（1. 西南石油大學(xué)， 四川 成都 61500； 2. 四川仁智油田技術(shù)服務(wù)股份有限公司， 四川 綿陽 62100）摘 要：水平井鉆井工藝是提高油氣勘探開發(fā)單井產(chǎn)量最有效的手段之一，產(chǎn)量是直井的 3 至 5倍，多年來，通過不斷的技術(shù)攻關(guān)，已解決了在實際應(yīng)用中的技術(shù)難點(diǎn)。洛帶氣田自九十年代開發(fā)以來，普遍單井產(chǎn)量低，衰減快，長期困擾著氣田的增儲上產(chǎn)建設(shè)，那么采取水平井鉆井工藝就非常有必要。我們從水平井鉆井完井液的角度通過鉆井完井液潤滑性研究、井眼凈化研究研究等方面對洛帶構(gòu)造中淺層水平井鉆井完井液技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，形成了一套洛帶氣田中淺層水平井鉆井完井液配方。

 

  關(guān) 鍵 詞：中淺層水平井；鉆井完井液；潤滑性；井眼凈化中圖分類號：TE 357 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004-0935（2015）01-0066-03洛帶氣田自 20 世紀(jì) 90 年代開發(fā)以來，普遍單井產(chǎn)量低，衰減快，長期困擾著氣田的增儲上產(chǎn)建設(shè)。為了增儲上產(chǎn)，氣田從整個勘探開發(fā)過程中采取了多項措施。鉆井工程上采用了叢式定向井鉆井工藝，取得了一定的效果，減輕了對環(huán)境的污染，降低了油氣田勘探開發(fā)成本。但是這些都還不能滿足油氣田勘探開發(fā)的要求，為了適應(yīng)洛帶氣田儲層的低滲透、低孔隙、低壓力增儲上產(chǎn)建設(shè)，迫切需要應(yīng)用能提高單井產(chǎn)能的水平井鉆井工藝。

 

  水平井鉆井工藝是提高油氣勘探開發(fā)單井產(chǎn)量最有效的手段，多年來，通過不斷的技術(shù)攻關(guān)，已解決了在實際應(yīng)用中的技術(shù)難點(diǎn)。通過廣泛的推廣應(yīng)用證明該技術(shù)已經(jīng)成熟，在提高油氣田產(chǎn)能產(chǎn)量建設(shè)方面效果顯著。據(jù)資料顯示，目前鉆探的油井水平井產(chǎn)量是直井的 3 至 5 倍，單井最高增產(chǎn) 7 倍，最小增產(chǎn)也達(dá)到 1.5 倍以上。在氣井中的推廣應(yīng)用也取得了顯著的效果。由此可見在洛帶氣田實施水平井鉆井工藝技術(shù)，將會大幅度提高單井產(chǎn)量。

 

  1 處理劑優(yōu)選評價1.1 降濾失劑優(yōu)選評價表 1 降濾失劑性能表名稱及加量 表觀粘度增長率,% 失水降低率,%基漿 27 18.4基漿 + 1% FRA -22.2 37.0基漿 + 1% SMC -18.5 26.1基漿 + 1% SMP-1 785.2 52.2基漿 + 1% MV-CMC 741.0 54.3基漿 +1%LV-CMC 163.0 47.8從實驗數(shù)據(jù)中可以看出，F(xiàn)RA 和 LV-CMC 的降失水性最好，但是 LV-CMC 的表觀粘度太大，不利于體系流變性的控制，因此選用 FRA 作為主要降失水劑。通過對抑制劑和降失水劑的優(yōu)選和綜合評價，鉆井液體系初步確定需要加入的有 MMH、FRA。由于在使用已研究出的正電膠體系時，還存在著機(jī)械除砂泥困難，鉆遇強(qiáng)造漿地層時，流變性不易控制等問題。

 

  在研究中，將采用加入強(qiáng)包被劑的辦法來得以解決。

 

  1.2 抑制劑優(yōu)選評價鉆井液的強(qiáng)抑制性是減少鉆井液同泥頁巖地層物理化學(xué)作用，防止泥頁巖地層水化、膨脹和分散，穩(wěn)定井壁的關(guān)鍵。為了便于選擇適合于該地區(qū)主要危害層段的防塌鉆井液體系，首先對單一抑制性處理劑進(jìn)行了評價。選取洛帶氣田 LS27D-3 井、LS24D-2 井易塌段泥頁巖，進(jìn)行滾動回收實驗。實驗數(shù)據(jù)見表 2。

