何竹梅 薛 蕓 曾甘林 徐 浩

(中國(guó)石化江蘇油田分公司 石油工程技術(shù)研究院，江蘇 揚(yáng)州 225009)

江蘇油田地處長(zhǎng)江中下游地區(qū)，長(zhǎng)江、淮河入?？诟浇?，油區(qū)內(nèi)河流眾多，人口稠密，環(huán)境保護(hù)要求苛刻。受地面條件限制，江蘇油田定向井、水平井較多，所占比例高達(dá)98%。目前，江蘇油田鉆井所用無(wú)毒潤(rùn)滑劑的性能不能滿足大斜度井、水平井的施工需要，均使用原油作為鉆井液潤(rùn)滑劑，且含量大于10%，年消耗原油1 000 t以上，2007、2008年均高達(dá)1 630 t，該類井產(chǎn)生的鉆井廢棄物毒性大，環(huán)保壓力大，已成為非常突出的問(wèn)題。

通過(guò)調(diào)研得知：石蠟乳液(RHJ-1)具有良好的潤(rùn)滑性能和保護(hù)儲(chǔ)層效果，并兼有較強(qiáng)的防塌抑制性能，對(duì)環(huán)境無(wú)影響[1]，在石油領(lǐng)域中的應(yīng)用正逐漸成為熱點(diǎn)[2]。2008年，筆者開(kāi)展了石蠟乳液潤(rùn)滑劑在江蘇油田鉆井中的應(yīng)用研究，以滿足江蘇油田日益緊迫的環(huán)保和節(jié)能降耗要求，以及快速發(fā)展的鉆井工程和油氣層保護(hù)的技術(shù)需求。

1 室內(nèi)試驗(yàn)

1.1 RHJ1的潤(rùn)滑性能評(píng)價(jià)

通過(guò)極壓潤(rùn)滑儀，測(cè)量5%膨潤(rùn)土漿中加入同濃度不同潤(rùn)滑劑試樣后的潤(rùn)滑系數(shù)，并計(jì)算其潤(rùn)滑系數(shù)降低率，以評(píng)價(jià)其潤(rùn)滑性能，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 潤(rùn)滑性能對(duì)比

由表1可知，在常溫下，RHJ-1的潤(rùn)滑性能較原油、多元醇FXRH、植物油KD-21C好。

1.2 RHJ1加量篩選

在5%膨潤(rùn)土漿中依次加入1%、2%、3%和4%的RHJ-1，高速攪拌10 min后，使用極壓潤(rùn)滑儀，在常溫下測(cè)量試樣的潤(rùn)滑系數(shù)；再將試樣在120 ℃下熱滾16 h后測(cè)量試樣的潤(rùn)滑系數(shù)，評(píng)價(jià)其抗溫性能，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 RHJ1加量篩選

由表2可知，RHJ-1加量在1%～2%之間時(shí)，鉆井液具有較好的降摩阻效果，抗溫達(dá)120 ℃。

1.3 RHJ1與聚合物鉆井液的配伍性

在室內(nèi)配制的基漿中分別加入0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的RHJ-1，測(cè)試其性能，以考察RHJ-1與聚合物鉆井液的配伍性，結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知，RHJ-1對(duì)聚合物鉆井液的流變性能影響小，隨著加量的增加，動(dòng)塑比增大，提高了鉆井液攜巖能力，表明RHJ-1與聚合物鉆井液的配伍性好。

表3 RHJ1與聚合物鉆井液的配伍性

另外，取SX14井1 780 m的井漿(定向前)，加入3.0%的 RHJ-1，攪拌均勻后，測(cè)其常溫下的性能，以考察 RHJ-1 與聚合物井漿的配伍性，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 RHJ1 與聚合物井漿的配伍性

由表4可知，RHJ-1與聚合物井漿的配伍性好。

1.4 儲(chǔ)層保護(hù)評(píng)價(jià)

用Bao1井儲(chǔ)層(井深2 485.48 m)巖心，采用JHMD-Ⅱ高溫高壓動(dòng)態(tài)損害評(píng)價(jià)儀，在溫度60 ℃左右、損害壓差3.5 MPa、損害速梯200 s-1條件下，按照動(dòng)態(tài)損害評(píng)價(jià)步驟，測(cè)定加入不同鉆井液的巖心滲透率恢復(fù)率，以評(píng)價(jià)石蠟乳液鉆井液的儲(chǔ)層保護(hù)效果，結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5可知，石蠟乳液鉆井液的天然巖心滲透率恢復(fù)率高達(dá)83.40%，儲(chǔ)層保護(hù)效果好。

表5 儲(chǔ)層污染程度評(píng)價(jià)結(jié)果

1.5 表面張力

在60 ℃恒溫下，用TX500C全量程界面張力測(cè)量?jī)x測(cè)定1%RHJ-1 水溶液、石蠟乳液鉆井液濾液、聚合醇鉆井液濾液、清水的表面張力，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 表面張力試驗(yàn)結(jié)果

由表6可知，清水加入1%RHJ-1后表面張力降低近50%，石蠟乳液鉆井液的表面張力明顯小于聚合醇鉆井液。這表明，石蠟乳液鉆井液能減小毛管阻力，濾液易于返排，能降低水鎖損害。

