洛带气田中浅层水平井钻井完井液研究

  （1. 西南石油大学， 四川 成都 61500； 2. 四川仁智油田技术服务股份有限公司， 四川 绵阳 62100）摘 要：水平井钻井工艺是提高油气勘探开发单井产量最有效的手段之一，产量是直井的 3 至 5倍，多年来，通过不断的技术攻关，已解决了在实际应用中的技术难点。洛带气田自九十年代开发以来，普遍单井产量低，衰减快，长期困扰着气田的增储上产建设，那么采取水平井钻井工艺就非常有必要。我们从水平井钻井完井液的角度通过钻井完井液润滑性研究、井眼净化研究研究等方面对洛带构造中浅层水平井钻井完井液技术进行了优化，形成了一套洛带气田中浅层水平井钻井完井液配方。

 

  关 键 词：中浅层水平井；钻井完井液；润滑性；井眼净化中图分类号：TE 357 文献标识码： A 文章编号： 1004-0935（2015）01-0066-03洛带气田自 20 世纪 90 年代开发以来，普遍单井产量低，衰减快，长期困扰着气田的增储上产建设。为了增储上产，气田从整个勘探开发过程中采取了多项措施。钻井工程上采用了丛式定向井钻井工艺，取得了一定的效果，减轻了对环境的污染，降低了油气田勘探开发成本。但是这些都还不能满足油气田勘探开发的要求，为了适应洛带气田储层的低渗透、低孔隙、低压力增储上产建设，迫切需要应用能提高单井产能的水平井钻井工艺。

 

  水平井钻井工艺是提高油气勘探开发单井产量最有效的手段，多年来，通过不断的技术攻关，已解决了在实际应用中的技术难点。通过广泛的推广应用证明该技术已经成熟，在提高油气田产能产量建设方面效果显著。据资料显示，目前钻探的油井水平井产量是直井的 3 至 5 倍，单井最高增产 7 倍，最小增产也达到 1.5 倍以上。在气井中的推广应用也取得了显著的效果。由此可见在洛带气田实施水平井钻井工艺技术，将会大幅度提高单井产量。

 

  1 处理剂优选评价1.1 降滤失剂优选评价表 1 降滤失剂性能表名称及加量 表观粘度增长率,% 失水降低率,%基浆 27 18.4基浆 + 1% FRA -22.2 37.0基浆 + 1% SMC -18.5 26.1基浆 + 1% SMP-1 785.2 52.2基浆 + 1% MV-CMC 741.0 54.3基浆 +1%LV-CMC 163.0 47.8从实验数据中可以看出，FRA 和 LV-CMC 的降失水性最好，但是 LV-CMC 的表观粘度太大，不利于体系流变性的控制，因此选用 FRA 作为主要降失水剂。通过对抑制剂和降失水剂的优选和综合评价，钻井液体系初步确定需要加入的有 MMH、FRA。由于在使用已研究出的正电胶体系时，还存在着机械除砂泥困难，钻遇强造浆地层时，流变性不易控制等问题。

 

  在研究中，将采用加入强包被剂的办法来得以解决。

 

  1.2 抑制剂优选评价钻井液的强抑制性是减少钻井液同泥页岩地层物理化学作用，防止泥页岩地层水化、膨胀和分散，稳定井壁的关键。为了便于选择适合于该地区主要危害层段的防塌钻井液体系，首先对单一抑制性处理剂进行了评价。选取洛带气田 LS27D-3 井、LS24D-2 井易塌段泥页岩，进行滚动回收实验。实验数据见表 2。

 

  表 2 常用抑制剂的泥页岩滚动回收实验处理剂LS27D-3 井1 390～1 410 mLS24D-2 井1 510～1 524 m基浆 31 51基浆 + 1% MMH 60 69基浆 + 1% 聚合醇 51 57基浆 + 1% 钾盐 53 51基浆 + 1% FA367 63 54基浆 + 1% FT342 46 36为了便于选择适合于地区主要危害层段的防塌钻井液体系，首先对单一抑制性处理剂进行了评价。

 

  选用 LS24D-2 井易塌段泥页岩做成人工岩心试样，在页岩膨胀仪上对 FA367、MMH、KHPAN、聚合醇、DOI：

 

  10.14029/j.cnki.issn1004-0935.2015.01.023网络出版时间：

 

  2015-01-28 10:36网络出版地址：

 

  http://www.cnki.net/kcms/detail/21.1200.TQ.20150128.1036.023.html第 44 卷第 1 期 李永久，等：洛带气田中浅层水平井钻井完井液研究 67等处理剂进行防塌能力对比实验，实验结果见图 1。

