宋周成，段永賢，何思龍 張國，張宏強 （中石油塔里木油田分公司塔中勘探開發(fā)項目經(jīng)理部，新疆 庫爾勒 841000）

蔣卓，王薦，陳洪 （湖北漢科新技術研究所，湖北 荊州 434023）

舒福昌 （長江大學化學與環(huán)境工程學院，湖北 荊州 434023）

向興金 （長江大學石油工程學院，湖北 武漢 430100）

隨著石油開采，國內外諸多的大油田都進入了后期開發(fā)階段，一些低壓低滲油藏相繼投入開發(fā)。這些油藏的勘探開發(fā)難度大，對鉆井液密度要求高。為了防止鉆井液漏失以及保護油氣層，經(jīng)常需要鉆井液的密度低于1.0g/cm3。低密度鉆井液大致可分為4類［1］：①氣體類鉆井液，密度小于0.5g/cm3，需配備專用充氣設備，投入大，抗地層出水、油侵能力差，而且對于太深的井，氣液比太小，密度太低不能滿足鉆井要求；②微泡沫鉆井液，密度0.5～0.95g/cm3，體系對壓力敏感，受井深的限制，極限井深大約為3000m，同時泡沫、微泡影響電測和數(shù)據(jù)傳輸；③水包油鉆井液，密度最低可至0.9g/cm3左右；④油基鉆井液，密度可低至0.80～0.85g/cm3。相對比較，全油基鉆井液具有抗高溫、抗鹽、有利于井壁穩(wěn)定、潤滑性好和對油氣層損害程度小等優(yōu)點，更適合于現(xiàn)階段低壓儲層的勘探和開發(fā)［2～4］。

1 鉆井液體系構建

低密度全油基鉆井液體系主要由基液、有機土、潤濕劑、有機土增效劑、增黏提切劑、降濾失劑、堿度控制劑組成；然后根據(jù)不同密度的需要，配備不同的密度減輕劑及加重劑。最低密度可以降低到0.8g/cm3。

1.1 基液的優(yōu)選

室內研究通過對氣制油、白油以及柴油等基液進行分析比較，最終選擇全油基鉆井液配制所用的基液，基液性能見表1。對比5種基液情況，從價格、應用環(huán)境及密度因素考慮，室內選擇2＃柴油作為室內研究的全油基基液。

1.2 增黏劑的優(yōu)選

全油基鉆井液和油包水鉆井液體系不同，由于全油基鉆井液體系當中水的質量分數(shù)極少，因此全油基鉆井液體系的黏度與切力更難以調控，因此需要對其增黏劑進行篩選。室內研究選取了多種合成聚合物作為增黏劑加入到全油基鉆井液當中，并對其滾前和滾后的流變性能變化進行了評價。試驗基本配方：2＃柴油＋2%CaO＋3%有機土＋2%增黏劑＋3%降濾失劑AOHJ－1＋1%乳化劑 （配方中百分數(shù)為質量分數(shù)，下同）。試驗結果如表2所示，在所選擇的聚合物中，ZN－5在熱滾后具有較明顯的增黏提切作用，其動切力和旋轉黏度劑讀數(shù)值均較大。因此，室內研究選用ZN－5作為全油基鉆井液的增黏劑。

表1 不同基液性能評價

表2 不同增黏劑性能評價

1.3 降濾失劑的優(yōu)選

降濾失劑在全油基鉆井液體系當中主要起到形成親油性膠體，參與形成致密濾餅、控制濾失量和增加全油基鉆井液穩(wěn)定性的作用。室內研究在全油基鉆井液體系中分別加入瀝青類降濾失劑AOHJ－1、合成樹脂類降濾失劑AOHJ－2和改性樹脂類降濾失劑AOHJ－3，以評價其降濾失效果。試驗基本配方：2＃柴油＋2%CaO＋3%有機土＋2%增黏劑＋1%乳化劑＋降濾失劑。試驗結果如表3所示，在全油基鉆井液體系當中分別加入AOHJ－1、AOHJ－2、AOHJ－3單一降濾失劑，均能有效降低全油基鉆井液體系的API濾失量和高溫高壓濾失量，其中AOHJ－2降濾失效果最佳，而AOHJ－3對體系流變性的影響最小。但是單一降濾失劑尚不能滿足要求，而質量分數(shù)2%AOHJ－2降濾失劑和2%AOHJ－3降濾失劑復配使用，可使全油基鉆井液體系的高溫高壓濾失量降低至6.6mL。

1.4 潤濕劑的作用效果

在全油基鉆井液體系當中，由于加重材料的存在以及防止水侵污全油基鉆井液和防止水潤濕的鉆屑等固相侵污全油基鉆井液，造成鉆井液體系的流變性惡化，因此，在體系配方中需要加入一定量的潤濕劑。試驗基本配方：2＃柴油＋2%CaO＋3%有機土＋2%增黏劑＋1%乳化劑＋2%降濾失劑AOHJ－2＋2%降濾失劑AOHJ－3＋1%潤濕劑。試驗結果如表4所示，加入潤濕劑后，體系具有很好的抗污染能力。