1.6 熒光級(jí)別

取石蠟乳液鉆井液0.5 g用50 mL氯仿溶解，搖晃均勻靜置12 h，萃取5 mL溶液直照，其熒光級(jí)別為3級(jí)，熒光級(jí)別低，符合地質(zhì)錄井要求。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用與效果評(píng)價(jià)

2.1 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

石蠟乳液潤(rùn)滑劑在江蘇水網(wǎng)密布區(qū)的高集、閔橋等油田的11口井中成功應(yīng)用，表7為11口應(yīng)用井的基本情況，表8為M40-20試驗(yàn)井儲(chǔ)層的測(cè)試情況。

表7 石蠟乳液潤(rùn)滑劑應(yīng)用井的基本情況

表8 M4020試驗(yàn)井儲(chǔ)層測(cè)試數(shù)據(jù)

下面以G6P3井為例，介紹石蠟乳液潤(rùn)滑劑在江蘇油田鉆井中的應(yīng)用。

G6P3井位于高集構(gòu)造中部的高部位，井身結(jié)構(gòu)為φ444.5 mm鉆頭×76.00 m(φ339.7 mm套管×75.15 m)+φ311.1 mm鉆頭×599.46 m(φ244.5 mm×596.14 m)+φ215.9 mm鉆頭×2 345 m(φ139.7 mm套管×2 341.02 m)，水平段長(zhǎng)415 m，最大井斜角83.1°；目的層位E1f1，中低孔-中滲，中偏強(qiáng)水敏儲(chǔ)層。井場(chǎng)位于江蘇省金湖縣境內(nèi)的洪澤湖與淮河入江的泄洪道內(nèi)，環(huán)保要求苛刻。根據(jù)G6P3井地理環(huán)境和儲(chǔ)層特點(diǎn)以及井眼軌跡的特殊性，結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)，決定選用對(duì)環(huán)境無(wú)影響，具有突出潤(rùn)滑和保護(hù)油氣層功能的石蠟乳液潤(rùn)滑劑替代原油潤(rùn)滑劑，以滿足該井安全鉆井和保護(hù)儲(chǔ)層、保護(hù)環(huán)境的需要。

在井深1 500 m定向前，清除循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的沉砂，降低鉆井液中的劣質(zhì)固相，定向成功后，加入0.5 t石蠟乳液，鉆井過(guò)程中每鉆進(jìn)50～100 m，添加約0.5 t RHJ-1，井斜角小于64°時(shí)，RHJ-1含量達(dá)2%，井斜角為64.0°～83.1°時(shí)，RHJ-1含量達(dá)3%，泥餅黏滯系數(shù)均在0.1以下，鉆具提升摩阻15～60 kN，鉆井液表現(xiàn)出良好的潤(rùn)滑性和流變性能，全井作業(yè)順利。RHJ-1加入前后的鉆井液性能見(jiàn)表9。

表9 石蠟乳液潤(rùn)滑劑加入前后的鉆井液性能

由表9可知，加入RHJ-1前后鉆井液性能穩(wěn)定。

2.2 效果評(píng)價(jià)

11口應(yīng)用井的鉆井過(guò)程均順利，起下鉆順暢，未發(fā)生一例與鉆井液性能有關(guān)的鉆井事故，鉆井周期、完井周期以及機(jī)械鉆速好于預(yù)期指標(biāo)，復(fù)雜時(shí)效1.1%，低于近三年(2006、2007和2008年)的平均復(fù)雜時(shí)效(1.5%)，降低率達(dá)26.7%；試驗(yàn)井M40-20井的表皮系數(shù)為-0.55，儲(chǔ)層處于超完善狀態(tài)，G6P3井初期產(chǎn)油量15.3 t，是該區(qū)G6P1井初期產(chǎn)油量的3倍，也是同區(qū)平均產(chǎn)油量的4～5倍，表現(xiàn)出良好的油氣層保護(hù)效果。另外，應(yīng)用井共節(jié)約原油150 t多，累計(jì)控制有害鉆井廢棄物產(chǎn)生量超過(guò)5 000 m3，取得了良好的節(jié)能減排效果。

3 結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1) 石蠟乳液潤(rùn)滑性突出，與聚合物鉆井液配伍性好，抗溫穩(wěn)定性好，能增強(qiáng)鉆井液體系的攜巖能力，是一種性能良好的多功能鉆井液處理劑。

2) 石蠟乳液用量少，作用時(shí)間長(zhǎng)，鉆井液性能穩(wěn)定，維護(hù)簡(jiǎn)單。但現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)應(yīng)以“少食多餐”方式加入，避免鉆井液起泡和增黏現(xiàn)象的發(fā)生。

3) 石蠟乳液潤(rùn)滑劑熒光級(jí)別低，不影響地質(zhì)錄井，在預(yù)探井中可以推廣應(yīng)用。

4) 石蠟乳液潤(rùn)滑劑在11口定向井、水平井中試用，節(jié)約原油150 t多，控制了有害鉆井廢棄物的產(chǎn)生量，達(dá)到了節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的目的。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 王寶峰，張?jiān)６。瑢O德軍.乳化石蠟的研制及應(yīng)用[J].山東化工，2004，33(2)：14-17.

[2] 藍(lán)強(qiáng)，蘇長(zhǎng)明，劉偉榮，等.乳液和乳化技術(shù)及其在鉆井液完井液中的應(yīng)用[J].鉆井液與完井液，2006，23(2)：61-68.