環(huán)保鉆井液在吐哈油田的研究與應(yīng)用

摘 要：胺基鉆井液是目前較前沿的鉆井液技術(shù)，通過室內(nèi)評價和配方優(yōu)選，形成了一套多聚胺抗溫環(huán)保鉆井液技術(shù)，抗溫可達180℃，提高了環(huán)保體系抑制性、抗溫與封堵防塌能力，可有效降低復(fù)雜損失，保護自然環(huán)境和油氣層，突破了吐哈油田環(huán)保鉆井液應(yīng)用深度，解決了大位移定向井、水平井潤滑防卡難題。

關(guān)鍵詞：吐哈油田;多聚胺;抗溫環(huán)保鉆井液

1 研究背景

隨著吐哈油田環(huán)保形勢的日益嚴峻，對鉆井液環(huán)保性能的要求越來越高，近年形成了聚合物、BRN抗鹽環(huán)保、GCR抗溫環(huán)保等鉆井液技術(shù)序列，提高了鉆井液抑制性，解決了鹽膏層發(fā)育及部分水敏性泥頁巖坍塌難題。隨著油田勘探認識的不斷深入，深井?dāng)?shù)量逐年增多，目前在用環(huán)保鉆井液最高抗溫120℃，完成井最深3560m，難以滿足深部地層抗高溫、封堵防塌要求?，F(xiàn)有環(huán)保鉆井液尚無法滿足復(fù)雜地層及超過3500m井施工要求，因此需開展新型環(huán)保鉆井液技術(shù)研究，完善鉆井液技術(shù)序列。

2 室內(nèi)評價試驗

2.1 處理劑優(yōu)選試驗

①包被抑制劑--高分子胺基聚合物YL-102，作用機理：通過胺基的吸附抑制性和高分子鏈的包被效果的雙重作用，有效抑制粘土和鉆屑的滲透水化;室內(nèi)評價：配置不同濃度ZNP-1、IND30、YL-102溶液，選用齊古組巖屑，進行40目滾動回收實驗。YL-102包被抑制性與目前常用包被劑相當(dāng)，最佳加量0.3-0.4%;

②頁巖抑制劑--胺基聚合物YL-103，作用機理：分子鏈上含有抑制作用的胺基，可優(yōu)先被吸附，與粘土礦物表面硅氧烷基形成氫鍵，分子鏈上的疏水部分使得粘土表面親水性減弱，抑制粘土表面水化;室內(nèi)評價：分別在清水與復(fù)合鹽水基液中加入不同抑制劑，選用齊古組巖屑，進行滾動回收與巖心膨脹實驗。YL-103回收率最高，巖心膨脹量最小，抑制性優(yōu)于其他抑制劑，最佳加量2-3%;

③抗溫降濾失劑--可變形聚合物，作用機理：一是通過氫鍵縮小粘土電極距離，阻止水分子穿透;二是通過靜電引力減弱粘土親水性，降低水化斥力;三是在井壁上形成致密的泥餅，有效降低濾失量，兼有穩(wěn)定井壁作用;室內(nèi)評價：在不同溫度條件下采用正交實驗評價配方降失水性能（表1）;

④封堵劑--可變形聚合物乳膠YL-301，作用機理：其可變形納微米級聚合物粒子沉淀，滲透進入地層孔喉和微裂縫，在壓差作用下被壓緊發(fā)生形變，形成致密的薄膜封堵地層，并降低濾失量;室內(nèi)評價：利用砂床（40目）進行實驗：結(jié)果證明YL-301可大幅降低砂床侵入深度，2-3%加量時即有良好效果。

通過配伍性研究，形成了一套多聚胺抗溫環(huán)保鉆井液技術(shù)。處理劑配伍性優(yōu)良，鉆井液提高密度至1.50g/cm3后流變性良好，API與HTHP失水均滿足施工要求。結(jié)合處理劑效果與地層特點，確定鉆井液基礎(chǔ)配方：

