柴金鵬, 劉均一, 邱正松, 郭保雨, 鐘漢毅, 蔡 勇, 何 暢

(1.中國石油大學石油工程學院,山東青島 266580; 2.中國石化勝利石油工程公司鉆井工程技術(shù)公司,山東東營 257064;3.中國石化勝利油田博士后科研工作站,山東東營257064; 4.中國石化勝利油田石油開發(fā)中心勝凱有限公司,山東東營 257064)

含油污泥主要是在石油的開采、集輸、煉化及含油污水的處理工程中所產(chǎn)生的含有原油的廢棄物,具有油泥產(chǎn)量大、原油含量大、重質(zhì)油成分高、綜合處理利用效率低、處理利用難度大等特點[1-3]。含油污泥的排放不僅占用大量的田地,同時對周邊的土壤、水源、大氣造成一定的污染。目前含油污泥已被列入《國家危險廢物目錄》中的含油廢物類,而《國家清潔生產(chǎn)促進法》則要求必須對含油污泥進行無害化處理[4-6]。含油污泥的處理原則應遵循減量化、清潔化和資源化的原則,目前常見的油泥處理利用方法有堿水熱洗法、溶劑萃取法、直接燃燒法、生物細菌處理法和焦化法,以及利用油泥作為發(fā)電燃料、生產(chǎn)建筑工業(yè)材料、生產(chǎn)注水井調(diào)剖劑等[7-15]。稠油污泥中有較高含量油溶性的環(huán)烷烴、瀝青質(zhì)、膠質(zhì)等,與石油瀝青組成相似,在瀝青類鉆井液處理劑方面具有較大的潛在應用價值[16]。筆者從含油污泥的組分特征入手,借鑒高分散型瀝青粉的制備方法,通過含油污泥的瀝青化處理、軟化點調(diào)節(jié)、乳化分散等,探索含油污制備鉆井液用封堵防塌劑的方法,評價可變形封堵防塌劑的綜合性能,探討其作用機制。以新制備的可變形封堵防塌劑為主要處理劑,構(gòu)建強化封堵防塌水基鉆井液體系配方。

1 含油污泥制備鉆井液封堵防塌劑與性能評價

1.1 含油污泥的組分分析

含油污泥是一種極其穩(wěn)定的懸浮乳狀液體系[17]。選取勝利油田河口采油廠與孤島采油廠的含油污泥樣品,測試含油污泥的組成成分、原油四組分、含泥沙礦物等。

(1)含油污泥組分含量。利用蒸餾法測定含油污泥的含水量,并采用三氯甲烷對剩余樣品進行索氏抽提,烘干抽提后剩余的泥沙等雜質(zhì),最后利用減量法測得含油污泥中水分、原油、泥沙等組分的含量,測試結(jié)果見表1。與孤島采油廠樣品相比,河口采油廠的含油污泥含水率較高,但其烘干后含油率高達72.1%,優(yōu)選河口采油廠樣品作為原料,有助于提高封堵防塌劑的有效成分含量。

表1 不同含油污泥樣品的組分含量

(2)原油四組分分析。參照石油天然氣行業(yè)標準SY/T 5119-1995,測定河口采油廠含油污泥樣品中原油的四組分(飽和分、芳香分、膠質(zhì)與瀝青質(zhì))的含量(圖1)。可以看出,含油污泥樣品中原油主要成分是烴類、膠質(zhì)和瀝青質(zhì),膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量約40%,與傳統(tǒng)瀝青類原料的組成接近。測定其軟化點為45～69 ℃。