 

  表 2 常用抑制劑的泥頁巖滾動回收實驗處理劑LS27D-3 井1 390～1 410 mLS24D-2 井1 510～1 524 m基漿 31 51基漿 + 1% MMH 60 69基漿 + 1% 聚合醇 51 57基漿 + 1% 鉀鹽 53 51基漿 + 1% FA367 63 54基漿 + 1% FT342 46 36為了便于選擇適合于地區(qū)主要危害層段的防塌鉆井液體系，首先對單一抑制性處理劑進(jìn)行了評價。

 

  選用 LS24D-2 井易塌段泥頁巖做成人工巖心試樣，在頁巖膨脹儀上對 FA367、MMH、KHPAN、聚合醇、DOI：

 

  10.14029/j.cnki.issn1004-0935.2015.01.023網(wǎng)絡(luò)出版時間：

 

  2015-01-28 10:36網(wǎng)絡(luò)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：洛帶氣田中淺層水平井鉆井完井液研究 67等處理劑進(jìn)行防塌能力對比實驗，實驗結(jié)果見圖 1。

 

  從膨脹和分散實驗可以看出，正電膠 MMH、FT342 對該地區(qū)易塌地層泥頁巖的防塌能力都較強(qiáng)，其中又以 MMH 的抑制性效果最好，因此在洛帶氣田選用 MMH 作為主要的處理劑。MMH 能以較快速度在粘土顆粒表面形成包被，抑制水化分散；另外由于正電膠膠體表面帶正電荷，它可與帶負(fù)電粘土膠體顆粒形成一種復(fù)合體結(jié)構(gòu)，使 MMH-粘土體系具有極強(qiáng)的觸變性，即靜止時切力很高，但稍加一點(diǎn)切力便迅速變稀，能減緩鉆井液對井壁的沖刷，將井壁擴(kuò)大處積成的塌落物懸浮并能有效的將大量的塌落物攜出井外；均起到了穩(wěn)定井壁的重要作用。

 

  00.20.40.60.810 100 200 300 400 500 600基漿 基漿+1%MMH 基漿+1%FA367基漿+1%聚合醇 基漿+1%KHPAN 基漿+1%FT342圖 1 各種處理劑在 LS24D-2 井中的膨脹實驗曲線1.3 防塌潤滑劑優(yōu)選評價定向井、大位移井技術(shù)在洛帶構(gòu)造的鉆探工作中，已經(jīng)開始推廣應(yīng)用，為了降低鉆具對井壁的摩阻，常常需要加入一種或多種潤滑劑，增加鉆井液的潤滑性。首先，考察基漿加入常用幾種潤滑劑前后的泥餅粘附系數(shù)、粘滯系數(shù)、極壓潤滑系數(shù)變化值。實驗結(jié)果如表 3。

 

  表 3 降濾失劑性能表處理劑 FV/s FL/m 粘附系數(shù) 粘滯系數(shù) EP基漿 37 18.0 0.177 0 0.249 3 0.428 0基漿 40 14.4 0.105 3 0.054 2 0.209 8基漿+3% A 61 10.6 0.151 7 0.167 3 0.377 0基漿+3% DHD 38 11.8 0.134 8 0.096 3 0.309 8基漿 39 12.6 0.105 3 0.105 1 0.328 1基漿+3% PPL 41 13.0 0.109 5 0.043 7 0.225 9基漿 39 9.0 0.134 8 0.113 9 0.286 7基漿+3% HLA 40 11.2 0.084 3 0.054 2 0.169 9由表 3 可知，在基漿中加入 3%的潤滑劑后，基漿的泥餅粘附系數(shù)、粘滯系數(shù)、極壓潤滑系數(shù)都得到了較好的改善，對體系的流變性影響不大，中壓濾失量還有所降低。相對來說，RH102、PPL、WDN-5 和 HLA 潤滑劑在基漿中起的作用更為明顯些。但 PPL 失水量相對比較大，不利于井壁穩(wěn)定，并且 RH102 極壓潤滑系數(shù)降低率比較大，主要用于降低極壓摩擦，最后優(yōu)選出 HLA 作為潤滑劑。

 