 

  从膨胀和分散实验可以看出，正电胶 MMH、FT342 对该地区易塌地层泥页岩的防塌能力都较强，其中又以 MMH 的抑制性效果最好，因此在洛带气田选用 MMH 作为主要的处理剂。MMH 能以较快速度在粘土颗粒表面形成包被，抑制水化分散；另外由于正电胶胶体表面带正电荷，它可与带负电粘土胶体颗粒形成一种复合体结构，使 MMH-粘土体系具有极强的触变性，即静止时切力很高，但稍加一点切力便迅速变稀，能减缓钻井液对井壁的冲刷，将井壁扩大处积成的塌落物悬浮并能有效的将大量的塌落物携出井外；均起到了稳定井壁的重要作用。

 

  00.20.40.60.810 100 200 300 400 500 600基浆 基浆+1%MMH 基浆+1%FA367基浆+1%聚合醇 基浆+1%KHPAN 基浆+1%FT342图 1 各种处理剂在 LS24D-2 井中的膨胀实验曲线1.3 防塌润滑剂优选评价定向井、大位移井技术在洛带构造的钻探工作中，已经开始推广应用，为了降低钻具对井壁的摩阻，常常需要加入一种或多种润滑剂，增加钻井液的润滑性。首先，考察基浆加入常用几种润滑剂前后的泥饼粘附系数、粘滞系数、极压润滑系数变化值。实验结果如表 3。

 

  表 3 降滤失剂性能表处理剂 FV/s FL/m 粘附系数 粘滞系数 EP基浆 37 18.0 0.177 0 0.249 3 0.428 0基浆 40 14.4 0.105 3 0.054 2 0.209 8基浆+3% A 61 10.6 0.151 7 0.167 3 0.377 0基浆+3% DHD 38 11.8 0.134 8 0.096 3 0.309 8基浆 39 12.6 0.105 3 0.105 1 0.328 1基浆+3% PPL 41 13.0 0.109 5 0.043 7 0.225 9基浆 39 9.0 0.134 8 0.113 9 0.286 7基浆+3% HLA 40 11.2 0.084 3 0.054 2 0.169 9由表 3 可知，在基浆中加入 3%的润滑剂后，基浆的泥饼粘附系数、粘滞系数、极压润滑系数都得到了较好的改善，对体系的流变性影响不大，中压滤失量还有所降低。相对来说，RH102、PPL、WDN-5 和 HLA 润滑剂在基浆中起的作用更为明显些。但 PPL 失水量相对比较大，不利于井壁稳定，并且 RH102 极压润滑系数降低率比较大，主要用于降低极压摩擦，最后优选出 HLA 作为润滑剂。

 

  1.4 降滤失剂优选评价在确定润滑剂种类的基础上，考察 HLA 加量对体系润滑性的影响，以确定润滑剂最佳加量，具体数据如表 4 所示。

 

  表 4 降滤失剂性能表处理剂 FV/s FL/m 粘附系数 粘滞系数 EP基浆 36 18 0.177 0 0.249 3 0.428 0基浆+1% HLA 35 14 0.119 7 0.078 7 0.207 3基浆+2% HLA 38 12.8 0.115 4 0.078 7 0.198 0基浆+3% HLA 40 11.4 0.105 3 0.087 5 0.205 6基浆+5% HLA 42 11.2 0.063 2 0.069 9 0.173 92 钻井液体系抗污染能力评价经过项目前阶段的实验分析，结合前期科研项目的成果和现场实际经验，初步确定水平井正电胶聚磺钻井液的配方（一）为：

 

  4% NV-1 + 0.2% Na2CO3+ 0.1% KPAM + 0.4% MMH+ 0.5% KHPAN + 0.5% NH4HPAN + 1% SMC + 3%SMP-I + 0.1% HV-CMC + 5% HLA + 重晶石2.1 抗钻屑污染能力的评价在优选出的钻井液体系中加入不同量的岩屑粉（过 100 目），经老化后（80 ℃×16 h），45 ℃下测定其性能，分析其抗钻屑污染能力，实验结果如表 5 所示。由表 5 中可以看出，该体系可以抗 10%的钻屑污染。

 

