181/j.cnki.fzyqc.2015.03.015