低密度全油基鉆井液體系在塔中11區(qū)塊的應(yīng)用

宋周成，段永賢，何思龍

張 國 ， 張 宏 強(qiáng) （中石油塔里木油田分公司塔中勘探開發(fā)項(xiàng)目經(jīng)理部，新疆 庫爾勒841000）

蔣卓，王薦，呂方，白煒 （湖北漢科新技術(shù)研究所，湖北 荊州434023）

舒福昌 （長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州434023）

向興金 （長江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北 武漢430100）

塔中11區(qū)塊志留系油藏位于新疆維吾爾自治區(qū)巴音郭楞蒙古自治州且末縣境內(nèi)、塔里木盆地塔克拉瑪干沙漠腹地，構(gòu)造位于塔里木盆地塔中隆起塔中10號構(gòu)造帶西端。由于地層壓力低，易發(fā)生水敏等儲層傷害等問題。因此，塔中11區(qū)塊志留系油藏開發(fā)適合應(yīng)用油基欠平衡鉆井技術(shù)。低密度全油基鉆井液體系主要用于解決一些低孔低滲、地層壓力因數(shù)低、水敏性地層的儲層保護(hù)問題和深井欠平衡技術(shù)難題［1，2］。

塔中11-2H水平井深5013m，水平位移400m，鉆屑顆粒規(guī)則且形成速度快，地層裂縫發(fā)育，儲層是以一砂一藏的邊水層狀油藏為主、構(gòu)造背景下的巖性油藏為輔的復(fù)合型油氣藏，其中主要為黑油油藏和凝析氣藏。現(xiàn)場鉆井液密度控制在0．89～0．91g／cm3，以滿足欠平衡水平井的需要。該鉆井液的流變性、濾失性、抑制性、潤滑性等均能滿足水平井段的正常帶砂、在欠平衡狀態(tài)下的井壁穩(wěn)定、長裸眼水平段摩阻控制等安全鉆井施工需要。

1 室內(nèi)配方及性能測試

針對低密度鉆井液的具體要求，室內(nèi)選用了密度較低的柴油作為研究基液，配合有機(jī)土、潤濕劑、有機(jī)土增效劑、增黏提切劑、降濾失劑、堿度控制劑；根據(jù)不同密度的需要，配備不同的密度減輕劑［3，4］及加重劑。最低密度可以降低到0．8g／cm3。

室內(nèi)通過大量試驗(yàn)優(yōu)選出合適的典型全油基鉆井液配方如下：

2＃柴油＋2%CaO＋3%有機(jī)土＋2%增黏劑＋1%乳化劑＋2%合成樹脂降濾失劑＋2%改性樹脂降濾失劑＋1%潤濕劑＋3%穩(wěn)定劑＋密度減輕劑／加重材料 （配方中百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）。

具體性能變化見表1。室內(nèi)配方試驗(yàn)表明，配制的低密度全油基鉆井液，其密度可控制在0．8～1．5g／cm3任意范圍內(nèi)調(diào)整，濾失量小、流變性好、潤滑性優(yōu)良、電穩(wěn)定性高，可以滿足大多數(shù)低壓儲層的開發(fā)。

表1 不同密度條件下鉆井液性能評價(jià)

2 鉆井液現(xiàn)場應(yīng)用

2.1 密度的控制

根據(jù)地質(zhì)預(yù)測的地層壓力因數(shù)，三開鉆井液密度設(shè)計(jì)為0．85～1．15g／cm3。塔中11-2H水平井實(shí)鉆過程中，結(jié)合欠平衡鉆進(jìn)的需要，鉆進(jìn)過程中鉆井液密度控制為0．89～0．91g／cm3。現(xiàn)場應(yīng)用過程中，體系不加加重材料的條件下為0．89g／cm3，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可以直接開鉆。在鉆進(jìn)過程中當(dāng)泥漿密度高于0．91g／cm3時(shí)，開啟離心機(jī)處理2周；若泥漿量較少，則補(bǔ)加柴油維持泥漿密度。

2.2 流變性的控制

在使用全油基鉆井液時(shí)，保證體系的塑性黏度保持在一個(gè)合理的范圍，同時(shí)低剪切速率下有較高讀值，使得全油基鉆井液流變指標(biāo)更有針對性。提高低剪切速率下的泥漿流變性，有助于降低巖屑沉降現(xiàn)象。在現(xiàn)場上，通過固控設(shè)備控制固相，降低塑性黏度；同時(shí)通過補(bǔ)充增黏劑，提高體系的黏度，補(bǔ)充基油或新漿，對泥漿進(jìn)行稀釋；加入乳化劑、潤濕劑改變其泥漿體系中固相的潤濕性，達(dá)到破壞細(xì)微水滴吸附在固相顆粒上的目的，從而破壞顆粒間通過氫鍵結(jié)合形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這樣就可以降低泥漿的黏度。實(shí)鉆過程中，漏斗黏度控制在55～65s之間，動(dòng)塑比控制在0．5Pa／（mPa·s）以上。

