劉自明 （中海油田服務(wù)股份有限公司油化事業(yè)部，河北 燕郊065201）

郭海峰 （中海油田服務(wù)股份有限公司塘沽基地泥漿作業(yè)公司，天津300452）

BZ25－1油田是中國(guó)海洋石油重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)塊之一，自上而下鉆遇的地層包括第四系平原組，新近系明化鎮(zhèn)組、館陶組和古近系東營(yíng)組、沙河街組。該地區(qū)油氣層埋藏深，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，油層覆蓋東營(yíng)組及沙河街組，其中沙河街組為主力油層。根據(jù)地質(zhì)資料以及以往所鉆井資料顯示，BZ25－1油田沙河街組為低孔低滲儲(chǔ)層且存在異常高壓，致使沙河街組高壓層段與東營(yíng)組薄弱砂巖層位于同一井段，造成東營(yíng)組地層孔隙壓力與漏失壓力當(dāng)量密度窗口窄，難以控制泥漿相對(duì)密度，溢流漏失相繼出現(xiàn)，給鉆井施工帶來(lái)了很大的難題。其難點(diǎn)主要在于：①衰竭儲(chǔ)層高壓差下鉆完井液對(duì)低孔低滲儲(chǔ)層的損害問(wèn)題；②滲透率低、孔隙度小，毛細(xì)管壓力大，水鎖損害嚴(yán)重；③部分井φ8? in井段出現(xiàn)倒劃眼困難，井壁不穩(wěn)定、鉆井液漏失及鉆井過(guò)程中起下鉆不通暢、卡鉆等事故，鉆探難度大幅度提高。

室內(nèi)開(kāi)發(fā)了HIBDRILL鉆井液體系，該體系在BZ25－1油田二期開(kāi)發(fā)作業(yè)的7口井中成功應(yīng)用。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，該體系與一期作業(yè)相比明顯降低了鉆井液的密度，減少了漏失的發(fā)生，提高了鉆井速度，成功解決了渤中區(qū)塊沙河街組壓差卡鉆、泥頁(yè)巖垮塌以及低孔低滲儲(chǔ)層保護(hù)等復(fù)雜問(wèn)題。

1 HIBDRILL鉆井液體系作用原理

HIBDRILL鉆井液體系的基本組成包括甲酸鉀、KCl、聚合醇、降濾失劑、流型調(diào)節(jié)劑、增黏劑及油層保護(hù)劑。正常鉆進(jìn)時(shí)加入一定量的固體和液體潤(rùn)滑劑以改善體系的潤(rùn)滑性能。該鉆井液體系的特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：

1）甲酸鉀具有較強(qiáng)的防塌能力，可以在保證安全鉆進(jìn)的前提下顯著降低鉆井液的密度，可有效緩解地層孔隙壓力與漏失壓力當(dāng)量密度窗口窄的難題[1]。

2）甲酸鉀可降低鉆井液的活度，使地層水的化學(xué)位與鉆井液水相的化學(xué)位接近，降低地層與鉆井液之間水的滲透轉(zhuǎn)移，從而減少體系中水向地層的滲透。同時(shí)其高礦化度濾液避免了濾液對(duì)低孔低滲儲(chǔ)層的傷害[2，3]。

3）甲酸鉀離子能大量侵入巖屑表面的水化層，壓縮水化膜的厚度，阻止巖屑的水化膨脹分散，有利于巖屑的清除，并能適度改善巖屑或井壁的表面性能，提高體系的抑制防塌性[4]。

4）甲酸鉀與地層流體接觸不會(huì)產(chǎn)生傷害性的二次沉淀，可對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行有效保護(hù)[5]。

5）聚合醇的濁點(diǎn)效應(yīng)使其形態(tài)隨井下溫度發(fā)生變化，能在井壁、鉆屑和鉆具上形成憎水性分子膜，阻止泥頁(yè)巖水化分散，通過(guò)穩(wěn)定井壁、抑制鉆屑水化分散達(dá)到穩(wěn)定鉆井液性能、降低鉆具扭矩、保護(hù)油氣層的目的。

