鐘　靈，馬文英，王武斌，李保慧，張　凱

(1.中國石化中原石油工程有限公司鉆井工程技術(shù)研究院；2.中國石化中原石油工程有限公司鉆井二公司；3.中國石化中原油田采油一廠：河南濮陽 457001)

NP 23-P 2016井位于河北省唐山市南堡開發(fā)區(qū)，是由冀東油田公司在南堡2號(hào)潛山老堡南1斷塊山布置的一口開發(fā)水平井，設(shè)計(jì)井深5 579 m，垂深3 527 m，最大井斜90°。該井四開4 203～5 379 m鉆遇地層為東營組和沙河街組，巖性為灰色泥巖和凝灰?guī)r，水敏性強(qiáng)，易發(fā)生剝落、掉塊，造成井壁失穩(wěn)，因此采用強(qiáng)抑制性氯化鉀鉆井液鉆進(jìn)。該井鉆至4 800 m后發(fā)生井壁失穩(wěn)，采取提高鉆井液密度、增加氯化鉀含量等措施，仍未解除復(fù)雜情況。根據(jù)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用胺基抑制劑FYZ-1增強(qiáng)鉆井液的抑制性能，保證了NP 23-P 2016井的四開施工順利完成。

1　現(xiàn)場復(fù)雜情況及處理措施

NP 23-P 2016井四開施工采用強(qiáng)抑制性氯化鉀鉆井液體系，氯化鉀含量為6%，防塌降濾失劑FT-3000加量大于1.5%，并分次混入原油共計(jì)53 t。鉆至4 800 m時(shí)出現(xiàn)坍塌掉塊現(xiàn)象，循環(huán)時(shí)返出砂樣粒徑增大，井壁穩(wěn)定性差，起下鉆遇阻，劃眼時(shí)出現(xiàn)蹩頂驅(qū)、蹩泵現(xiàn)象。四開定向至4 800～4 900 m的施工過程中，摩阻扭矩增大，定向困難，井壁坍塌掉塊現(xiàn)象嚴(yán)重。鉆至4 930 m時(shí)，由于摩阻扭矩太大，接近頂驅(qū)的額定負(fù)荷，決定起鉆換鉆具組合清砂。起至4 850 m時(shí)發(fā)生了井壁垮塌，上提鉆具遇卡，倒劃眼出現(xiàn)蹩泵、蹩頂驅(qū)現(xiàn)象，經(jīng)過多次上提下放最終解卡，解卡后循環(huán)過程中有大量掉塊返出。

出現(xiàn)井下復(fù)雜后將鉆井液密度由1.40 g/cm3增至1.42 g/cm3，并提高FT-3000、DSP-2、磺化瀝青等防塌處理劑的加量，以進(jìn)一步提高鉆井液的抑制性和井壁的穩(wěn)定性，但效果仍不理想，時(shí)有掉塊現(xiàn)象發(fā)生。

2　室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

胺基抑制劑是一種新型的抑制劑[1-3]，能夠滿足環(huán)保要求，抑制機(jī)理不同于其他抑制劑，并可協(xié)同增效[4-5]。胺基抑制劑具有獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，通過引入胺基官能團(tuán)，能很好地鑲嵌在黏土層間，并使黏土層緊密結(jié)合在一起，從而減少黏土的吸水傾向，抑制黏土的水化膨脹，防止井壁坍塌；胺基抑制劑能夠降低表面張力，易于吸附在黏土表面并進(jìn)入黏土內(nèi)部，有效抑制黏土和巖屑的分散，且其抑制性持久性強(qiáng)；胺基抑制劑具有成膜作用，能在頁巖和鉆屑表面形成一層保護(hù)膜，使鉆屑保持完整，避免鉆屑相互黏結(jié)，同時(shí)有利于井壁穩(wěn)定和儲(chǔ)層保護(hù)，能夠較好地兼顧鉆井液的分散造壁性與抑制性。因此筆者決定使用胺基抑制劑提高NP 23-P 2016井鉆井液的井壁穩(wěn)定能力。

取NP 23-P 2016井現(xiàn)場鉆井液，取樣井深4 860 m，Cl-的質(zhì)量濃度為3.98×104mg/L，鉆井液實(shí)驗(yàn)條件為130 ℃下老化16 h。

2.1　FYZ-1與現(xiàn)場鉆井液的配伍性

在現(xiàn)場鉆井液中加入胺基抑制劑FYZ-1，考察其對(duì)鉆井液性能的影響，結(jié)果見表1。隨著FYZ-1加量的增加，坂土含量逐漸降低，但降幅不大；FYZ-1的加量由0增至0.5%時(shí)，鉆井液的流變性和失水無明顯變化，當(dāng)加量增至0.7%時(shí)，井漿黏度明顯上升，中壓失水不變。

表1　FYZ-1加量對(duì)鉆井液性能的影響

2.2　FYZ-1對(duì)鉆井液抑制性的影響

2.2.1巖屑回收率

在NP 23-P 2016井鉆井液中加入FYZ-1，進(jìn)行巖心回收率實(shí)驗(yàn)，采用馬12巖心，該巖心130 ℃清水回收率為17.8%，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2所示。