2.3 濾失量的控制

鉆井過程中通過補(bǔ)加降濾失劑來控制中壓濾失量在3mL以下，高溫高壓濾失量在8mL以下。油基泥漿的濾液是油而不是水，這是油基泥漿在性能上的一個(gè)重要特點(diǎn)，也是油基泥漿能夠保護(hù)油氣層和適用于易坍塌復(fù)雜地層的主要原因。

2.4 電穩(wěn)定性的控制

油基泥漿的核心問題是在使用過程中，必須確保體系的穩(wěn)定性，即電穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。

1）衡量電穩(wěn)定性的定量指標(biāo)是破乳電壓，控制高破乳電壓的目的是保持泥漿的電穩(wěn)定性。通過對破乳電壓的監(jiān)測，可以反映出地層含水量的情況。破乳電壓的大小通常跟油水比、電解質(zhì)的濃度、水潤濕固體、處理劑、剪切狀況、溫度等有關(guān)。全油基泥漿的破乳電壓較高，在配好泥漿時(shí)，破乳電壓高于1700V；鉆完塞后，破乳電壓均高于1900V。

2）衡量熱穩(wěn)定性的指標(biāo)是高溫高壓濾失量和泥餅。全油基泥漿的高溫高壓濾失量低，均低于8mL，且泥餅厚度較薄 （小于6mm），說明泥漿在高溫下未發(fā)生沉降，體系抗溫性能好。

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果

3.1 鉆井液性能穩(wěn)定

鉆井液在塔中11-2H水平井鉆進(jìn)過程中，主要是采用新漿維持泥漿正常消耗的方法來維持泥漿性能，從而來達(dá)到滿足安全鉆進(jìn)的要求。整個(gè)鉆進(jìn)過程中，性能變化不大。泥漿性能見表2。

該井鉆進(jìn)中隨著水平段的逐漸加長，逐步提高鉆井液黏切和動(dòng)塑比，并將動(dòng)塑比保持在0．44～0．78Pa／（mPa·s）之間，有利于水平井的懸浮和攜帶；濾失量低，有利于封堵；破乳電壓高，泥漿穩(wěn)定性強(qiáng)。通井期間，為進(jìn)一步加強(qiáng)泥漿的攜帶和封堵性能，提高泥漿的漏斗黏度至80s，高溫高壓濾失量降至6mL以下。鉆進(jìn)時(shí)鉆屑返出正常，說明油基泥漿能夠滿足水平井?dāng)y帶要求，避免巖屑床的形成。

表2 水平井段低密度全油基泥漿性能表

3.2 有利于井壁穩(wěn)定

全油基鉆井液體系，在油相中泥巖鉆屑基本不分散，返出的巖屑顆粒大小均勻、棱角分明，成型較好，如圖1所示，泥巖鉆屑棱角清晰。將鉆屑掰開，鉆屑里面是干的，說明泥漿具有較強(qiáng)的抑制性，有利于穩(wěn)定井壁，確保井下鉆井安全，更有利于儲層鉆進(jìn)中防止強(qiáng)水敏性儲層的傷害，達(dá)到保護(hù)儲層的目的。

3.3 滿足欠平衡鉆井

全油基鉆井液體系在使用過程中具有較好的流變性、電穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性，鉆進(jìn)過程順利，密度可控性強(qiáng)，能夠滿足能量衰竭的低壓地層欠平衡鉆井施工要求。

圖1 振動(dòng)篩返出的泥巖屑

3.4 潤滑性好、機(jī)械鉆速高

鉆進(jìn)過程中轉(zhuǎn)盤電流350～400mA，摩阻4～6t，三開段平均機(jī)械鉆時(shí)為25min／m，最大鉆時(shí)為定向鉆進(jìn)152min／m，最小鉆時(shí)為復(fù)合鉆進(jìn)6min／m。從全井的施工過程來看，全油基鉆井液能減小鉆具的扭矩、磨損和疲勞，提高了機(jī)械鉆速。

4 結(jié)果與認(rèn)識

1）該油基鉆井液密度下限可以調(diào)控在0．8～0．85g／cm3，適合低壓及壓力衰竭儲層的鉆井需求。

2）該油基鉆井液體系抑制性、流變性、潤滑性好而且密度可調(diào)，適合各類敏感性地層的鉆探開發(fā)，有利于大位移水平井的井眼清潔和抑制巖屑床的形成，保證復(fù)雜井的安全快速鉆進(jìn)。

［1］唐軍，吳正良，李杰，等 ．超低密度仿油基鉆井液工藝技術(shù)及應(yīng)用 ［J］．鉆采工藝，2013，36（1）：94～97．

［2］蔣卓，舒福昌，向興金，等 ．全油合成基鉆井液的室內(nèi)研究 ［J］．鉆井液與完井液，2009，26（2）：19～20．

［3］賈興明，馮學(xué)榮，楊蘭平，等 ．中空玻璃微珠低密度鉆井液的現(xiàn)場應(yīng)用工藝 ［J］．鉆井液與完井液，2007，24（增刊）：98～100．

［4］孟尚志，鄢捷年，蔡恩宏，等 ．低密度空心微珠玻璃球鉆井液室內(nèi)研究 ［J］．鉆井液與完井液，2008，25（1）：26～27．