抗鹽、抗高溫鉆井液在HV027-8井的應(yīng)用

2016-06-25 07:13:37鄭永超忽建澤肖俊峰何振奎胡金鵬

石油地質(zhì)與工程 2016年1期

鄭永超，忽建澤，肖俊峰，何振奎，胡金鵬，李　劍

(中國石化河南石油工程有限公司鉆井工程公司，河南南陽 473132)

鄭永超，忽建澤，肖俊峰，何振奎，胡金鵬，李劍

(中國石化河南石油工程有限公司鉆井工程公司，河南南陽 473132)

摘要：泌陽凹陷安棚堿礦鉆探過程中常鉆遇芒硝、堿巖和石膏地層，常規(guī)鉆井液體系無法滿足安全鉆井要求，為此研制了抗鹽、抗高溫鉆井液體系。評價實(shí)驗表明：在150 ℃老化48 h后，與聚磺鉆井液體系相比，該鉆井液體系的熱滾前后的流變性、降濾失效果和沉降穩(wěn)定性均較好，泥餅的黏滯系數(shù)小于0.1，并且該鉆井液體系對于堿心的溶蝕率遠(yuǎn)低于清水和聚磺體系對于堿心的溶蝕率。在鉆探HV027-8井過程中，該鉆井液體系性能穩(wěn)定，起下鉆、取心順利，成功完成了鉆井設(shè)計指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：安棚堿礦；抗鹽抗高溫鉆井液；溶蝕率

泌陽凹陷富含多層堿巖、芒硝和石膏礦藏[1]，河南油田在安棚堿礦曾采用飽和堿水鉆井液體系[2]，但鉆井過程中堿層出現(xiàn)溶蝕與坍塌，導(dǎo)致取心收獲率低。核一段芒硝層(700～1300 m)、堿層[3-5](1500～2500 m)易蠕變；持續(xù)地高壓注水，致使堿礦鉆井區(qū)域芒硝層、堿層溢流并伴隨漏失復(fù)雜情況的發(fā)生。

HV027 - 8井是安棚鼻狀構(gòu)造南翼的一口連通垂直水平復(fù)合采堿生產(chǎn)井，水平連通VT012 - 8和VT013 - 8兩直井。水平連通井設(shè)計井深3 508 m，實(shí)際井深3 513 m[2]。為了保證現(xiàn)場作業(yè)順利，研制了抗鹽、抗高溫鉆井液體系。

1鉆井液處理劑及體系的優(yōu)選

1.1大分子抑制劑的抗鹽實(shí)驗

量取30 L清水于配漿桶中，加入1 200 g鈉土，再加入60 g Na2CO3、30 gNaOH，水化24 h，即得4%鈉膨潤土漿。取4%土漿4份，分別加入30%鹽及一定量HV-CMC、PAC141、XC、KPAM，水化24 h后，高速攪拌20 min，靜止3 min，測其性能，結(jié)果見表1。四種實(shí)驗配方如下：配方1：土漿+1%HV-CMC+30%鹽；配方2：土漿+1%PAC141+30%鹽；配方3：土漿+0.3%XC+30%鹽；配方4：土漿+1%KPAM+30%鹽。從表1中可以看出，配方1、配方2、配方3基漿流變性較好，膠體率為100%，其中，配方3降濾失效果最好，但考慮成本因素選用配方2。

表1　不同大分子的抗鹽實(shí)驗結(jié)果

1.2降濾失劑的抗鹽實(shí)驗

取4%土漿4份，分別加入30%鹽及一定量的降濾失劑CMS、LV-CMC、KJ-1、RHTP-1，水化24 h，高速攪拌20 min，靜止3 min，測其性能，實(shí)驗結(jié)果見表2。五種實(shí)驗配方如下：配方1：土漿+30%鹽;配方2：土漿+1%CMS+30%鹽;配方3：土漿+1% LV-CMC+30%鹽;配方4：土漿+1% KJ-1+30%鹽:配方5：土漿+1%RHTP-1+30%鹽。從表2可以看出，配方2、3、4、5的膠體率均較高，而配方5具有較高黏切和較低的濾失量，故選配方5。

1.3欠飽和鹽水鉆井液體系

取4%土漿4份，分別加入30%鹽及1%降濾失劑，攪拌待其溶解后，再分別加入一定量PAC141，水化24 h；高速攪拌20 min，靜止3 min，測其性能，結(jié)果見表3。四種實(shí)驗配方如下：配方1：土漿+0.5%PAC141+1%CMS+30%鹽;配方2：土漿+0.5%PAC141+1%LV-CMC+30%鹽；配方3：土漿+0.5%PAC141+1% RHTP-1+30%鹽;配方4：土漿+0.5%PAC141+1%KJ-1+30%鹽。

