楊國棟 楊國梁 田娟鋒（西部鉆探工程有限公司吐哈鉆井公司，新疆 鄯善 838200)

“雙?！斌w系與聚磺體系在神8區(qū)塊的應(yīng)用對比研究

楊國棟 楊國梁 田娟鋒（西部鉆探工程有限公司吐哈鉆井公司，新疆 鄯善 838200)

神泉8區(qū)塊在過去的勘探開發(fā)中，由于其地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，一直是吐哈油田的事故高發(fā)區(qū)。通過改進(jìn)鉆井液技術(shù)，降低復(fù)雜事故率達(dá)到提速增產(chǎn)的目的，顯得非常重要。聚磺鉆井液體系作為該區(qū)塊慣用的成熟體系，在抗污染和防塌抑制方面已經(jīng)不能充份滿足安全鉆井的需要。針對聚磺體系的局限性，引進(jìn)了“雙保”體系。對比兩系在該區(qū)塊的應(yīng)用，進(jìn)行必要的分析和研究，可以幫助現(xiàn)場技術(shù)人員更好的認(rèn)識和使用“雙?！斌w系。

“雙保體系”聚磺體系;神8區(qū)塊;應(yīng)用對比

1 神泉8區(qū)塊地質(zhì)概況及特點(diǎn)

神泉8區(qū)塊位于吐哈盆地以北，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，第三系含大段鹽膏層，易吸水膨脹導(dǎo)致縮徑，造成起下鉆阻卡。鹽巖溶解還易造成井壁剝落、坍塌，丼徑擴(kuò)大率超標(biāo)。鹽膏還會污染鉆井液，影響性能。該區(qū)塊侏羅系地層泥頁巖水敏性也較強(qiáng)，易水化分散導(dǎo)致井壁失穩(wěn)，造成攜砂和開泵困難，增加施工風(fēng)險(xiǎn)。

該區(qū)塊主要復(fù)雜有縮徑、井壁垮塌、開泵憋卡等。為克服大段劃眼和卡鉆事故，針對聚磺體系的局限性，引進(jìn)了“雙?！斌w系。近期施工的神8-35、神8-34井均采用該體系施工，取得了良好的效果。

2 室內(nèi)研究

2.1 作用機(jī)理對比

2.1.1 “雙?！斌w系特點(diǎn)及作用機(jī)理

“雙保”鉆井液又被稱為天然高分子鉆井液，是一種新型的環(huán)保型鉆井液體系，滿足安全鉆井的同時(shí)還能起到保護(hù)環(huán)境、保護(hù)油氣層的作用，其配套處理劑主要有包被劑IND30、降濾失劑Redu1、無熒光白瀝青NFA-25、固體潤滑劑PGCS-1、有機(jī)鹽加重劑Weigh2。

IND30是一種利用天然植物膠分子合成的高分子包被劑，分子量可達(dá)500萬以上，能有效抑制鉆屑分散，具有較強(qiáng)的抗鹽、抗鈣污染能力。

Redu1是含磺酸基的接枝低分子共聚物，主鏈為“C-C”鍵和少量“C-O”鍵，具有優(yōu)良的抗鹽降濾失作用。

NFA-25具有良好的封堵造壁性和潤滑性，能有效改善濾餅質(zhì)量。因?yàn)闊o熒光反應(yīng)，有利于地質(zhì)錄井。

PGCS-1是一種非離子型表面活性劑，吸附在粘土表面形成“親油疏水”層，潤滑性能突出，還能有效抑制粘土水化分散和膨脹。

Weigh2溶解度高，水溶液活度低，具有較強(qiáng)的抑制性，可作為鹽膏層鉆進(jìn)的加重劑。

2.1.2 聚磺鉆井液特點(diǎn)及作用機(jī)理

聚磺鉆井液是吐哈油田廣泛采用的一種成熟體系，在聚合物鉆井液體系的基礎(chǔ)上，引入磺化處理劑，提高抗溫性能的同時(shí)，使原有的抑制體系呈現(xiàn)一定的弱分散性，降低濾失的同時(shí)還能夠保持良好的濾餅質(zhì)量，流變性好，成本低、易于維護(hù)。神8區(qū)塊采用聚磺體系的主處理劑有聚丙烯酸鉀K-PAM、水解聚丙烯晴鈉鹽Na-HPAN、羧甲基纖維素鈉CMC-MV、磺化酚腐殖酸PSC、磺化瀝青DBFT-201等。