  1.4 降濾失劑優(yōu)選評價在確定潤滑劑種類的基礎(chǔ)上，考察 HLA 加量對體系潤滑性的影響，以確定潤滑劑最佳加量，具體數(shù)據(jù)如表 4 所示。

 

  表 4 降濾失劑性能表處理劑 FV/s FL/m 粘附系數(shù) 粘滯系數(shù) EP基漿 36 18 0.177 0 0.249 3 0.428 0基漿+1% HLA 35 14 0.119 7 0.078 7 0.207 3基漿+2% HLA 38 12.8 0.115 4 0.078 7 0.198 0基漿+3% HLA 40 11.4 0.105 3 0.087 5 0.205 6基漿+5% HLA 42 11.2 0.063 2 0.069 9 0.173 92 鉆井液體系抗污染能力評價經(jīng)過項目前階段的實驗分析，結(jié)合前期科研項目的成果和現(xiàn)場實際經(jīng)驗，初步確定水平井正電膠聚磺鉆井液的配方（一）為：

 

  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 抗鉆屑污染能力的評價在優(yōu)選出的鉆井液體系中加入不同量的巖屑粉（過 100 目），經(jīng)老化后（80 ℃×16 h），45 ℃下測定其性能，分析其抗鉆屑污染能力，實驗結(jié)果如表 5 所示。由表 5 中可以看出，該體系可以抗 10%的鉆屑污染。

 

  表 5 鉆井液抗鉆屑污染實驗數(shù)據(jù)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 抗鹽污染能力的評價在優(yōu)選出的鉆井液體系中分別加入 2%、3%、4%、5%的 NaCl，經(jīng)老化后（80 ℃×16 h），45 ℃下測定其性能，分析其抗鹽污染能力，實驗結(jié)果如表 6 所示。可以看出，該體系抗鹽能夠達(dá)到 4%。

 

  表 6 鉆井液抗鉆屑污染實驗數(shù)據(jù)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 遼 寧 化 工 2015 年 1 月2.3 抗鈣污染能力的評價在優(yōu)選出的鉆井液體系中分別加入 2%、3%、4%、5%的 CaCl2，進(jìn)行抗鈣污染評價試驗，經(jīng)老化后（80 ℃×16 h）45 ℃下測定其性能，分析其抗鹽污染能力，實驗結(jié)果如表 7 所示。由表中可知，該體系抗鈣能夠達(dá)到 4%。

 

  表 7 鉆井液抗鉆屑污染實驗數(shù)據(jù)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 鉆井液體系潤滑性評價通過室內(nèi)實驗研究，分別針對水平井三個井段即直井段、造斜段、水平段（在水平井段的鉆井施工中，鉆具和測井儀器及套管等在起下時都是緊貼井壁運(yùn)行的，與井壁接觸面積大；加之造斜窗口低，造斜率高，這就對鉆井液潤滑性能提出了更高的要求），研究出水平井正電膠聚磺鉆井液 3 種基本配方，每個配方都結(jié)合各自井段特點(diǎn)進(jìn)行了處理劑優(yōu)選，滿足鉆井設(shè)計要求，現(xiàn)場使用時可根據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整，3 種配方分別為：

 

  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 潤滑性評價數(shù)據(jù)表配方 FV/s PV/mPa·s YP/Pa G1/Pa G2/Pa KfEP 粘滯系數(shù)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 中數(shù)據(jù)可以看出，在不同井段的鉆井液性能經(jīng)過優(yōu)化后，各項性能指標(biāo)都能滿足鉆井設(shè)計要求，特別是進(jìn)入造斜段以后通過加入大量的潤滑劑和，將原正電膠聚磺鉆井完井液體系轉(zhuǎn)變?yōu)榉揽愋偷你@井完井液。在實際應(yīng)用中，通過現(xiàn)場小型實驗進(jìn)行潤滑劑加量調(diào)整，能夠滿足水平井鉆井的潤滑要求。

 

  4 結(jié) 論（1）通過優(yōu)選增粘劑、降濾失劑等處理劑，形成優(yōu)質(zhì)洗井液，能夠在井斜角大于 45°的井段鉆井時破壞巖屑床，達(dá)到凈化井眼、穩(wěn)定井壁的作用。

 

  （2）形成了一套適合洛帶氣田中淺層水平井鉆井的正電膠聚磺防卡體系，其中正電膠聚磺防卡鉆井液性能達(dá)到 Kf：0.07～0.1，EP≤0.25，F(xiàn)L≤4 mL。