  表 5 钻井液抗钻屑污染实验数据表加量 FV/s PV/mPa·s YP/Pa G1/Pa G2/Pa pH FL/mL0 34 21 5 1 4 9 3.85% 43 22 16.5 1 6.5 9 4.48% 46 25 16 1 7 9 4.810% 48 24 18 1.5 7 9 5.215% 55 26 18 3.5 9.5 9 5.82.2 抗盐污染能力的评价在优选出的钻井液体系中分别加入 2%、3%、4%、5%的 NaCl，经老化后（80 ℃×16 h），45 ℃下测定其性能，分析其抗盐污染能力，实验结果如表 6 所示。可以看出，该体系抗盐能够达到 4%。

 

  表 6 钻井液抗钻屑污染实验数据表加量 FV/s PV/mPa·s YP/Pa G1/Pa G2/Pa pH FL/mL0 34 21 5 1 4 9 3.82% 42 27 6 2.5 5.5 9 4.43% 45 33 4.5 2.5 6 9 4.84% 54 38 9.5 3.5 7 9 5.25% 48 35 8 3.5 8.5. 9 6.068 辽 宁 化 工 2015 年 1 月2.3 抗钙污染能力的评价在优选出的钻井液体系中分别加入 2%、3%、4%、5%的 CaCl2，进行抗钙污染评价试验，经老化后（80 ℃×16 h）45 ℃下测定其性能，分析其抗盐污染能力，实验结果如表 7 所示。由表中可知，该体系抗钙能够达到 4%。

 

  表 7 钻井液抗钻屑污染实验数据表加量 FV/s PV/mPa·s YP/Pa G1/Pa G2/Pa pH FL/mL0 20 10 4 1 4.0 9 3.82% 25 16 6.5 1 5.5 9 4.83% 29 23 3.5 1.0 6.5 9 5.44% 34 28 3 1.5 8 9 5.85% 30 24 4 2.0 8.5 9 6.83 钻井液体系润滑性评价通过室内实验研究，分别针对水平井三个井段即直井段、造斜段、水平段（在水平井段的钻井施工中，钻具和测井仪器及套管等在起下时都是紧贴井壁运行的，与井壁接触面积大；加之造斜窗口低，造斜率高，这就对钻井液润滑性能提出了更高的要求），研究出水平井正电胶聚磺钻井液 3 种基本配方，每个配方都结合各自井段特点进行了处理剂优选，满足钻井设计要求，现场使用时可根据实际情况进行调整，3 种配方分别为：

 

  配方（一）：直井段4% NV-1 + 0.2% Na2CO3+ 0.1% KPAM + 0.4% MMH+ 0.5% KHPAN + 0.5% NH4HPAN + 1% SMC + 3%SMP-I + 0.1% HV-CMC + 5% HLA + 重晶石配方（二）：造斜段4% NV-1 + 0.2% Na2CO3+ 0.1% KPAM + 0.1%HV-CMC + 0.5% KHPAN + 0.5% NH4HPAN + 1%SMC + 3% SMP-I + 8% HLA + 8% Q + 5% RH102 +2% RPA-2 + 重晶石配方（三）：水平段4% NV-1 + 0.2% Na2CO3+0.1% KPAM + 0.1%HV-CMC + 0.5% KHPAN + 0.5% NH4HPAN + 1%SMC + 3% SMP-I + 8% HLA + 8% DHD + 5% RH102+ 2% RPA-2 + 8% Y＋0.5% SP-80＋重晶石表 8 润滑性评价数据表配方 FV/s PV/mPa·s YP/Pa G1/Pa G2/Pa KfEP 粘滞系数一 47 24 3.0 2.0 6.5 0.143 7 0.273 5 0.069 9二 48 26 3.5 1.5 6 0.101 4 0.255 1 0.054 2三 45 22 1.0 0.5 4.5 0.076 1 0.226 7 0.034 9由表8 中数据可以看出，在不同井段的钻井液性能经过优化后，各项性能指标都能满足钻井设计要求，特别是进入造斜段以后通过加入大量的润滑剂和，将原正电胶聚磺钻井完井液体系转变为防卡类型的钻井完井液。在实际应用中，通过现场小型实验进行润滑剂加量调整，能够满足水平井钻井的润滑要求。

 

  4 结 论（1）通过优选增粘剂、降滤失剂等处理剂，形成优质洗井液，能够在井斜角大于 45°的井段钻井时破坏岩屑床，达到净化井眼、稳定井壁的作用。

 

  （2）形成了一套适合洛带气田中浅层水平井钻井的正电胶聚磺防卡体系，其中正电胶聚磺防卡钻井液性能达到 Kf：0.07～0.1，EP≤0.25，FL≤4 mL。