①淺層井壁穩(wěn)定及造漿地層：4%土粉+0.3-0.4%YL-102+2-3%YL-103+2%YL203;

②3500m以內(nèi)易塌地層：4%土粉+0.3-0.4%YL-102+

1-2%YL103+2%YL202A+3%YL202B+2-3%YL-301+3%QCX-1;

③超過3500m地層：4%土粉+0.3-0.4%YL-102+1-2%YL-103+1%YL202A+2%YL202B+3%YL201C+2-3%YL-301+3%QCX-1。

2.2 鉆井液配方評價

①抑制性評價選用齊古組巖屑進行回收率與膨脹率實驗，三種多聚胺配方抑制性基本一致。相比聚合物、聚磺鉆井液巖屑回收率分別提高12.8%、18.6%，巖芯膨脹率分別降低51.28%、56.32%;

②抗污染評價：在鉆井液中分別加入3%坂土、10%NaCl、2%CaSO4進行抗污染性能實驗評價，結(jié)果顯示多聚胺抗溫環(huán)保鉆井液抗鹽、抗鈣與抗坂土污染能力較好;

③抗高溫穩(wěn)定性評價：利用泥漿老化實驗，對鉆井液性能進行抗溫評價。熱滾48h后鉆井液性能變化較小，表明鉆井液高溫穩(wěn)定性好。

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果分析

應(yīng)用效果：

各處理劑配伍性優(yōu)良，體系抑制性強，鉆井液性能穩(wěn)定，坂含保持40-55g/L，有效減少了鉆井液維護量。鉆井液泥餅薄而韌，封堵防塌能力強，應(yīng)用井未發(fā)生井塌現(xiàn)象，井徑規(guī)則，其中玉北14-191井安全鉆穿煤層，因未測井徑，實際固井水泥返高相比預(yù)計高505m，經(jīng)計算平均井徑擴大率僅10%。無復(fù)雜事故，短拉、起下鉆無遇阻，縮短了鉆井周期，溫砂307井去除側(cè)鉆段鉆井周期僅18.25天，同比區(qū)塊最快井溫砂305井縮短4.25天;玉北14-191井相比鄰井平均指標(biāo)縮短5.99天。完井鉆井液與鉆屑經(jīng)第三方檢測，均達到自治區(qū)環(huán)保指標(biāo)要求，可滿足環(huán)境保護技術(shù)要求。

4 經(jīng)濟效益與社會效益評價

經(jīng)濟效益：

①減少處理磺化類鉆井液與鉆屑費用創(chuàng)效：DS1= DD×C-R=鉆井液量×處理磺化類鉆井液費用-項目實施費用=（370+600）×0.058-0= 56.26萬元;

②節(jié)約工時帶來的經(jīng)濟效益：DS2=（G0-G1）×C×D-R=減少鉆井周期時間×鉆機日費-項目實施費用=10.24× 5.5-0=56.32萬元;

③總效益=減少處理磺化類鉆井液與鉆屑費用+節(jié)約工時效益×貢獻率 =DS1+DS2= 56.26+56.32×50%= 84.42萬元。

在社會效益方面，主要是拓展了環(huán)保鉆井液應(yīng)用范圍，可以滿足吐哈油田深井及復(fù)雜井的環(huán)保需求，增強了技術(shù)儲備。受到甲方高度認可，提升了公司品牌、競爭力，為下步搶占吐哈油田環(huán)保鉆井液市場打下了基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]馬文臣等，鉆井液研究與應(yīng)用應(yīng)考慮的環(huán)境問題[J].石油鉆采工藝，1998（3）.

[2]劉永貴等，深層水平井雙聚胺基鉆井液技術(shù)研究與應(yīng)用[J].探礦工程，2015（10）.

作者簡介：

王德平（1967- ），男，大學(xué)?？?，主要從事鉆井液工藝技術(shù)的研究與應(yīng)用工作。