6）油層保護(hù)劑PF－UHIB可顯著降低油水界面張力，有效降低油流阻力，提高了低孔低滲儲(chǔ)層的返排能力，增強(qiáng)了儲(chǔ)層保護(hù)。

2 HIBDRILL鉆井液體系性能評(píng)價(jià)

室內(nèi)研究根據(jù)BZ25－1油田特點(diǎn)，構(gòu)建了HIBDRILL鉆井液體系，并對(duì)其流變性、封堵性、油層保護(hù)效果、滲透率恢復(fù)等性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。HIBDRILL鉆井液體系的基本配方如下：

海水＋0.2%NaOH＋0.25%Na2CO3＋3%～4.5%膨潤(rùn)土漿＋3%護(hù)膠劑PF－PAC－LV＋5%甲酸鉀＋1.5%～2% 褐 煤 樹(shù) 脂 PF－TEMP＋1.5% ～2% 磺 甲 基 酚 醛 樹(shù) 脂 PF－SMP－1＋2% 成 膜劑PF－LPF （H）＋2%低熒光磺化瀝青PF－DYFT＋2%乳化石蠟PF－EPF＋0.3%包被劑PF－PLH＋3%聚合醇PF－JLX－C＋0.5%油層保護(hù)劑PF－UHIB（配方中的百分?jǐn)?shù)為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）。

2.1 流變性和封堵性

表1為HIBDRILL鉆井液體系在120℃、3.5MPa條件下的流變性能和封堵性能，可以看出，密度為1.60g/cm3的HIBDRILL鉆井液體系具有良好的流變性能，具有較低的中壓濾失量和高溫高壓濾失量，表明其能夠滿足深井鉆井抗溫的需要。

表1 HIBDRILL體系的流變性和封堵性

2.2 承壓能力

將HIBDRILL鉆井液體系在120℃條件下熱滾16h，然后進(jìn)行砂床失水試驗(yàn)，評(píng)價(jià)其承壓能力，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。120℃時(shí)，壓力逐漸增加至10MPa，未穿，說(shuō)明HIBDRILL鉆井液具有良好的承壓能力，可有效提高鉆井液安全密度窗口。

2.3 油氣層保護(hù)效果

由于BZ25－1油田主力儲(chǔ)層為低孔低滲儲(chǔ)層，因此其儲(chǔ)層保護(hù)措施之一就是防止水鎖。室內(nèi)研究了HIBDRILL鉆井液體系的儲(chǔ)層保護(hù)效果，同時(shí)評(píng)價(jià)了PF－UHIB的效果，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。HIBDRILL鉆井液體系濾液具有較低的油水界面張力，同時(shí)PF－UHIB的加入能進(jìn)一步降低油水界面張力，明顯提高鉆井液體系對(duì)低孔低滲儲(chǔ)層的保護(hù)能力。

室內(nèi)采用靜態(tài)污染試驗(yàn)對(duì)HIBDRILL鉆井液體系的儲(chǔ)層保護(hù)性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果如表4所示。對(duì)于低孔低滲巖心其污染前后的滲透率恢復(fù)值分別為92.63%和89.01%，因此HIBDRILL鉆井液體系具有良好的儲(chǔ)層保護(hù)性能。

