JX2井二開鉆井液體系性能評(píng)價(jià)

黃友亮，樂(lè)　明，劉　興（1.長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北武漢430100；2.油氣鉆采工程湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430100）

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JX2井二開鉆井液體系性能評(píng)價(jià)

黃友亮1，2，樂(lè)明1，2，劉興1，2
（1.長(zhǎng)江大學(xué)石油工程學(xué)院，湖北武漢430100；2.油氣鉆采工程湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430100）

摘要：JX2二開鉆進(jìn)地層地質(zhì)條件復(fù)雜，易發(fā)生漏失且泥巖段遇水易膨脹導(dǎo)致井壁失穩(wěn)、卡鉆等復(fù)雜情況發(fā)生。為了預(yù)防此類復(fù)雜情況的發(fā)生，應(yīng)該對(duì)該井段的鉆井液體系有個(gè)全面的評(píng)價(jià)。本文主要在室內(nèi)對(duì)該井段選用的鉆井液體系進(jìn)行了一系列的性能測(cè)試評(píng)價(jià)，結(jié)果表明該鉆井液體系粘度及失水較好，并在熱滾前后其粘度及失水變化不大，能很好的抑制該區(qū)塊的水化膨脹，預(yù)防地層坍塌等復(fù)雜情況的發(fā)生，值得進(jìn)一步推廣與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：鉆井液；復(fù)雜；泥巖；水化；坍塌

JX2井主要勘探目的層為二疊統(tǒng)長(zhǎng)興組、下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組，兼探下三疊統(tǒng)嘉陵江組二段、中三疊統(tǒng)雷口坡組及上三疊統(tǒng)須家河組。JX2井二開地層主要為自流井組、須家河組以及雷口坡組。地層傾角大、軟硬交錯(cuò)、自然造斜率強(qiáng)，易井斜，且地層含有裂縫性氣層，易發(fā)生漏失，自流井上段地層泥巖段易發(fā)生水化膨脹導(dǎo)致井壁失穩(wěn)垮塌，千佛崖地層底部灰色泥巖含量較高，遇水長(zhǎng)時(shí)間浸泡后易出現(xiàn)井壁失穩(wěn)，為了避免這些復(fù)雜情況的發(fā)生，本井段應(yīng)該從加強(qiáng)泥餅封堵性能以及防塌措施方面來(lái)改善鉆井液體系。筆者結(jié)合該區(qū)塊的地質(zhì)特征及實(shí)鉆資料，使用該井段所采用的鉆井液體系主要從如下方面進(jìn)行了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，鉆井液體系性能測(cè)試，鉆井液巖屑回收率測(cè)試，鉆井液膨脹抑制性評(píng)價(jià)，鉆井液封堵實(shí)驗(yàn)，鉆井液抗污染能力評(píng)價(jià)以及熱滾實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)。

1　鉆井液體系的性能測(cè)試

JX2井二開井段現(xiàn)場(chǎng)預(yù)使用的鉆井液配方為：

4.0%～6.0%膨潤(rùn)土漿+0.1%～0.3%NaOH+0.2% ～0.8%K-PAM+0.5%～1.5%PAC-LV+0.05%～0.5% PAC-HV+3%～10%KCl+0.3%～0.8%CaO+1%～2% CaCO3-200+1%～2%CaCO3-800+重晶石。采用該配方進(jìn)行室內(nèi)鉆井液體系性能測(cè)試。鉆井液體系設(shè)計(jì)參數(shù)見表1，室內(nèi)測(cè)試結(jié)果見表2所示。

表1　鉆井液性設(shè)計(jì)參數(shù)Tab.1 Drilling fluid design parameters

表2　鉆井液性能測(cè)試結(jié)果Tab.2 Results of Drilling fluid performance test

由表2數(shù)據(jù)可以看出，二開所用鉆井液體系室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出來(lái)的性能在設(shè)計(jì)參數(shù)的范圍之內(nèi)，該配方表現(xiàn)出的粘度及失水較好。

2　鉆井液體系性能評(píng)價(jià)及優(yōu)化

2.1鉆井液的巖屑回收率

實(shí)驗(yàn)室回收巖屑所用的鉆井液配方為：

4.0%～6.0%膨潤(rùn)土漿+0.1%～0.3%NaOH+0.2% ～0.8%K-PAM+0.5%～1.5%PAC-LV+0.05%～0.5% PAC-HV+3%～10%KCl+0.3%～0.8%CaO+1%～2% CaCO3-200+1%～2%CaCO3-800+重晶石。其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3　巖屑回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.3 Result of Cuttings recovery experiment

從表3中可以看出，二開井段體系巖屑為鉆屑時(shí)巖屑回收率為96.29%，二開井段體系巖屑為頁(yè)巖時(shí)巖屑回收率為98.15%。這說(shuō)明該組鉆井液體系對(duì)巖屑的抑制作用較好。

