MEG仿油基聚磺鉆井液在K124水平井中的應(yīng)用

陳 華，喬國文，段曉東，呂曉平

（西部鉆探工程有限公司國際鉆井公司，新疆烏魯木齊830026）

MEG仿油基聚磺鉆井液在K124水平井中的應(yīng)用

陳 華*，喬國文，段曉東，呂曉平

（西部鉆探工程有限公司國際鉆井公司，新疆烏魯木齊830026）

描述了MEG仿油基聚磺鉆井液體系在KARIMAN區(qū)塊水平井段的應(yīng)用，在井溫高、軌跡復(fù)雜的情況下，多次成功調(diào)整軌跡，實現(xiàn)井下安全的目標(biāo)，體現(xiàn)出MEG良好的配伍性和優(yōu)異的潤滑抑制性能，儲層保護性能及抗高溫能力，也表現(xiàn)出MEG鉆井液體系維護簡單的特點。

MEG仿油基;聚磺;潤滑抑制性;配伍性

伊美爾油田主要由AKCAZ、DOLINNOE、KARIMAN等幾個區(qū)塊組成，地質(zhì)分層自上而下為第四紀(jì)、白堊系、侏羅系、三疊系、二疊系，地層巖性較復(fù)雜，3000m后進入三疊系，泥巖砂巖交互，泥巖層理發(fā)育，易剝蝕掉塊坍塌，二疊系以泥巖、砂巖和灰?guī)r為主，油氣壓力高，泥巖水敏性強，砂巖和灰?guī)r滲透性強，易發(fā)生卡鉆。

K124井為KARIMAN區(qū)塊的一口長裸眼水平井，四開定向施工中，井斜增至83°后，又降至73°，再增至78°穩(wěn)斜，最后增至86°，以順著油層頂部鉆進，井眼軌跡呈現(xiàn)階梯狀，對鉆井液抑制性、防塌能力、抗溫性和潤滑防卡要求高，加之鉆井液密度較高，極易發(fā)生粘附卡鉆。

該井是近年來阿克套區(qū)域完成的井深最深、水平段最長的水平井，首次應(yīng)用MEG仿油基聚磺鉆井液并取得成功。MEG仿油基聚磺鉆井液性能優(yōu)異，抑制性好，潤滑系數(shù)一直保持在0.0262～0.0349，正常起鉆摩阻保持在25t以內(nèi)，井壁穩(wěn)定，實現(xiàn)了井下安全，突出體現(xiàn)了MEG仿油基鉆井液體系優(yōu)異的潤滑抑制性能，也探索出井底溫度達到140℃的情況下，MEG仿油基鉆井液體系性能仍然穩(wěn)定。

1 地層情況與鉆井難點

1.1 KARIMAN深部井段地層巖性（見表1）

表1 深部井段地層巖性及描述

伊美爾油田地層壓實程度高，巖性可鉆性差，三疊二疊系地層較為復(fù)雜，巖性變化大，泥巖水敏性強，易形成縮徑井眼及剝蝕掉塊，儲層灰?guī)r井段易粘卡。

1.2 鄰井資料調(diào)研（見表2）

伊美爾區(qū)塊四開井段分別應(yīng)用過欠飽和鹽水聚磺鉆井液、KCl聚磺鉆井液和聚磺鉆井液體系，遇到過各種復(fù)雜，聚磺體系基本能滿足井下需要。復(fù)雜類型主要表現(xiàn)為井塌、起鉆遇阻和卡鉆。

2 MEG仿油基鉆井液技術(shù)調(diào)研[1]

2.1 MEG體系介紹

MEG鉆井液體系是一種無環(huán)境污染的油基鉆井液替代體系，MEG配伍性強，在聚磺鉆井液基礎(chǔ)上加入MEG，即可轉(zhuǎn)化為MEG仿油基聚磺鉆井液。它具有優(yōu)良的抑制性、潤滑性及儲層保護效果，無熒光，且不影響地質(zhì)錄井等特點，可以有效解決普通水基鉆井液在強水敏頁巖層及大位移井和水平井鉆進時遇到的井壁失穩(wěn)、鉆頭泥包、扭矩增大、鉆具受卡等典型鉆井問題。該鉆井液體系之所以顯示出與油基鉆井液相比擬的優(yōu)良特性，這主要取決于體系中MEG這種水溶性的、帶多羥基的環(huán)狀有機單體的存在。