表2　不同降濾失劑的抗鹽實(shí)驗結(jié)果

表3　不同配方欠飽和鹽水鉆井液體系性能

從表3可以看出，加藥養(yǎng)護(hù)24 h后，各種配方降濾失效果均較好，黏切度較高，其中配方3失水4 mL，效果最好，故將其作為優(yōu)選體系。

2優(yōu)化體系及鉆井液性能評價

鉆井液在安棚堿礦HV027 - 8井下既要承受高溫、堿、鹽作用，又要具有長水平段潤滑防塌能力，因此，繼續(xù)對欠飽和鹽水鉆井液體系進(jìn)行優(yōu)化，并與聚磺鉆井液體系性能進(jìn)行對比評價，優(yōu)化配方體系及聚磺配方體系如下：

優(yōu)化配方：土漿+0.5%PAC141+1%RHTP-1+0.2%XY-27+3%SFT120+(2～3%)極壓潤滑劑+2%RT-1+1%CY-1+30%鹽；

聚磺配方：土漿+0.5%PAC141 +3%SMP+2%SPNH+3%SFT120+(2～3%)極壓潤滑劑+2%RT-1+1%CY-1+30%鹽。

2.1鉆井液性能評價

從表4中可看出，優(yōu)化配方欠飽和鹽水鉆井液體系在150 ℃下、熱滾16 h前后流變性較好，其 120 ℃、高壓條件下為 14 mL；聚磺鉆井液體系高溫?zé)釢L后為16 mL，因此優(yōu)化配方欠飽和鹽水鉆井液體系的抗溫性要好于聚磺鉆井液體系。

表4　抗溫鉆井液體系評價結(jié)果

2.2鉆井液沉降穩(wěn)定性評價

將優(yōu)化配方和聚磺配方鉆井液體系加重至1.7 g/cm3并裝入滾動罐中，在150 ℃環(huán)境中老化48 h，測試罐中上下部分鉆井液的密度差，再攪拌鉆井液并測其性能，實(shí)驗結(jié)果見表5。

實(shí)驗結(jié)果表明，在同一密度下，150 ℃老化48 h后，兩種鉆井液體系的流變性均很好，但優(yōu)化配方鉆井液的上下密度差為0.03 g/cm3，而聚磺鉆井液的上下密度差為0.06 g/cm3，說明優(yōu)化鉆井液體系的沉降穩(wěn)定性要好于聚磺鉆井液體系。

2.3潤滑性能評價

在150 ℃條件下，將兩種鉆井液體系熱滾16 h，測量鉆井液的泥餅黏滯系數(shù)和極壓潤滑系數(shù)，實(shí)驗結(jié)果見表6。從中可以看出，加入優(yōu)選的潤滑劑后，兩種鉆井液體系潤滑性均較好。

2.4堿巖的溶蝕性評價

表5　兩種鉆井液高溫密度差實(shí)驗結(jié)果(150 ℃)

表6　鉆井液的潤滑性能

取安棚堿井巖心50 g，放入清水、抗鹽抗高溫鉆井液和聚磺鉆井液中，在60 ℃條件下，熱滾16 h后，冷卻至室溫，將罐內(nèi)巖樣及液體全部傾倒在40目篩上，用自來水清洗，再在105 ℃烘干4 h，稱重并計算溶蝕率，其實(shí)驗結(jié)果見表7。實(shí)驗結(jié)果表明，抗鹽、抗高溫鉆井液體系的溶蝕率為29%，而清水和聚磺鉆井液體系的溶蝕率分別為85%和70%，由此可見抗鹽、抗高溫鉆井液體系對堿心的溶解最小，有利于堿層取心。

表7　三種體系的堿心溶蝕率

3現(xiàn)場應(yīng)用

泌陽凹陷安棚HV027-8井二開進(jìn)入芒硝層前，充分使用固控設(shè)備，除去無用固相；將配制好的(0.5%～0.8)%PAC141膠液加入鉆井液中，利用大分子聚合物增強(qiáng)抑制能力，加入適量降濾失劑RHTP-1；鉆至膏巖層時，適當(dāng)提高比重；進(jìn)入芒硝層前，為防止縮徑，將密度提高到1.25 g/cm3以上，并在鉆開芒硝層前，將體系轉(zhuǎn)換成抗鹽、抗高溫鉆井液，轉(zhuǎn)化前后鉆井液性能見表8，芒硝層出水量較大時，改用地面大土池循環(huán)，同時回收多余芒硝水?？紤]到油基鉆井液主要成分是乳化劑、瀝青、白油、氯化鈣水溶液，在進(jìn)入水平段前，向井中加入2%～5%油基鉆井液，以增強(qiáng)鉆井液的潤滑能力。