圖1 含油污泥中原油四組分分析結(jié)果Fig.1 Four components of crude oil in oil sludge

圖2 含油泥沙礦物組成分析Fig.2 Mineral composition of silt in oil sludge

(3)含泥沙礦物組成分析。測定抽提后剩余的泥沙等的組成與粒度分布,結(jié)果見圖2和圖3?？梢钥闯?含油污泥中的泥沙主要由石英、石鹽、斜長石等礦物組成,其粒度分布主要在38～250 μm,占泥沙總量的98.5%。因此含油污泥中的泥沙組分以惰性礦物為主,且易于研磨粉碎,經(jīng)過均質(zhì)化處理后可用作封堵材料,增強封堵防塌劑的作用效果。

圖3 含油泥沙礦物粒度分析Fig.3 Particle size analysis of silt in oil sludge

1.2 含油污泥瀝青化制備可變形封堵防塌劑

含油污泥組分分析可知,除水分和泥沙等雜質(zhì)之外,含油污泥中含有一定比例的飽和分、芳香分、膠質(zhì)和瀝青質(zhì),其與瀝青的組分比較接近。常用水基鉆井液瀝青類處理劑通常經(jīng)過改性,使其在鉆井液中高度分散、適度溶解而不產(chǎn)生聚結(jié)和漂浮現(xiàn)象,并在使用溫度下軟化變形發(fā)揮封堵防塌作用[18]。因此借鑒磺化、氧化、乳化等瀝青改性方法,將含油污泥進行瀝青化處理,制備鉆井液用可變形封堵防塌劑,實現(xiàn)含油污泥的資源化利用。

綜合考慮含油污泥的組成、瀝青類處理劑的制備工藝、運輸和儲存穩(wěn)定性以及環(huán)保等因素,同時最大程度地實現(xiàn)含油污泥資源化利用,借鑒高分散型瀝青粉的制備方法,通過含油污泥的瀝青化處理、軟化點調(diào)節(jié)、乳化分散等工藝,實現(xiàn)含油污泥的物理化學表面改性,最終制備出高油溶率、速分散可變形封堵防塌劑。

(1)瀝青化處理。含油污泥中油溶性成分質(zhì)量分數(shù)為30.8%,相對含量較低,且軟化點約為45～69 ℃,難以達到產(chǎn)品50～120 ℃軟化點可調(diào)的要求,有必要加入油溶性成分對含油污泥進行瀝青化處理,以提高其有效改性成分的含量。選用天然瀝青與含油污泥按照一定比例高溫熔融混合,冷卻至室溫后,經(jīng)研磨粉碎可得到粉狀物,完成含油污泥的瀝青化處理。這樣一方面能夠蒸發(fā)含油污泥中的水分和輕質(zhì)組分,也有利于提高含油污泥的軟化點,且便于粉碎。

(2)軟化點調(diào)節(jié)。通常情況下,根據(jù)井眼溫度選擇不同軟化點的鉆井液用瀝青類處理劑,利用瀝青顆粒在高溫高壓下具有軟化變形的特點,來有效封堵裂縫和孔隙。由于含油污泥軟化點較低,可以通過加入高軟化點瀝青等軟化點調(diào)節(jié)劑對其軟化點進行調(diào)節(jié)。參照石油天然氣行業(yè)標準SY/T 5794-2010,采用SD-0606T自動軟化點測試儀,測試含油污泥瀝青化處理后的軟化點(表2)。由表2可知,單一含油污泥樣品的軟化點較低,僅為45～69 ℃;當含油污泥與高軟化點天然瀝青按照不同比例熔融復配后,能夠得到不同軟化點的含油污泥瀝青化產(chǎn)品,以滿足瀝青材料的可變形封堵防塌性能要求。

表2 含油污泥軟化點調(diào)節(jié)測試

(3)乳化分散處理。含油污泥經(jīng)瀝青化處理后,混合物中含有大量的膠質(zhì)和瀝青質(zhì),難以分散在水中形成穩(wěn)定的分散體系,必須在油水兩相中加入易于在兩相界面間吸附或富集的物質(zhì),才能使瀝青分散于水中,形成穩(wěn)定的多相分散體系?；贒LVO理論與空間穩(wěn)定理論,選用陽離子表面活性劑與非離子表面活性劑復配,保證含油污泥和天然瀝青復合物的乳化穩(wěn)定性,然后加入高分子聚合物作為保護膠體,提高含油污泥與天然瀝青復合物的分散穩(wěn)定性。此外,由于瀝青經(jīng)乳化后表面帶電,與黏土作用不易形成致密的泥餅,通常加入降濾失劑以調(diào)控其降濾失性能。