表2 油田相鄰井復(fù)雜情況

2.2 MEG特性

MEG的獨特環(huán)狀結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)良的高溫穩(wěn)定性，其分子結(jié)構(gòu)上的4個親水羥基可以吸附在井壁巖石和鉆屑表面，親油的甲氧基朝外，可以在井壁表面形成類似于油包水泥漿那樣的半透膜，因而具有良好的抑制潤滑性和油層保護效果。

2.3 MEG抑制性（見表3）

表3 頁巖回收率及頁巖線性膨脹實驗結(jié)果

圖1 頁巖膨脹實驗評價MEG基液抑制性能結(jié)果

由圖1調(diào)研數(shù)據(jù)表明：MEG鉆井液基液具有較強的抑制性能，通過調(diào)節(jié)MEG的濃度，可使其抑制性能強于KCl，更是比兩性離子聚合物鉆井液好很多，這是MEG體系特點之一。

2.4 MEG潤滑性

圖2 MEG鉆井液體系的潤滑性能對比結(jié)果

由此可以看出：MEG本身以小劑量使用可以作為潤滑劑使用，當(dāng)將MEG配成作為MEG仿油基鉆井液的基液使用時，其潤滑性將非常突出。

3 MEG仿油基聚磺鉆井液配伍研究

3.1 與現(xiàn)有體系配伍試驗

經(jīng)過調(diào)研論證，決定在K124井四開水平段應(yīng)用MEG體系，因此，現(xiàn)場進行了聚磺鉆井液與MEG的配伍試驗，基漿為該井三開完井鉆井液，基漿配方為：0.7%K-PAM+2%CMC-MV+0.6%PAC-LV+1% KHn+2%SMP-2+5%KCl，坂含35g/L。通過加入不同濃度的MEG，測量全套性能如表3所示。

由表3試驗可以看出，MEG與基漿配伍性良好，干加增粘現(xiàn)象不明顯，同時隨著MEG的加入，濃度達到5%后，鉆井液泥餅潤滑性能得到很大提高，但pH值有所降低，維護時需要加以注意。

3.2 MEG聚磺鉆井液配方確定

根據(jù)技術(shù)調(diào)研與現(xiàn)場試驗結(jié)果，決定在K124井四開水平段應(yīng)用MEG體系，將三開完井鉆井液轉(zhuǎn)化為MEG仿油基聚磺鉆井液體系，確定MEG加量為7%。

表3 MEG與現(xiàn)場鉆井液配伍試驗性能

4 現(xiàn)場應(yīng)用

K-124井是在伊美爾油田KARIMAN區(qū)塊部署的一口定向水平井，244.5mm技套下深3400m，四開采用216mm鉆頭，從3418m開始定向，設(shè)計井深4323.84m，實際完鉆井深4368m，裸眼段長968m，水平段長713m（第一次74°穩(wěn)斜點后計），水平位移850m，最大井斜86°。該井是該油田井深最深、水平段最長的一口井。

該井在四開前按照方案要求，對三開鉆井液進行預(yù)處理，開離心機盡可能除去多余固相，補充聚磺復(fù)配膠液，加足磺化處理劑，徹底轉(zhuǎn)化為聚磺鉆井液，控制失水在5mL以內(nèi)，調(diào)整密度在設(shè)計范圍內(nèi)。

下入定向鉆具后，通過混合漏斗一次性均勻加入7%MEG，將鉆井液轉(zhuǎn)化為MEG仿油基聚磺鉆井液，鉆進過程中，按照等比例原則維護性能，以0.5%KPAM、2%～3%SMP-2、1.5%KHn、NaOH復(fù)配膠液維護，每鉆進100m補充1.5tMEG，補充消耗，保證潤滑性。其中MEG可以干加也可以通過復(fù)配膠液加入。