K-PAM是一種良好的絮凝包被劑，能夠有效抑制泥頁巖的水化分散。Na-HPAN和CMC-MV是聚合物鉆井液常用的降濾失劑，Na-HPAN也有一定的降粘作用，CMC-MV降低濾失的同時(shí)還可以提高粘切。但是它們的抗污染能力較弱，鉆遇含石膏地層時(shí)鉆井液易污染，侵入大量的Ca2+導(dǎo)致鉆井液過度絮凝，粘切和濾失量都會增大，流動(dòng)性變差，PH值也會降低。此外，鉆遇鹽層時(shí)，隨著Cl-含量的增加，CMC-MV的護(hù)膠能力也會減弱，濾失量逐漸增加，需要消耗更多的CMC-MV。

PSC是一種調(diào)流型降濾失劑，DBFT-201可以增強(qiáng)鉆井液封堵造壁性，具有良好的防塌作用?；腔幚韯┑膽?yīng)用雖然提高了鉆井液的抗溫性，能保持良好的流變性和濾餅質(zhì)量。但體系的弱分散性也使得鉆井液固相容納限相對增大，坂土含量和固相含量相對增加，不利于抗鹽膏污染。

2.2 實(shí)驗(yàn)對比

分別對兩種體系進(jìn)行小型試驗(yàn)加量測試，結(jié)合神8區(qū)塊實(shí)際情況，確定出配套處理劑的最優(yōu)加量，得出以下兩套體系配方：

①雙保體系：4%坂土漿+0.1%NaOH+0.1%Na2CO3+0.3% IND30+1%Redu1+2%NFA-25+2%PGCS-1+10%Weigh2

②聚磺鉆體系：4%坂土+0.1%NaOH+0.1%Na2CO3+0.2% K-PAM+0.5%Na-HPAN+0.3%CMC-MV+1.5%PSC+2%DBFT-201+2%JXFQ-6

2.2.1 抑制性評價(jià)對比

選取Esh-J3q地層鉆屑和巖心樣本，分別按最優(yōu)配方進(jìn)行抑制性評價(jià)測試，膨脹率測試時(shí)間為16h，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 抑制性評價(jià)對比

實(shí)驗(yàn)表明，“雙?！斌w系的回收率達(dá)到85.8%，高于聚磺體系,其膨脹率也低于聚磺體系。具有更強(qiáng)的抑制性，能更有效的抑制鉆屑分散和泥頁巖水化膨脹。

2.2.2 抗污染評價(jià)對比

神8區(qū)塊鉆井液主要污染有鹽、鈣侵和粘土侵。配置一定濃度的NaCl、CaSO4溶液模擬鹽膏侵，加入一定濃度的土粉模擬粘土侵，分別對兩種體系進(jìn)行抗污染測試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2、表3。

表2 雙保體系抗污染實(shí)驗(yàn)

表3 聚磺體系抗污染實(shí)驗(yàn)

對比發(fā)現(xiàn)，聚磺體系經(jīng)過污染后性能變化較大，流態(tài)變差；“雙?！斌w系性能變化較小，仍能保持良好的流變性。實(shí)驗(yàn)表明，“雙?！斌w系在抗污染方面有明顯優(yōu)勢。

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果對比

聚磺體系雖然在吐哈應(yīng)用成熟，適用性廣，但在神8區(qū)塊的施工中有著明顯的局限性，不能有效解決鹽膏層縮徑、垮塌，鉆井液污染，“糖葫蘆”井眼等問題。引進(jìn)“雙保”體系后，復(fù)雜事故率大幅下降。

