萬芬，王昌軍 （長江大學化學與環(huán)境工程學院，湖北 荊州 434023）

隨著油氣勘探開發(fā)領域的深層次化，油氣鉆進越來越深，鉆遇地層的溫度、壓力越來越高，對鉆井液提出了更高要求。尤其是水平井鉆井液，必須具有良好的攜砂能力以保持井眼清潔，良好的潤滑性以降低摩阻，良好的防塌性以保持井壁穩(wěn)定，良好的抗高溫性以保持高溫穩(wěn)定性等［1］。國外采用結構調整和配方組合的方式使弱凝膠鉆井液的抗溫性能最高可達150℃，但這種鉆井液的成本較高。因此，研制出了一種抗高溫無黏土相鉆井液，用于高溫水平井鉆井，并對該體系的性能進行了評價。

1 設計思路

試驗通過在無黏土相鉆井液中添加褐煤樹脂或特種樹脂結合還原劑亞硫酸鈉來增強鉆井液的抗溫性能。選用甲酸鹽對無黏土相鉆井液進行加重，提高體系的抑制性，可使鉆屑和黏土不分散、不膨脹，有利于井壁穩(wěn)定和儲層保護，既能提高體系的熱穩(wěn)定性，又能增大低剪切速率黏度，強化鉆井液快速生成弱凝膠的特性［2］。

2 抗高溫無黏土相鉆井液體系配方

現(xiàn)場鉆井用的無固相鉆井液抗溫能力只能達到140℃，為了更好地滿足高溫地層的鉆井需求，經過室內研究構建出抗高溫無固相鉆井液。

試驗配方：東海海水＋0.6%NaOH＋0.6%Na2CO3＋0.1%聚丙烯酰胺鉀鹽K－PAM＋0.8%流型調節(jié)劑PF－ViS－B＋2.5%降失水劑RS－1＋1%Na2SO3＋1%防坍塌抑制劑TEX＋1%抗溫降失水劑SHR＋1%抗溫降失水劑TEMP＋3%防塌潤滑劑JLX－C＋3%～5%KCl＋5%酸溶性儲層保護劑JQWY＋甲酸鈉 （密度為1.25g/cm3）。配方中百分數(shù)均為質量分數(shù)。

3 室內研究

3.1 體系的抗溫性能

溫度對鉆井液性能的影響可分為可逆變化和不可逆變化2種情況。一般來講，可逆的性能變化反映了鉆井液從井口到井底，然后再返回到井口這個循環(huán)過程中的性能變化；不可逆的性能變化關系到鉆井液的熱穩(wěn)定性。對于抗高溫水基鉆井液，必須同時考慮這2個方面的問題。因此，在室內用滾子加熱爐對鉆井液進行滾動老化16h后，測定鉆井液在50℃下的流變性結果見表1?？梢钥闯?，從130～170℃熱滾后，體系的性能都較為穩(wěn)定，這說明該抗高溫無固相鉆井液體系具有較好的溫度適應性，能夠滿足不同層位、不同井段的鉆探需求。

表1 抗高溫無黏土相體系抗溫性能評價

3.2 體系的抑制性評價

采用熱滾回收率的評價方法，試驗考察了抗高溫體系的抑制性能。試驗時，在抗高溫無

黏土相鉆井液體系中加入6～10目的露頭土，熱滾后測定露頭土回收率，試驗結果見表2?？梢娫摽垢邷伢w系的抑制性能優(yōu)良，其露頭土滾動回收率在94%以上。

表2 抗高溫無黏土相體系的抑制性能

3.3 體系的抗污染試驗評價

為了評價體系的抗污染性能，進行了抗NaCl、露頭土粉試驗，老化條件為160℃×16h，結果見表3、4。從表3看出，該抗高溫體系在160℃熱滾后抗NaCl污染能力強，體系流變性能穩(wěn)定，低剪切能力強。從表4看出，抗高溫無黏土相體系在160℃熱滾后抗露頭土粉污染能力強，體系流變性能穩(wěn)定，低剪切能力增強。

表3 抗高溫無黏土相體系抗NaCl的污染試驗結果

表4 抗高溫無黏土相體系抗露頭土粉的污染試驗結果

3.4 體系的潤滑性評價

室內在極壓潤滑儀上評價了體系的潤滑性能。從表5可以看出，隨著抗高溫體系老化溫度的升高，該體系的摩阻因數(shù)變小，潤滑性變好。

3.5 體系的濾餅破膠評價

通常水平井鉆井，需要對裸眼井段泥餅進行破膠清除，防止對儲層的損害。將160℃熱滾后泥餅分別用海水、質量分數(shù)為0.8%的隱形酸HTA和質量分數(shù)為3%的破膠劑JPC浸泡30min做破膠試驗。從圖1可以看出，質量分數(shù)為3%的JPC溶液破膠效果最好。JPC為高溫破膠劑，含有過氧化劑，具有較高的破膠效率，能對泥餅和聚合物膠液進行有效消除。

表5 抗溫無黏土相體系潤滑試驗結果

3.6 體系的儲層保護評價

根據(jù)鉆井液損害評價程序和方法，在壓差3.5MPa、溫度160℃、污染125min的損害試驗條件下，模擬評價該鉆井液體系對巖心的污染程度。巖心污染后采用破膠液（過濾海水＋3%破膠劑JPC） （配方中百分數(shù)為質量分數(shù)）對巖心端面進行破膠；再用隱形酸完井液（過濾海水＋0.5%～0.8%隱形酸HTA＋1%～2%黏土防膨劑HCS＋1.5%緩蝕劑 CA101－3＋0.6%防水鎖劑SATRO）（配方中百分數(shù)為質量分數(shù)）浸泡。

圖1 抗高溫體系老化后泥餅破膠試驗

綜合評價鉆完井液對巖心的污染程度，結果如表6所示，該鉆井液對油氣層的保護效果良好，鉆完井液污染后的巖心滲透率恢復值達到92.6%，具有很好的保護油氣層的效果。

表6 抗高溫無黏土相體系損害后巖心的滲透率恢復值

4 結論

1）抗高溫無黏土相鉆井液體系抗高溫能力達到170℃，高溫老化后體系性能穩(wěn)定，低剪切黏度高。

2）體系的抗污染能力強，抑制性強，滾動回收率高達96%以上。

3）體系的儲層保護效果好，鉆完井液污染巖心后滲透率恢復值達到92.6%。

［1］葉艷，鄢捷年 .無固相弱凝膠鉆井液配方優(yōu)化及在塔里木油田的應用 ［J］.鉆井液與完井液，2007，24（6）：11～12.

［2］吳飛，陳禮儀，周應華，等 .甲酸鹽無固相鉆井液研究 ［J］.成都理工大學學報 （自然科學版），2003，30（3）：321～324.versity，Jingzhou434023，Hubei，China）

［編輯］ 帥群