表3 不同降濾失劑性能評價

表4 不同污染條件下潤濕劑的作用效果

1.5 穩(wěn)定劑的作用效果

室內評價了體系加重條件下的鉆井液性能，發(fā)現(xiàn)隨著固相物質的加入鉆井液滾后冷卻過程中罐底有少量沉降，土污染后也同樣存在少量沉降，分析原因主要是由于體系還存在一定的穩(wěn)定性問題，為了解決鉆井液滾后冷卻過程中的沉降問題，室內通過大量試驗篩選了穩(wěn)定劑AOEST增強體系的穩(wěn)定性，并在密度為1.1g/cm3鉆井液中加入質量分數(shù)為3%穩(wěn)定劑AOEST進行性能的評價。試驗結果如表5所示，在全油基鉆井液體系當中加入3%穩(wěn)定劑AOEST后，整個體系非常穩(wěn)定，熱滾后冷卻沒有沉降現(xiàn)象，因此可以避免鉆井液滾后出現(xiàn)沉降問題。

表5 穩(wěn)定劑對鉆井液性能影響

綜上所述，最終低密度全油基鉆井液體系配方：2＃柴油＋2%CaO＋3%有機土＋2%增黏劑＋1%乳化劑＋2%降濾失劑AOHJ－2＋2%降濾失劑AOHJ－3＋1%潤濕劑＋3%穩(wěn)定劑AOEST＋密度減輕劑/加重材料。

2 鉆井液性能評價

2.1 不同密度條件下性能評價

針對低壓地層以及其他不同地層情況，室內評價了不同密度條件下的鉆井液性能。試驗情況見表6?？梢钥闯?，全油基鉆井液基礎泥漿密度為0.87g/cm3，可以滿足大多數(shù)的低壓油氣儲層，并且通過密度減輕劑可以進一步降低鉆井液密度，對其性能影響不大；也可以通過重晶石等加重材料提高鉆井液密度，適應于一般地層。

表6 不同密度條件下性能評價

2.2 抗水侵能力評價

在鉆井液體系里，加入不同質量分數(shù)的水，考察鉆井液性能變化，結果見表7?？梢钥闯?，隨著水侵入量的增大，鉆井液的切力和黏度基本呈增大趨勢，濾失量呈降低趨勢；而破乳電壓逐漸降低，且降低幅度較小，但當水侵入量為20%時，其破乳電壓仍有1000V，說明該鉆井液具有良好的抗水污染性能。

表7 抗水污染能力評價

2.3 抗鉆屑污染能力評價

以現(xiàn)場易水化分散的泥頁巖鉆屑粉末為污染源，評價鉆井液的抗土污染能力，結果見表8。可以看出，隨著鉆屑量的增大，鉆井液的切力、黏度和濾失量基本呈增大趨勢，但變化不大；而破乳電壓逐漸降低，且降低幅度較小，當鉆屑污染量達到20%時，其破乳電壓仍有900V，說明該鉆井液具有良好的抗鉆屑污染能力。

2.4 鉆井液抑制性能評價

室內研究考察了優(yōu)選出的全油基鉆井液體系的抑制性能，并和油包水鉆井液體系的抑制性能進行了對比室內研究，巖屑采用露頭巖樣，鉆井液體系的抑制能力評價結果見表9?？梢钥闯?，低密度全油基鉆井液體系滾動回收率達到了98.6%。這說明低密度全油基鉆井液體系有很好的頁巖抑制性能，可以應用于各種敏感性強的地層，能夠很好地穩(wěn)定井壁。

表8 抗鉆屑污染能力評價

2.5 滲透率恢復評價

選取塔中區(qū)塊巖心測試水基和全油基鉆井液滲透率恢復值，并分別用煤油和泥餅清除液清洗巖心端面，測試滲透率恢復值，試驗結果見表10?？梢钥闯?，低密度全油基鉆井液體系滲透率恢復值在靜態(tài)和動態(tài)條件下，都可以達到90%以上，比其他鉆井液體系擁有更好的儲層保護能力，對儲層基本無污染。

表9 鉆井液體系的抑制性能對比

表10 鉆井液滲透率恢復值試驗數(shù)據(jù)及結果

3 結論

1）研制出一種低密度全油基鉆井液，該鉆井液體系具有很好的流變性，濾失量小，性能穩(wěn)定 （破乳電壓≥2000V），并且密度可調控，下限可以低至0.85g/cm3，可以滿足大多數(shù)的低壓油氣藏的勘探和開發(fā)。

2）全油基鉆井液體系具有抗污染能力好、抑制性強及儲藏保護效果好的特點，可以應用于復雜敏感性地層，有利于提高機械鉆速、井壁穩(wěn)定性及儲層保護。

［1］張高波，黃新成，史沛謙，等 .中國低密度欠平衡鉆井液研究應用現(xiàn)狀 ［J］.油田化學，2002，25（6）：74～76.

［2］舒福昌，岳前升，黃紅璽，等 .新型無水全油基鉆井液 ［J］.斷塊油氣田，2008，15（3）：103～104.

［3］藍強，李公讓，張敬輝，等 .無黏土低密度全油基鉆井完井液的研究 ［J］.鉆井液與完井液，2010，27（2）：6～9.

［4］張振華，鄢捷年，樊世忠 .低密度鉆井流體技術 ［M］.東營：石油大學出版社，2004.

［編輯］ 帥群