鉀基聚胺防塌鉆井液的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

毛常青　許杰

摘要：聚胺鉆井液體系在海南區(qū)塊深井的使用中凸顯部分不足，針對(duì)不足進(jìn)行了優(yōu)化與改進(jìn)，本文主要摸索該體系在優(yōu)化改進(jìn)后，現(xiàn)場(chǎng)使用情況、現(xiàn)場(chǎng)碰到的問(wèn)題及解決方案。

關(guān)鍵詞：鉀基聚胺鉆井液體系、搬含、封堵性、氯化鉀

近年來(lái)，福山油田施工井越來(lái)越深，井斜、位移越來(lái)越大，深井區(qū)塊地質(zhì)條件復(fù)雜，地溫梯度高（ 100米4.1℃）;原聚胺鉆井液體系在高溫的作用下，抑制封堵能力下降，不能完全解決埋藏較深的大段硬脆性泥巖剝蝕垮塌的問(wèn)題，常發(fā)生起下鉆阻卡、電測(cè)遇阻、卡鉆等井下復(fù)雜情況，為滿足井下需求，在原有的聚胺鉆井液體系上，針對(duì)深井階段的抑制封堵性做出了一些優(yōu)化和改進(jìn)：（1）在原聚胺鉆井液體系中加入氯化鉀，提高體系的抑制防塌能力;（2）加入不同粒徑的剛性封堵劑，提高體系的封堵能力。

優(yōu)化改進(jìn)后的聚胺鉆井液體系在朝6-10x井首次使用，使用過(guò)程中效果明顯，明顯提高了鉆井液攜屑效果，對(duì)地層穩(wěn)定效果明顯;其不足也比較明顯，主要有兩方面：1.聚胺鉆井液體系搬含過(guò)高時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)切力急劇升高，嚴(yán)重影響泥餅質(zhì)量，以及攜屑效果;2.改進(jìn)后的聚胺鉆井液體系高溫高壓失水比較難控制，對(duì)比原聚胺鉆井液體系，該體系搬含量明顯偏低，導(dǎo)致深井階段高溫高壓失水比較難控制。

一、鉀基聚胺鉆井液在現(xiàn)場(chǎng)配制及使用情況

1、鉀基聚胺鉆井液體系抑制性評(píng)價(jià)

聚胺鉆井液體系在添加一定量氯化鉀和剛性封堵材料后，通過(guò)室內(nèi)小型實(shí)驗(yàn)可以看出，添加氯化鉀后，鉆井液整體抑制性明顯增強(qiáng)，頁(yè)巖回收率可達(dá)90%以上，干加超細(xì)碳酸鈣封堵劑后，鉆井液的中高壓失水均有所下降，符合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需求。

2、鉀基聚胺鉆井液體系的現(xiàn)場(chǎng)配制

回收部分二開老漿，處理二開老漿至合適性能，干加一定量氯化鉀及降失水劑。

從朝6-10x井和朝6-11x井來(lái)看，二開老漿對(duì)配制聚胺鉆井液影響很大。其中，朝6-10x井轉(zhuǎn)漿使用3%氯化鉀+1%低粘，朝6-11x井使用5%氯化鉀+2%低粘;附兩口井轉(zhuǎn)漿前后鉆井液性能：

從性能上來(lái)看，朝6-11x井搬含及固相含量高于朝6-10x井，轉(zhuǎn)成同樣性能的鉀基聚胺鉆井液，則必須加更多的氯化鉀以及低粘。二開鉆進(jìn)時(shí)，嚴(yán)格控制鉆井液搬含和固相含量，保證轉(zhuǎn)漿的順利，節(jié)約鉆井液成本。

3、鉀基聚胺鉆井液體系現(xiàn)場(chǎng)使用情況

聚胺鉆井液在海南區(qū)塊主要用于鉆進(jìn)潿洲組底部、流沙港組。潿洲組地層為紫紅色泥巖夾粗、細(xì)砂礫巖，極易造漿地層，對(duì)鉆井液性能影響較大;流沙港組上半段為細(xì)砂礫巖、深灰色泥巖，下半段為硬脆性深黑色泥頁(yè)巖，流沙崗組前半段易造漿，后半段易垮塌。聚胺鉆井液體系用于鉆進(jìn)潿洲組、流沙港組，能很好的抑制潿洲組以及流沙港組的地層造漿，由于抑制性極強(qiáng)，巖屑的返出基本能保持巖屑的本樣，不至于分散至鉆井液中，鉆進(jìn)過(guò)程中鉆井液性能平穩(wěn)，保證了巖屑返出率;后期鉆進(jìn)流沙港組流二、三段，能較好的抑制泥頁(yè)巖，保證井壁穩(wěn)定，從電測(cè)井徑來(lái)看，井徑基本規(guī)則（朝6-10x井三開井徑擴(kuò)大率為5%，朝6-11x井三開擴(kuò)大率為8.6%，遠(yuǎn)低于原聚胺鉆井液體系平均10.5%的井徑擴(kuò)大率），也佐證了聚胺鉆井液體系的抑制性。

二、鉀基聚胺鉆井液體系中氯化鉀與搬含量平衡的研究

鉀基聚胺鉆井液體系在朝6-10x井使用過(guò)程中，前期搬含量始終維持在20-40g/L，該井在后期搬含不斷升高至40g/L過(guò)程中，鉆井液切力變化明顯，附井深與鉆井液性能表：

從上表鉆井液性能可以看出，隨著鉆井液搬含的升高，鉆井液切力不斷升高，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)提高氯化鉀含量來(lái)抑制切力的快速升高。