含油污泥資源化制備可變形封堵防塌劑的步驟如下:稱取一定質(zhì)量的含油污泥和天然瀝青(二者質(zhì)量比為2∶1),加入燒杯中,升溫至200～300 ℃時保持溫度穩(wěn)定,將含油污泥和天然瀝青熔融混拌均勻;將熔融混合物自然冷卻至室溫,研磨粉碎過0.075～0.15 mm;在粉碎的粉體表面均勻噴灑陽離子表面活性劑溶液和非離子表面活性劑溶液,碾壓混合攪拌1 h;在上述混合物中加入聚合物膠體保護劑、褐煤降濾失劑,碾壓混拌30 min;混拌均勻后將混合物在75 ℃下烘干,然后粉碎過0.15 mm篩,即得到高油溶性、速分散可變形封堵防塌劑SD-AS(圖4)。

圖4 含油污泥制備封堵防塌劑SD-AS樣品Fig.4 Newly developed anti-sloughing agent SD-AS using oil sludge

1.3 可變形封堵防塌劑的性能評價

(1)基漿性能。在4%的膨潤土基漿中加入不同質(zhì)量分數(shù)的SD-AS,測試120 ℃老化前后實驗漿的性能,結(jié)果如表3所示。分析可知,隨著SD-AS質(zhì)量分數(shù)的增加,120 ℃/16 h熱滾后實驗漿的表觀黏度和塑性黏度逐漸增加,API、HTHP失水均顯著降低。此外,隨著SD-AS加量的增加,所形成的泥餅薄而致密,泥餅黏滯系數(shù)也逐漸降低,當加量達到3%時可將極壓潤滑系數(shù)降至0.244 3。因此,加入SD-AS不僅能改善泥餅質(zhì)量,有效降低地膨潤土基漿的高溫高壓失水,同時還具有優(yōu)良的潤滑性能。

表3 不同質(zhì)量分數(shù)SD-AS對基漿性能的影響

(2)抑制水化性能。以標準二級膨潤土為測試樣品,采用NP-01頁巖膨脹儀,測試8 h條件下不同質(zhì)量分數(shù)SD-AS抑制膨潤土水化膨脹性能,測試結(jié)果如圖5所示。分析可知,隨著SD-AS質(zhì)量分數(shù)的增加,膨潤土8 h的膨脹率逐漸下降。當SD-AS加量為3%時,頁巖膨脹降低率達到55.6%,表明SD-AS具有優(yōu)良的抑制頁巖水化膨脹性能。

圖5 不同質(zhì)量分數(shù)SD-AS水溶液的膨脹率Fig.5 Shale swelling results of different SD-AS concentration

采用準噶爾盆地天然巖樣,測試3%不同瀝青類防塌劑抑制泥頁巖水化分散的性能,結(jié)果見圖6?？梢钥闯?巖屑的清水回收率僅為3%,表明其極易水化分散。當加入不同瀝青類防塌劑后,頁巖滾動回收率均顯著增大,其中SD-AS能有效防止泥頁巖水化分散,頁巖滾動回收率高達86.9%,而其他產(chǎn)品回收率提高相對較少。這是由于SD-AS中含有少量的高分子聚合物膠體穩(wěn)定劑,與含油污泥中的油溶性成分吸附包裹在巖屑表面,防止巖屑分散,進而表現(xiàn)出優(yōu)異的抑制性。

圖6 不同瀝青產(chǎn)品的巖屑回收率對比Fig.6 Hot-rolling dispersion results of different asphalt agents