表2 HIBDRILL體系的承壓能力

表3 鉆井液濾液油水界面張力

表4 HIBDRILL鉆井液體系的儲(chǔ)層保護(hù)試驗(yàn)結(jié)果

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

HIBDRILL鉆井液體系已經(jīng)在BZ25－1油田二期開(kāi)發(fā)作業(yè)的7口井中成功應(yīng)用，其中A15井完鉆井深5060m，完成了渤海最深定向井的鉆探任務(wù)。現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果表明：①HIBDRILL鉆井液具有良好的流變和抗溫能力，A15井井底測(cè)試溫度為118℃，A17井鉆井液的最高密度為1.54g/cm3，該鉆井液流變性能穩(wěn)定，中壓濾失量和高溫高壓濾失量低，鉆進(jìn)過(guò)程中的最高泵壓為20MPa，滿足了工程需要。②平均機(jī)械鉆速比一期有顯著提高。③減少了有害固相對(duì)儲(chǔ)層的損害，其濾液與地層配伍性好，現(xiàn)場(chǎng)鉆井液含砂質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.3%，膨潤(rùn)土質(zhì)量濃度小于20g/L，滲透率恢復(fù)值在88%以上，有效地保護(hù)了油氣層。油藏投產(chǎn)效果良好，其中5口井自噴。④引進(jìn)RT101高效潤(rùn)滑劑，具有較好的潤(rùn)滑性能，避免了卡鉆風(fēng)險(xiǎn)，保證了工程正常鉆進(jìn)。⑤HIBDRILL鉆井液直接替入建立循環(huán)，無(wú)需轉(zhuǎn)化作業(yè)，維護(hù)處理簡(jiǎn)便。

3.1 現(xiàn)場(chǎng)性能穩(wěn)定

HIBDRILL鉆井液體系在7口井的應(yīng)用中，均表現(xiàn)出良好的流變性能，鉆進(jìn)過(guò)程中性能穩(wěn)定，維護(hù)量少，攜砂性能好、井眼清潔，鉆井施工順利，起下鉆順利，全井無(wú)復(fù)雜事故發(fā)生。表5為A7井的鉆井液性能變化。

表5 A7井不同井深鉆井液性能變化

3.2 提高鉆井效率

表6為HIBDRILL鉆井液體系應(yīng)用前后的鉆井機(jī)械鉆速與密度的對(duì)比，可以看出，HIBDRILL鉆井液體系應(yīng)用后機(jī)械鉆速提高，鉆井液密度降低，減少了漏失的發(fā)生，有效緩解了地層孔隙壓力與漏失壓力當(dāng)量密度窗口窄的難題。

4 結(jié)論

1）BZ25－1油田沙河街組為低孔低滲儲(chǔ)層且存在異常高壓，孔隙壓力與漏失壓力當(dāng)量密度窗口窄，給鉆井施工帶來(lái)了很大的難題。

2）室內(nèi)根據(jù) “強(qiáng)抑制、平衡濾液活度”的原則，構(gòu)建了HIBDRILL鉆井液體系，在實(shí)現(xiàn)化學(xué)防塌的同時(shí)，能有效提高地層承壓能力，降低濾液界面張力。

3）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用結(jié)果表明，與一期作業(yè)的油基鉆井液相比，HIBDRILL鉆井液體系明顯提高了鉆速，降低了使用密度，減少了漏失的發(fā)生，成功解決了BZ25－1油田沙河街組壓差卡鉆、泥頁(yè)巖垮塌以及低孔低滲儲(chǔ)層保護(hù)等復(fù)雜問(wèn)題。

表6 HIBDRILL鉆井液與油基鉆井液鉆井機(jī)械鉆速與密度的對(duì)比

[1]歐陽(yáng)偉，楊剛，賀海，等 .MEG鉆井液技術(shù)在劍門1井超長(zhǎng)小井眼段的應(yīng)用 [J].鉆井液與完井液，2009，26（6）：21～23.

[2]劉在桐 .甲酸鹽鉆井液體系研究與應(yīng)用 [A].鉆井承包商協(xié)會(huì)論文集 [C].北京：石油工業(yè)出版社，2004.78～89.

[3]陳樂(lè)亮，汪桂娟.甲酸鹽基鉆井液完井液體系綜述 [J].鉆井液與完井液，2003，20（1）：31～36.

[4]李劍，趙長(zhǎng)新，呂恩春，等 .甲酸鹽與有機(jī)鹽鉆井液基液特性研究綜述 [J].鉆井液與完井液，2011，28（4）：72～77.

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