完井電測及下套管前，配置1.5%HZN-102+1% GR-1保障液，封閉裸眼井段，保證了傳輸電測和下套管施工的順利。

該井鉆至3645m井斜增至74°，穩(wěn)斜鉆進至3781m；增斜至3886m，井斜83°，按照甲方指令，又降井斜鉆至3985m，井斜降至74°，后穩(wěn)斜鉆進至4215m，井斜76°；再次增斜鉆進至4300m增井斜至85°，最后穩(wěn)斜鉆進至完鉆井深4368m，井底井斜86°。定向鉆井過程中，正常起鉆摩阻15～25t，滑動鉆進時，托壓10～15t，較為明顯，但沒有出現(xiàn)滑動鉆進過程中的粘卡現(xiàn)象，在整個四開施工過程中，MEG仿油基聚磺鉆井液性能穩(wěn)定，泥餅?zāi)ψ柘禂?shù)始終保持在1.5°～2°，Kf為0.026～0.0349，表現(xiàn)出了良好的抑制潤滑性和攜帶能力以及抗高溫性能，為整個定向施工的順利進行提供了有力保證，實現(xiàn)四開井段鉆井安全無復(fù)雜，后續(xù)完井測井下套管均順利完成。MEG仿油基聚磺鉆井液性能如表4所示。

表4 MEG仿油基聚磺鉆井液性能

5 效果評價

（1）潤滑抑制劑MEG是一種多功能型處理劑，配伍性極強。抑制性強，鉆屑返出干凈、整齊，包被效果非常好；潤滑性好，鉆井液泥餅?zāi)ψ柘禂?shù)始終保持在最低；此外，在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)MEG還具有較好的輔助降失水效果。

（2）MEG的用量較大，除第一次轉(zhuǎn)化量大時必須使用混合漏斗干加外，正常維護時可以采取干加或與其它處理劑配成膠液2種方式。

（3）MEG會降低鉆井液的pH值，因此，在干加MEG時需補充NaOH,以保持鉆井液堿值的穩(wěn)定。

（4）通過該井的試驗應(yīng)用，證明了MEG聚磺鉆井液性能穩(wěn)定、維護簡單，具有良好的潤滑性、抑制性、封堵造壁能力和抗高溫能力，能夠應(yīng)用于深井定向井和水平井的施工。

（5）MEG聚磺鉆井液成本方面，盡管該材料用量大，價格高，但由于MEG的多功能性，減少了大分子抑制劑、液體潤滑劑的用量，因此，在深井水平井施工中，MEG聚磺鉆井液的費用和使用聚磺鉆井液的費用大致相當(dāng)，而MEG聚磺鉆井液的應(yīng)用效果更好。

（6）MEG與聚磺鉆井液配合，能抗140℃～150℃高溫，實際施工中沒有出現(xiàn)高溫碳化的現(xiàn)象。

（7）該井下篩管完井15d后，氣舉試油一次成功，日產(chǎn)150m3，說明MEG鉆井液儲層保護性能優(yōu)異。

6 結(jié)論與建議

（1）MEG鉆井液體系具有形成半透膜的特性，抑制性能優(yōu)良，配伍性強，適合強水敏性地層鉆進，體系中無機鹽的合理調(diào)配會增強這種作用。

（2）MEG鉆井液體系潤滑性好，能滿足大斜度井、水平井鉆井對鉆井液體系潤滑性的要求。

（3）MEG鉆井液體系流變性易調(diào)整、高溫穩(wěn)定性好，易于現(xiàn)場維護。

（4）現(xiàn)場應(yīng)用表明，與聚磺鉆井液配合，7%MEG的加量，可以很好地滿足定向水平井鉆井施工作業(yè)要求。

（5）MEG鉆井液與磺化瀝青等處理劑相結(jié)合，其儲層保護效果得到進一步加強。

[1]雍富華，熊開俊.MEG鉆井液的研究與應(yīng)用[D].2005.

[2]張琰，陳鑄.MEG鉆井液的實驗研究[J].現(xiàn)代地質(zhì),1998.

[3]徐紹誠，田國興.一種新型MEG鉆井液體系的研究與應(yīng)用[J].中國海上油氣，2006.

[4]巨小龍，丁彤偉，王彬.MEG鉆井液頁巖抑制性研究[J].鉆采工藝，2006.

[5]雍富華，于麗彬，等.MEG鉆井液在吐哈油田小井眼側(cè)鉆井中的應(yīng)用[J].鉆井液與完井液，2006.

TE254

B

1004-5716(2015)12-0038-04

2014-12-26

陳華（1973-），男（漢族），浙江永康人，高級工程師，現(xiàn)從事鉆井液技術(shù)研究應(yīng)用與管理工作。