(4)封堵性能評價。配制3%SD-AS水溶液,測試其對0.25～0.425 mm、0.18～0.25 mm砂床的封堵性能(0.69 MPa/常溫),并與相同質(zhì)量分數(shù)的不同瀝青類產(chǎn)品、4%膨潤土基漿進行對比,結(jié)果見表4。由表4可知,SD-AS能夠有效封堵0.25～0.425 mm、0.18～0.25 mm砂床,其侵入深度分別為32和24 mm,明顯小于其他產(chǎn)品的侵入深度,且無濾液濾出,具有優(yōu)良的砂床封堵性能。

表4 不同瀝青產(chǎn)品對砂床的封堵性評價Table 4 Sand bed sealing performance of different asphalt agents

2 可變形封堵防塌劑的作用機制

2.1 堵漏評價實驗

在4%膨潤土基漿400 mL中加入3%SD-AS,120 ℃/16 h熱滾后采用HTD18984鉆井液封堵性能評價儀(青島海通達專用儀器有限公司),評價漿液對滲透率為750×10-3μm2的砂盤的封堵性能[19],結(jié)果見表5?？梢钥闯?基漿中加入SD-AS后瞬時濾失量由30 mL降低至24 mL,但加入SD-AS后的實驗漿的PPA濾失量52 mL要遠小于基漿的PPA濾失量98 mL,說明基漿中加入SD-AS后,由于SD-AS在高溫下的軟化變形需要一個過程,短時間內(nèi)不能立即形成有效封堵,故瞬時濾失量未發(fā)生變化,但隨著時間的延長,SD-AS形成有效封堵后,濾失量大幅度降低,其濾失速度也顯著低于基漿的濾失速度,表現(xiàn)為加入SD-AS的實驗漿PPA濾失量較低。

表5 SD-AS的PPA實驗結(jié)果

分PPA實驗砂盤照片見圖7。可以看出,基漿的PPA砂盤外泥餅不堅韌,傾倒的過程中易破碎,而加入SD-AS后的PPA砂盤外泥餅比較堅韌,不易破碎,且緊附于砂盤上。從砂盤內(nèi)泥餅的斷面可以看出,加入SD-AS后砂盤內(nèi)部顏色明顯變暗,說明SD-AS填充進入砂盤中,起到了封堵的效果。

圖7 PPA實驗砂盤照片F(xiàn)ig.7 Photos of aloxite disc used in PPA tests

2.2 掃描電鏡分析

上述堵漏評價實驗后的砂盤在自然條件下風干后,采用掃描電鏡觀察砂盤的表面和斷面,測試結(jié)果見圖8。由圖8看出,與膨潤土基漿作用后,砂盤一部分孔隙被黏土顆粒充填,但仍有一部分孔隙未實現(xiàn)充填,宏觀上表現(xiàn)出濾失量較大;而與SD-AS作用后,砂盤表面被SD-AS中的油溶性成分、可變形粒子及聚合物等覆蓋在表面,形成較為致密的封堵,表現(xiàn)為濾失量下降。此外分析斷面SEM圖片可知,經(jīng)基漿滲濾后,砂盤的孔隙中填充少量黏土顆粒,但仍有大部分孔隙未被填充,而加入SD-AS后,砂盤孔隙相對更加致密,這是由于SD-AS中顆粒充填封堵的結(jié)果。

