HIBDRILL鉆井液在BZ25－1油田的研究與應用

劉自明 （中海油田服務股份有限公司油化事業(yè)部，河北 燕郊065201）

郭海峰 （中海油田服務股份有限公司塘沽基地泥漿作業(yè)公司，天津300452）

BZ25－1油田是中國海洋石油重點開發(fā)區(qū)塊之一，自上而下鉆遇的地層包括第四系平原組，新近系明化鎮(zhèn)組、館陶組和古近系東營組、沙河街組。該地區(qū)油氣層埋藏深，地質(zhì)構(gòu)造復雜，油層覆蓋東營組及沙河街組，其中沙河街組為主力油層。根據(jù)地質(zhì)資料以及以往所鉆井資料顯示，BZ25－1油田沙河街組為低孔低滲儲層且存在異常高壓，致使沙河街組高壓層段與東營組薄弱砂巖層位于同一井段，造成東營組地層孔隙壓力與漏失壓力當量密度窗口窄，難以控制泥漿相對密度，溢流漏失相繼出現(xiàn)，給鉆井施工帶來了很大的難題。其難點主要在于：①衰竭儲層高壓差下鉆完井液對低孔低滲儲層的損害問題；②滲透率低、孔隙度小，毛細管壓力大，水鎖損害嚴重；③部分井φ8? in井段出現(xiàn)倒劃眼困難，井壁不穩(wěn)定、鉆井液漏失及鉆井過程中起下鉆不通暢、卡鉆等事故，鉆探難度大幅度提高。

室內(nèi)開發(fā)了HIBDRILL鉆井液體系，該體系在BZ25－1油田二期開發(fā)作業(yè)的7口井中成功應用?，F(xiàn)場應用結(jié)果表明，該體系與一期作業(yè)相比明顯降低了鉆井液的密度，減少了漏失的發(fā)生，提高了鉆井速度，成功解決了渤中區(qū)塊沙河街組壓差卡鉆、泥頁巖垮塌以及低孔低滲儲層保護等復雜問題。

1 HIBDRILL鉆井液體系作用原理

HIBDRILL鉆井液體系的基本組成包括甲酸鉀、KCl、聚合醇、降濾失劑、流型調(diào)節(jié)劑、增黏劑及油層保護劑。正常鉆進時加入一定量的固體和液體潤滑劑以改善體系的潤滑性能。該鉆井液體系的特點包括以下幾個方面：

1）甲酸鉀具有較強的防塌能力，可以在保證安全鉆進的前提下顯著降低鉆井液的密度，可有效緩解地層孔隙壓力與漏失壓力當量密度窗口窄的難題[1]。

2）甲酸鉀可降低鉆井液的活度，使地層水的化學位與鉆井液水相的化學位接近，降低地層與鉆井液之間水的滲透轉(zhuǎn)移，從而減少體系中水向地層的滲透。同時其高礦化度濾液避免了濾液對低孔低滲儲層的傷害[2，3]。

3）甲酸鉀離子能大量侵入巖屑表面的水化層，壓縮水化膜的厚度，阻止巖屑的水化膨脹分散，有利于巖屑的清除，并能適度改善巖屑或井壁的表面性能，提高體系的抑制防塌性[4]。

4）甲酸鉀與地層流體接觸不會產(chǎn)生傷害性的二次沉淀，可對儲層進行有效保護[5]。

5）聚合醇的濁點效應使其形態(tài)隨井下溫度發(fā)生變化，能在井壁、鉆屑和鉆具上形成憎水性分子膜，阻止泥頁巖水化分散，通過穩(wěn)定井壁、抑制鉆屑水化分散達到穩(wěn)定鉆井液性能、降低鉆具扭矩、保護油氣層的目的。

6）油層保護劑PF－UHIB可顯著降低油水界面張力，有效降低油流阻力，提高了低孔低滲儲層的返排能力，增強了儲層保護。

2 HIBDRILL鉆井液體系性能評價

室內(nèi)研究根據(jù)BZ25－1油田特點，構(gòu)建了HIBDRILL鉆井液體系，并對其流變性、封堵性、油層保護效果、滲透率恢復等性能進行了評價。HIBDRILL鉆井液體系的基本配方如下：

海水＋0.2%NaOH＋0.25%Na2CO3＋3%～4.5%膨潤土漿＋3%護膠劑PF－PAC－LV＋5%甲酸鉀＋1.5%～2% 褐 煤 樹 脂 PF－TEMP＋1.5% ～2% 磺 甲 基 酚 醛 樹 脂 PF－SMP－1＋2% 成 膜劑PF－LPF （H）＋2%低熒光磺化瀝青PF－DYFT＋2%乳化石蠟PF－EPF＋0.3%包被劑PF－PLH＋3%聚合醇PF－JLX－C＋0.5%油層保護劑PF－UHIB（配方中的百分數(shù)為質(zhì)量分數(shù)，下同）。

2.1 流變性和封堵性

表1為HIBDRILL鉆井液體系在120℃、3.5MPa條件下的流變性能和封堵性能，可以看出，密度為1.60g/cm3的HIBDRILL鉆井液體系具有良好的流變性能，具有較低的中壓濾失量和高溫高壓濾失量，表明其能夠滿足深井鉆井抗溫的需要。