2.2鉆井液膨脹抑制性評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)室所采用的鉆井液為現(xiàn)場(chǎng)二開所使用的鉆井液配方。室內(nèi)膨脹抑制性實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4　膨脹性實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.4 The result of Swelling experiment

圖1　鉆井液膨脹抑制性Fig.1 Drilling fluid expansion inhibition

由表4和圖1可以看出，現(xiàn)場(chǎng)鉆井液的膨脹率在10.35%，水的膨脹率為51.86%，由于壓力釋放所產(chǎn)生的膨脹率為3.73%，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出現(xiàn)場(chǎng)鉆井液對(duì)巖心的膨脹有較好的抑制作用。

2.3鉆井液封堵實(shí)驗(yàn)

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用鉆井液配方在加封堵劑單封后進(jìn)行了流變性能參數(shù)測(cè)試，和未加封堵劑前流變性能參數(shù)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較，見表5?？梢钥闯龇舛聞?duì)鉆井液的流變性影響不大。

表5　鉆井液封堵實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果Tab.5　Result of Drilling fluid plugging test

然后利用填沙管，測(cè)量鉆井液在0.68MPa壓力下30min內(nèi)侵入沙子的深度，通過(guò)深度的對(duì)比評(píng)價(jià)其封堵性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6　鉆井液封堵性能Tab.6 Drilling fluid sealing performance

由表6可以看出，單封對(duì)鉆井液的流變性影響不大，并由表6可以看出，隨著封堵劑種類的增加封堵效果明顯增強(qiáng)。

2.4鉆井液抗污染能力

在現(xiàn)場(chǎng)鉆井液的基礎(chǔ)上分別加入CaCl2和NaCl，在室內(nèi)（室溫30℃）測(cè)試鉆井液的性能變化，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該鉆井液體系被不同濃度的CaCl2和NaCl污染后其流變性沒(méi)有太大的變化，說(shuō)明該鉆井液體系的抗污染能力很強(qiáng)，結(jié)果見表7。

表7　鉆井液抗污染實(shí)驗(yàn)Tab.7 Drilling fluid pollution resistance experiment

接著對(duì)上述抗污染鉆井液進(jìn)行熱滾實(shí)驗(yàn)（16h×70℃），并測(cè)試鉆井液性能，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明該鉆井液體系熱穩(wěn)定性很好，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表8。

表8　熱滾實(shí)驗(yàn)結(jié)果（16h×70℃）Tab.8 The result of hot rolling experiments

3　結(jié)論

二開井段鉆井液體系表現(xiàn)出的粘度及失水較好，并在熱滾前后其粘度及失水變化不大。其中配方中，二開井段體系的回收率為98.15%，體系鉆井液對(duì)頁(yè)巖的抑制作用較好。并且鉆井液配方對(duì)泥巖的膨脹率在11%以內(nèi)，而清水對(duì)泥巖的膨脹率在51.86%，對(duì)頁(yè)巖膨脹有較強(qiáng)的抑制作用。在封堵性能的測(cè)試中，二開體系也表現(xiàn)出較好的封堵效果。通過(guò)上述室內(nèi)實(shí)驗(yàn)對(duì)該鉆井液體系的測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出該鉆井液體系能較好抑制該區(qū)塊的水化膨脹，預(yù)防地層坍塌等復(fù)雜情況的發(fā)生，值得進(jìn)一步的推廣與應(yīng)用。

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綜述

Performance evaluation of JX2 well two drilling fluid system

HUANG You-liang1,2，LE Ming1,2，LIU Xing1,2
（1.College of Petroleum Engineering in Yangtze University, Wuhan 430100, China；2.The Key Laboratory of Oil and Gas Drilling Engineering in Hubei Province, Wuhan 430100, China）

Abstract：JX2 two open in stratum has complex geological conditions，which is Prone to leakage and mudstone in the water easily lead to sidewall instability expansion, such as sticking complex situation. In order to prevent the occurrence of such complex situation, it is a comprehensive evaluation should be taken. This paper mainly discussed a series evaluation of the performance test, which show that the viscosity of drilling fluid system and water loss were good, and changes little in viscosity and water loss before and after hot rolling, can inhibit the block hydration expansion good, prevent the happening of the complex situation, such as formation collapse, worthy of further popularization and application.

Key words：drilling fluid；complex；mudstone；hydration；collapse

中圖分類號(hào)：TE254

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.16247/j.cnki.23-1171/tq. 20160540

收稿日期：2016-01-18

作者簡(jiǎn)介：黃友亮（1991-），男，在讀碩士研究生，研究方向：巖石力學(xué)。