圖8 PPA實驗砂盤的掃描電鏡照片F(xiàn)ig.8 SEM photos of aloxite discs after PPA tests

2.3 壓力傳遞測試

采用自制的SHM-3型高溫高壓井壁穩(wěn)定性模擬實驗裝置進行壓力傳遞實驗,評價SD-AS的封堵防塌性能[20]。選取準噶爾盆地典型泥頁巖,利用厚度為7.50 mm的巖樣,進行壓力傳遞實驗。圖9為不同實驗漿的壓力傳遞實驗曲線。壓力傳遞測試結(jié)果表明,4%基漿中加入3%SD-AS封堵防塌劑后傳遞1 MPa壓差所需時間較空白巖樣(約為400 s)、4%基漿(3 000 s)均有較大幅度的提高,約為27 000 s,即傳遞1 MPa壓差較空白巖樣所需時間延長67.5倍,較4%基漿作用后所需時間延長9倍;120 ℃條件下,SD-AS封堵防塌劑能顯著阻緩壓力傳遞速率,在壓差作用下,能被壓入測試巖樣表面的微孔、微裂縫中,形成有效的物理封堵層。因此,SD-AS阻緩泥巖壓力傳遞的性能顯著,擁有較強的封堵防塌性能,能夠顯著提高泥頁巖地層井壁穩(wěn)定性。

圖9 頁巖壓力傳遞實驗曲線Fig.9 Shale pressure transmission test curves

2.4 接觸角測試

圖10 SD-AS對膨潤土潤濕性的影響Fig.10 Effect of SD-AS on wettability alteration of bentonite

在100 mL去離子水中加入4 g鈉基蒙脫土,磁力攪拌24 h后,分別加入不同質(zhì)量分數(shù)的SD-AS。磁力攪拌24 h后,用滴管移取少許液滴在干凈的載玻片表面,然后將載玻片放在空氣中自然風干,采用JC2000D接觸角測試儀測試樣品與去離子水的接觸角,測試結(jié)果如圖10所示。分析可知,膨潤土基漿的接觸角為35.1°,隨著SD-AS加量的增加,接觸角迅速增加,而當SD-AS加量達到3%之后接觸角的變化趨于平穩(wěn),保持在70°。SD-AS與膨潤土作用后,吸附在膨潤土表面,增加膨潤土的疏水性,減弱膨潤土的水化,有利于提高泥頁巖地層的井壁穩(wěn)定性。

3 強化封堵防塌水基鉆井液體系構(gòu)建與評價

準噶爾盆地中部具有豐富的油氣資源,是中國石化西部新區(qū)勘探的重點勘探的油氣區(qū)塊。前期勘探開發(fā)過程中,由于地質(zhì)構(gòu)造及地層巖性的認識不足,鉆井液技術(shù)對策及工程措施存在盲目性,其中清水河組、頭屯河組等復雜地層的井壁失穩(wěn)問題突出,極易導致起下鉆遇阻、井壁掉塊、電測遇阻、卡鉆等鉆井復雜情況,嚴重影響了準噶爾盆地油氣資源的勘探開發(fā)進程。

井壁失穩(wěn)機制研究表明,清水河組、頭屯河組地層泥頁巖中以伊/蒙混層為主、混層中間層比高,宏觀上表現(xiàn)為較強的水化膨脹和分散性能,同時地層發(fā)育大量的微間隙和微裂縫,鉆井液濾液在壓差和化學勢差作用下沿地層微裂隙侵入地層,引起泥頁巖的局部水化,產(chǎn)生強大的水化膨脹壓,導致井壁宏觀失穩(wěn)?；诖?提出了“物化封堵-抑制水化-有效應力支撐”的協(xié)同防塌鉆井液技術(shù)對策[21],加強鉆井液的封固井壁能力,快速、有效地封堵微裂縫是復雜地層強化穩(wěn)定井壁的關(guān)鍵,也為準噶爾盆地復雜地層防塌鉆井液體系構(gòu)建提供了依據(jù)。