表1 HIBDRILL體系的流變性和封堵性

2.2 承壓能力

將HIBDRILL鉆井液體系在120℃條件下熱滾16h，然后進行砂床失水試驗，評價其承壓能力，試驗結(jié)果如表2所示。120℃時，壓力逐漸增加至10MPa，未穿，說明HIBDRILL鉆井液具有良好的承壓能力，可有效提高鉆井液安全密度窗口。

2.3 油氣層保護效果

由于BZ25－1油田主力儲層為低孔低滲儲層，因此其儲層保護措施之一就是防止水鎖。室內(nèi)研究了HIBDRILL鉆井液體系的儲層保護效果，同時評價了PF－UHIB的效果，試驗結(jié)果如表3所示。HIBDRILL鉆井液體系濾液具有較低的油水界面張力，同時PF－UHIB的加入能進一步降低油水界面張力，明顯提高鉆井液體系對低孔低滲儲層的保護能力。

室內(nèi)采用靜態(tài)污染試驗對HIBDRILL鉆井液體系的儲層保護性能進行了評價，評價結(jié)果如表4所示。對于低孔低滲巖心其污染前后的滲透率恢復值分別為92.63%和89.01%，因此HIBDRILL鉆井液體系具有良好的儲層保護性能。

表2 HIBDRILL體系的承壓能力

表3 鉆井液濾液油水界面張力

表4 HIBDRILL鉆井液體系的儲層保護試驗結(jié)果

3 現(xiàn)場應用

HIBDRILL鉆井液體系已經(jīng)在BZ25－1油田二期開發(fā)作業(yè)的7口井中成功應用，其中A15井完鉆井深5060m，完成了渤海最深定向井的鉆探任務?，F(xiàn)場應用效果表明：①HIBDRILL鉆井液具有良好的流變和抗溫能力，A15井井底測試溫度為118℃，A17井鉆井液的最高密度為1.54g/cm3，該鉆井液流變性能穩(wěn)定，中壓濾失量和高溫高壓濾失量低，鉆進過程中的最高泵壓為20MPa，滿足了工程需要。②平均機械鉆速比一期有顯著提高。③減少了有害固相對儲層的損害，其濾液與地層配伍性好，現(xiàn)場鉆井液含砂質(zhì)量分數(shù)小于0.3%，膨潤土質(zhì)量濃度小于20g/L，滲透率恢復值在88%以上，有效地保護了油氣層。油藏投產(chǎn)效果良好，其中5口井自噴。④引進RT101高效潤滑劑，具有較好的潤滑性能，避免了卡鉆風險，保證了工程正常鉆進。⑤HIBDRILL鉆井液直接替入建立循環(huán)，無需轉(zhuǎn)化作業(yè)，維護處理簡便。

3.1 現(xiàn)場性能穩(wěn)定

HIBDRILL鉆井液體系在7口井的應用中，均表現(xiàn)出良好的流變性能，鉆進過程中性能穩(wěn)定，維護量少，攜砂性能好、井眼清潔，鉆井施工順利，起下鉆順利，全井無復雜事故發(fā)生。表5為A7井的鉆井液性能變化。

表5 A7井不同井深鉆井液性能變化

3.2 提高鉆井效率

表6為HIBDRILL鉆井液體系應用前后的鉆井機械鉆速與密度的對比，可以看出，HIBDRILL鉆井液體系應用后機械鉆速提高，鉆井液密度降低，減少了漏失的發(fā)生，有效緩解了地層孔隙壓力與漏失壓力當量密度窗口窄的難題。

4 結(jié)論

1）BZ25－1油田沙河街組為低孔低滲儲層且存在異常高壓，孔隙壓力與漏失壓力當量密度窗口窄，給鉆井施工帶來了很大的難題。

2）室內(nèi)根據(jù) “強抑制、平衡濾液活度”的原則，構(gòu)建了HIBDRILL鉆井液體系，在實現(xiàn)化學防塌的同時，能有效提高地層承壓能力，降低濾液界面張力。

3）現(xiàn)場應用結(jié)果表明，與一期作業(yè)的油基鉆井液相比，HIBDRILL鉆井液體系明顯提高了鉆速，降低了使用密度，減少了漏失的發(fā)生，成功解決了BZ25－1油田沙河街組壓差卡鉆、泥頁巖垮塌以及低孔低滲儲層保護等復雜問題。

表6 HIBDRILL鉆井液與油基鉆井液鉆井機械鉆速與密度的對比

[1]歐陽偉，楊剛，賀海，等 .MEG鉆井液技術在劍門1井超長小井眼段的應用 [J].鉆井液與完井液，2009，26（6）：21～23.

[2]劉在桐 .甲酸鹽鉆井液體系研究與應用 [A].鉆井承包商協(xié)會論文集 [C].北京：石油工業(yè)出版社，2004.78～89.

[3]陳樂亮，汪桂娟.甲酸鹽基鉆井液完井液體系綜述 [J].鉆井液與完井液，2003，20（1）：31～36.

[4]李劍，趙長新，呂恩春，等 .甲酸鹽與有機鹽鉆井液基液特性研究綜述 [J].鉆井液與完井液，2011，28（4）：72～77.

[5]王西江，曹華慶，鄭秀華，等 .甲酸鹽鉆井液完井液研究與應用 [J].石油鉆探技術，2010，38（4）：80～83.