鉀基聚胺鉆井液體系在朝6-11x井的應(yīng)用則更能說(shuō)明一定問(wèn)題?，F(xiàn)場(chǎng)鉆井液性能附表：

從上述鉆井液性能可以看出，當(dāng)鉆井液搬含超過(guò)一定值時(shí)，鉆井液切力急劇升高。

為探究搬含量、氯化鉀含量與鉆井液切力關(guān)系，在實(shí)驗(yàn)室做論證試驗(yàn)，室內(nèi)試驗(yàn)主要通過(guò)清水稀釋降低鉆井液搬含，對(duì)比鉆井液切力，查找搬含量、氯化鉀含量與鉆井液切力關(guān)系。

通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，氯化鉀含量一定時(shí)，搬含超過(guò)某臨界值后，鉆井液切力會(huì)急劇增大，一旦降低至臨界值以下時(shí)，切力立即恢復(fù)至正常水平;同時(shí)，提高氯化鉀含量，可提升對(duì)應(yīng)搬含臨界值。

現(xiàn)場(chǎng)常用氯化鉀含量為3-5%，鉆井液允許的最大搬含為40-55g/L，當(dāng)超出這一臨界值時(shí)，鉆井液切力會(huì)急劇升高，導(dǎo)致鉆井液流動(dòng)性變差，攜屑效果降低，泥餅質(zhì)量也會(huì)變差，所以現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)過(guò)程中一定要根據(jù)氯化鉀的含量，控制合適的搬含，保證鉆井液優(yōu)異的鉆井液性能。

通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)出了氯化鉀含量與搬含量對(duì)應(yīng)關(guān)系，為后續(xù)現(xiàn)場(chǎng)施工提供了理論依據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)可根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系及時(shí)調(diào)整泥漿性能，節(jié)約鉆井液成本，保證井下安全。

三、降低聚胺鉆井液體系高溫高壓失水的研究

海南區(qū)塊下部地層流沙崗組硬脆性泥頁(yè)巖發(fā)育完善，極易垮塌，對(duì)鉆井液高溫高壓失水要求較高，在鉀基聚胺鉆井液體系維持較低搬含的條件下，只能通過(guò)增強(qiáng)鉆井液的封堵性來(lái)控制鉆井液的高溫高壓失水。依據(jù)此思路，現(xiàn)場(chǎng)提高封堵材料的使用量，以及合理搭配各類封堵材料來(lái)提高鉆井液的封堵性能，目前現(xiàn)場(chǎng)使用的主要封堵材料有超細(xì)碳酸鈣、乳化瀝青、改性瀝青、井壁穩(wěn)定劑。

其中超細(xì)碳酸鈣為朝6-10x井首次使用，現(xiàn)場(chǎng)使用效果良好，超細(xì)碳酸鈣對(duì)降高溫高壓失水有一定的效果，現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)程中，中壓失水泥餅加超細(xì)碳酸鈣后，泥餅更加致密。

現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)通過(guò)超細(xì)碳酸鈣搭配瀝青類材料提高聚胺鉆井液體系的封堵性，以達(dá)到更好的穩(wěn)定井壁，降低高溫高壓失水的效果。從朝6-10x井、朝6-11x井鉆井過(guò)程中來(lái)看，基本達(dá)到預(yù)期效果。

四、結(jié)論及聚胺鉆井液體系的進(jìn)一步完善方案

聚胺鉆井液體系在添加氯化鉀和剛性封堵材料后，鉆井液抑制封堵性得到了極大的提高，泥餅質(zhì)量也更為優(yōu)異，能更好的適用于海南深井的開發(fā)。朝6-10x、朝6-11x井使用上來(lái)看，鉀基聚胺鉆井液體系能很好的穩(wěn)定流沙港組硬脆性泥巖，封堵井壁微裂縫，保證地層穩(wěn)定，為井下安全提供有力保證。

面對(duì)海南區(qū)塊施工井越來(lái)越深，地溫梯度高，地質(zhì)情況復(fù)雜，鉀基聚胺鉆井液體系仍需進(jìn)一步完善，下步完善方案如下：

1.平衡氯化鉀的加量和搬含量。為了保證現(xiàn)場(chǎng)鉆井液的經(jīng)濟(jì)效益，鉆井液在轉(zhuǎn)化為聚胺鉆井液體系前，要嚴(yán)格控制鉆井液的搬含和固相含量，保證鉆井液中的搬含及固相處于較低水平，從而降低轉(zhuǎn)漿成本。在鉀基聚胺鉆井液體系的后期維護(hù)中，要勤測(cè)搬含，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)整搬含和氯化鉀的含量，來(lái)保證鉆井液的攜屑及泥餅的質(zhì)量。

進(jìn)一步提高鉆井液的封堵性能。依據(jù)海南區(qū)塊井底溫度高的特點(diǎn)，仍需進(jìn)一步提高鉆井液的封堵防塌能力;依據(jù)海南區(qū)塊流沙港組下部井段易垮的特點(diǎn)，提高不同粒徑的剛性封堵材料加量，同時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)繼續(xù)深入摸索惰性材料的粒徑與地層的配伍性，保證惰性材料對(duì)地層、泥餅的封堵行之有效，積極探究其他封堵材料，諸如雙模承壓堵漏劑、抑制封堵劑等納米級(jí)封堵材料，最終達(dá)到從本質(zhì)上提升鉀基聚胺鉆井液體系的封堵性。