3.1 強化封堵防塌水基鉆井液體系優(yōu)化

以新制備的可變形封堵防塌劑SD-AS為主要處理劑,通過滾動老化與配伍性實驗優(yōu)選了不同類型鉆井液處理劑,構(gòu)建了強化封堵防塌水基鉆井液體系(QHFD)。其中聚合物FA-367用作高分子包被劑和降濾失劑;羧甲基纖維素CMC-LV和磺化酚醛樹脂SD-101用以提高鉆井液的濾失造壁性能;可變形封堵防塌劑SD-AS主要用于增強鉆井液封堵性能;聚胺強抑制劑SD-HIB能夠與聚合物FA-367協(xié)同作用,增強鉆井液體系的抑制性;聚合醇JLXC可以同時增強鉆井液的抑制性與潤滑性,且有利于保護儲層。另外,加入復合有機鹽OGSA則是用于降低鉆井液的水活度,以發(fā)揮有限化學活度平衡防塌作用,表面活性劑Span-80可以抑制鉆井液體系pH值下降并提高體系的高溫穩(wěn)定性。

基于上述單劑優(yōu)選實驗結(jié)果,優(yōu)化構(gòu)建了強化封堵防塌水基鉆井液體系(QHFD)配方,具體鉆井液配方為:4%膨潤土漿+0.3%FA367+1.0%CMC-LV+3.0%SD-AS+1.0%SD-101+0.3%SD-HIB+2%JLXC+20%OGSA+0.3%Span-80。

表6為強化封堵防塌水基鉆井液體系(QHFD)的流變?yōu)V失性能評價結(jié)果。分析可知,QHFD體系的抗溫能力達150 ℃,熱滾前后塑性黏度小于30 mPa·s,動切力在11 Pa,具有“低黏高切”特征,有利于降低鉆井液當量循環(huán)密度;體系的低剪切速率黏度適中,可有效提高鉆井液的攜巖能力;API濾失量小于5 mL,HTHP濾失量小于10 mL,降濾失性能良好,能夠滿足現(xiàn)場鉆井需求。

表6 鉆井液流變?yōu)V失性能評價結(jié)果

3.2 強化封堵防塌水基鉆井液體系性能評價

(1)封堵性能評價。利用滲透性封堵實驗裝置,選用750×10-3μm2超低滲砂盤作為滲濾介質(zhì),在120 ℃/7.0 MPa條件下,實驗考察了120 ℃/16 h熱滾后QHFD體系的滲透性封堵性能。結(jié)果表明,QHFD體系的PPA砂盤濾失量僅為10.4 mL,瞬時濾失量為6.4 mL,靜態(tài)濾失速率為0.73 mL/min1/2,具有良好的滲透性封堵性能。選用200、500 μm裂縫盤作為裂縫介質(zhì),實驗考察了120 ℃/16 h熱滾后SWSGM體系的裂縫性漏失封堵性能。結(jié)果表明,QHFD體系對200 μm裂縫盤的累計漏失量為0 mL,無漏失現(xiàn)象,而對500 μm裂縫盤的累計漏失量僅為5.2 mL,說明QHFD體系能夠有效封堵開度500 μm的裂縫,具有良好的裂縫性封堵性能。

(2)抑制性能評價。采用滾動分散實驗與頁巖膨脹實驗評價了QHFD體系的抑制性能。選用準噶爾盆地天然巖樣進行滾動分散實驗(77℃/16 h)。結(jié)果表明,天然巖樣的清水滾動回收率僅為3.1%,而QHFD體系的滾動回收率為90.5%,具有良好的抑制水化分散性能。選用鉆井液用鈉基膨潤土壓制實驗巖樣,利用頁巖線性膨脹儀實驗測試巖樣在清水與鉆井液中的線性膨脹率。結(jié)果表明,巖樣在清水中的線性膨脹率高達59.87%,而在QHFD體系的頁巖膨脹率均大幅降低,僅為7.89%,具有良好的抑制黏土水化膨脹性能。