3.1 分段鉆井液性能對比

從已施工井中選取有代表性的兩口井：神8-13井和神8-34井。這兩口井的井身結(jié)構(gòu)及地層分布相近，神8-13井是該區(qū)塊聚磺體系應(yīng)用效果較好的一口井，在原體系的基礎(chǔ)上加入了抗高溫抗鹽降失水劑HS-2。分段性能對比數(shù)據(jù)如下。

表4 分段性能對比

實(shí)踐證明，“雙?！斌w系在鹽膏層及易造漿地層鉆進(jìn)中，性能更加穩(wěn)定，具有良好的抗污染能力，能保持較低的濾失量和坂土含量。

3.2 井壁抑制和防塌效果對比

井壁剝落、坍塌容易導(dǎo)致丼徑擴(kuò)大率超標(biāo)甚至卡鉆?！半p保”體系的應(yīng)用有效解決了這一難題。應(yīng)用“雙保”體系的神8-35井，和應(yīng)用聚磺體系的6口鄰井對比如下。

表5 丼徑擴(kuò)大率對比數(shù)據(jù)

由于“雙保”體系具有更強(qiáng)的抑制性，能夠保持較低的濾失，有效減少了地層的水化滲透和粘土水化分散。護(hù)壁作用顯著，丼徑擴(kuò)大率明顯降低，有利于提高固井質(zhì)量。

3.3 復(fù)雜事故控制和經(jīng)濟(jì)效益對比

“復(fù)雜事故率”和“經(jīng)濟(jì)效益”是綜合評價(jià)一種鉆井液體系能否充分滿足鉆井施工需要的兩個(gè)重要參數(shù)。適用體系不但要能保證井下安全，還應(yīng)降低維護(hù)成本和鉆井液排放量，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。通過統(tǒng)計(jì)近年來的施工數(shù)據(jù)，對比如下。

表6 近年來施工數(shù)據(jù)對比

對比發(fā)現(xiàn)，雖然采用雙保體系后鉆井液成本有所增加，但鉆井周期大幅下降，復(fù)雜事故率得到控制，鉆井液維護(hù)量和處理劑用量相對減少，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。綜合經(jīng)濟(jì)效益提高顯著，有力保障了企業(yè)“提速增效”。

3 結(jié)語

通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場應(yīng)用對比可以看出，“雙?！斌w系相比傳統(tǒng)的聚磺體系，更適宜于神8區(qū)塊特殊地質(zhì)構(gòu)造下的鉆井施工。其主要優(yōu)勢歸納為以下幾個(gè)方面：

(1)“雙?！斌w系抑制性強(qiáng)，能有效抑制粘土水化膨脹和分散，有效解決神8區(qū)塊的縮徑、井壁失穩(wěn)和丼徑擴(kuò)大率超標(biāo)問題，大幅降低了復(fù)雜事故率。

(2)“雙?！斌w系具有優(yōu)良的抗污染能力，無論是在鹽膏層還是在易造漿地層鉆進(jìn)，都能保持穩(wěn)定的性能。有效解決了聚磺體系抗鹽、鈣污染能力弱，濾失量大不易控制等問題。

(3)“雙?！斌w系在保護(hù)環(huán)境、保護(hù)油層的同時(shí)，充份滿足了快速、安全鉆井的需要，綜合經(jīng)濟(jì)效益提高顯著。是一種安全環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的新型鉆井液體系，不僅適用于神8區(qū)塊，也適用于其他地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的區(qū)塊，有著廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。

[1]史鴻祥,杜曉勇,商勇,張民立.“雙?！毙透男蕴烊桓叻肿踊@井液技術(shù)[J].鉆井液與完井液，2004,21(6):28-30

[2]史杰青.神泉區(qū)塊Esh地層流變特性及井壁穩(wěn)定分析研究[D].湖北:長江大學(xué)，2015:11-18

楊國棟（1984-）男，漢族，甘肅禮縣人，本科學(xué)歷，助理工程師，主要從事現(xiàn)場鉆井液技術(shù)服務(wù)工作。