表2頁巖滾動(dòng)回收率%

FYZ-1加量一次回收率二次回收率相對(duì)回收率096．694．798．00．196．895．198．20．298．697．899．20．399．599．099．50．599．799．599．8

從表2可看出，未加入胺基抑制劑的氯化鉀鉆井液的一次回收率為96.6%，相對(duì)回收率為98.0%；當(dāng)胺基抑制劑加量>0.2%時(shí)，巖屑相對(duì)回收率均>99.0%，說明胺基抑制劑的抑制作用具有長效性。

2.2.2鉆井液粒度分布

在現(xiàn)場鉆井液中加入FYZ-1，考察其對(duì)鉆井液粒度分布的影響，結(jié)果見表3。加入FYZ-1后鉆井液中顆粒粒度增大。當(dāng)FYZ-1的加量為0.2%時(shí)，D50由未加FYZ-1時(shí)的5.58 μm增至8.14 μm，說明FYZ-1可有效控制鉆井液中固相的分散。細(xì)微顆粒含量的降低，有利于鉆井液的固相控制及提高機(jī)械鉆速。

表3　FYZ-1加量對(duì)井漿粒度分布的影響

3　現(xiàn)場應(yīng)用

室內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，胺基抑制劑FYZ-1的加量>0.2%時(shí)即具有良好的抑制效果，當(dāng)加量>0.5%時(shí)略有起泡現(xiàn)象，影響鉆井液的黏度，因此在現(xiàn)場施工中保持FYZ-1的加量為0.2%～0.3%。鉆進(jìn)至4 900 m時(shí)開始加入FYZ-1，按5 kg/h的加量循環(huán)加入鉆井液中，共加入胺基抑制劑700 kg，加入胺基抑制劑前后鉆井液的性能見表4。胺基抑制劑與現(xiàn)場井漿具有良好的配伍性，鉆井液性能無明顯變化，中壓失水略有降低。

表4　加入胺基抑制劑前后鉆井液的性能

鉆井液中加入0.2%的胺基抑制劑和0.5%的極壓潤滑劑后，鉆速稍微加快，氣泡明顯減少，井下摩阻由660 kN降至560 kN，扭矩由45～48 kN·m降至39～42 kN·m。鉆進(jìn)至井深5 379 m，井下施工情況正常，無掉塊現(xiàn)象，通井電測(cè)、下套管順利。由于后期胺基抑制劑補(bǔ)加量較少，井深5 379 m處鉆井液增稠，分段鉆井液性能見表5。

表5　分段鉆井液性能

鄰井NP 23-P 2009井與NP 23-P 2010井均使用淡水鉆井液體系，施工至與NP 23-P 2016井同井段(東營和沙河街井段)時(shí)井壁坍塌現(xiàn)象都比較嚴(yán)重，表現(xiàn)為該井段通井困難，每次下鉆不能到底，劃眼困難，振動(dòng)篩上返出大量掉塊，井壁穩(wěn)定性較差。

應(yīng)用結(jié)果表明，胺基抑制劑FYZ-1對(duì)NP 23-P 2016井的井壁穩(wěn)定性起到較大作用，NP 23-P 2016井四開井段的中完井深5 379 m，井底位移3 792 m，創(chuàng)造了冀東油田同類井同井段位移最大紀(jì)錄。中完時(shí)由于需要確定地層情況，在井深5 377～5 379 m處潛山風(fēng)化殼地層取心，創(chuàng)造了在井斜達(dá)80°、位移3 792 m的情況下取心成功先例，同時(shí)創(chuàng)大位移水平井取心新紀(jì)錄。

4　結(jié)語

1)胺基抑制劑FYZ-1與NP 23-P 2016井現(xiàn)場鉆井液的配伍性良好，可提高鉆井液的抑制性能，F(xiàn)YZ-1的加量為0.2%時(shí)巖屑相對(duì)回收率>99.0%，并能有效抑制固相顆粒的分散。

2)胺基抑制劑FYZ-1在NP 23-P 2016井的現(xiàn)場應(yīng)用效果明顯，有效解除了井下復(fù)雜，施工正常無掉塊現(xiàn)象，通井電測(cè)、下套管順利，圓滿完成了四開鉆井施工任務(wù)，創(chuàng)造了冀東油田井底位移3 792 m的新紀(jì)錄。

3)現(xiàn)場試驗(yàn)后期雖然胺基抑制劑FYZ-1的補(bǔ)充量不足，井深5 379 m處鉆井液增稠，坂土含量升至50 g/L，但已中完，沒有發(fā)生井壁失穩(wěn)現(xiàn)象。在施工中應(yīng)保證FYZ-1的加量在有效范圍內(nèi)，以達(dá)到穩(wěn)定井壁、順利安全鉆進(jìn)的目的。

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[2]胡進(jìn)軍，鄧義成，王權(quán)偉. PDF-PLUS聚胺聚合物鉆井液在RM19井的應(yīng)用[J]. 鉆井液與完井液，2007，24(6)：36-39.

[3]屈沅治. 新型聚胺抑制劑的研究(I)-分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與合成[J]. 鉆井液與完井液，2010，24(1)：1-4.

[4]張克勤， 何綸，安淑芳，等. 國外高性能水基鉆井液介紹 [J]. 鉆井液與完井液，2007，24(3)：68-73.

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