(3)抗污染性能評價。在鉆井過程中,要求鉆井液不僅具有良好的抑制性,還要具有抵抗鹽、石膏、鉆屑等污染的能力。采用5%NaCl、1%CaCl2、5%英國評價土作為污染物,實驗考察了120 ℃/16 h熱滾后QHFD體系的抗污染性能(表7)。結(jié)果表明,加入5%NaCl、1%CaCl2后,QHFD體系的黏度和切力變化不大,熱滾后API濾失量均小于5 mL,具有良好的抗鹽、抗鈣污染性能;加入5%英國評價土之后,SWSGM體系的黏度、切力略有升高,但仍能保持較為合理的流變、濾失性能,QHFD體系具有較好的抗劣土污染性能。

表7 鉆井液抗污染性能評價結(jié)果

(4)潤滑性能評價。利用極壓潤滑儀和泥餅黏滯系數(shù)測定儀測試了QHFD加重體系120 ℃/16 h熱滾后的極壓潤滑系數(shù)和泥餅黏滯系數(shù)。結(jié)果表明,加重后SWSGM體系(1.5 g/cm3)具有較好的潤滑性能,其泥餅黏滯系數(shù)為0.123,極壓潤滑系數(shù)為0.135,能夠滿足定向井段的“減摩降阻”要求。

4 中試生產(chǎn)與現(xiàn)場試驗

4.1 可變形封堵防塌劑的中試生產(chǎn)

在室內(nèi)制備實驗方法的基礎上,綜合考慮含油污泥的特點、制備工藝、運輸和儲存穩(wěn)定性以及環(huán)保等因素,確定了含油污泥改性制備高油溶性速分散形變封堵防塌劑的工業(yè)中試工藝流程(圖11),并成功進行了中試,且通過調(diào)整生產(chǎn)工藝,可調(diào)節(jié)中試產(chǎn)品的軟化點在50～120 ℃。

圖11 含油污泥制備封堵防塌劑中試工藝步驟Fig.11 Pilot test process of anti-sloughing agent SD-AS using oil sludge

4.2 現(xiàn)場試驗

現(xiàn)場試驗井D-12井位于準噶爾盆地中央坳陷阜康凹陷東部斜坡帶,設計井深4 520 m,主要勘探目的層系為侏羅系頭屯河組及齊古組。前期勘探開發(fā)過程中,鄰井D-1井、D-3井、D-6井、D-801井的侏羅系頭屯河組井壁失穩(wěn)嚴重,共計發(fā)生卡鉆10次,平均井徑擴大率超過30%,嚴重影響了整體鉆井工程時效。

為了解決準噶爾盆地復雜地層井壁失穩(wěn)問題,D-12井三開鉆井作業(yè)應用了強化封堵防塌水基鉆井液體系(QHFD),在復雜地層鉆進中,未出現(xiàn)過井壁剝落掉塊等復雜情況,起下鉆暢通無阻。通過對比發(fā)現(xiàn),鄰井D-6井頭屯河組地層段(4 065～4 310 m)井徑平均擴大率為29.28%,最大井徑擴大率為117.51%,而現(xiàn)場試驗井D-12井頭屯河組地層段(4 110～4 470 m)井徑平均擴大率僅為6.78%,最大井徑擴大率為9.95%,達到預期的現(xiàn)場試驗效果。

5 結(jié) 論

(1)以含油污泥為原料,通過瀝青化、軟化點調(diào)節(jié)和乳化分散等工藝制備高油溶、速分散的可變形封堵防塌劑SD-AS,開拓了含油污泥的無害化資源化利用新途徑,具有廣闊的應用前景。

(2)可變形封堵防塌劑SD-AS通過軟化變形封堵孔隙,形成致密濾餅、阻緩壓力傳遞提高泥頁巖地層井壁穩(wěn)定性。同時SD-AS具有降低泥頁巖表面的親水性,阻止水分子進入,可有效減弱泥頁巖的水化分散。

(3)以可變形封堵防塌劑SD-AS為主要處理劑,優(yōu)化構(gòu)建綜合性能良好的強化封堵防塌水基鉆井液體系,成功應用于準噶爾盆地山前構(gòu)造帶的復雜易塌地層鉆井施工。

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