殷 鵬

（大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司，黑龍江大慶163457）

1 概述

由于SK儲(chǔ)氣庫(kù)區(qū)塊的采氣井均已開(kāi)采20年以上，開(kāi)采井周?chē)膬?chǔ)層地層壓力系數(shù)較低，并且儲(chǔ)層埋藏較淺，巖芯物性較好，在SK儲(chǔ)氣庫(kù)先導(dǎo)試驗(yàn)井鉆井過(guò)程中，鉆井液有可能發(fā)生滲漏或漏失，對(duì)儲(chǔ)層造成損害，使儲(chǔ)層滲透率下降，從而大大降低儲(chǔ)氣庫(kù)的注采效果[1-3]。因此需要針對(duì)性選擇合適的鉆井液體系，盡可能減少鉆井液污染儲(chǔ)層和防止井漏，提高儲(chǔ)層滲透率恢復(fù)值，保證儲(chǔ)氣庫(kù)達(dá)到設(shè)計(jì)注采能力。傳統(tǒng)的油基鉆井液雖然具有較好的保護(hù)井壁穩(wěn)定性能，同時(shí)也有較大的毒性[4-5]。為此本文研發(fā)出一種環(huán)保型油基鉆井液體系，該鉆井液體系井壁穩(wěn)定性好、對(duì)儲(chǔ)層污染小，同時(shí)還兼?zhèn)淦帘螘憾滦阅?，?duì)合理建設(shè)儲(chǔ)氣庫(kù)資源具有重要的意義。

2 鉆井液體系設(shè)計(jì)

目前油基鉆井液體系多采用柴油作為基礎(chǔ)油，但柴油中芳香烴含量較高，毒性、儲(chǔ)層污染也比較嚴(yán)重[6]。為此本文選用大慶產(chǎn)重?zé)N（理化指標(biāo)為：餾程80℃～270℃；硫含量260ppm；芳烴含量6%～10%；烯烴含量2.5%～3.5%）研制的低芳香烴基礎(chǔ)油DQ-1[7]，主要組成為C12-C22烴類物質(zhì)，芳烴含量低于0.5ppm、硫含量低于0.5ppm，雜質(zhì)含量低，比重小，易揮發(fā)易降解，符合環(huán)保低毒研制要求。

油基鉆井液體系中除了基礎(chǔ)油外，還需要對(duì)有機(jī)土、乳化劑、潤(rùn)濕劑、降濾失劑四種主要組成進(jìn)行優(yōu)選。同時(shí)考慮到SK儲(chǔ)氣庫(kù)儲(chǔ)層物性較好且有微小裂縫，在體系中設(shè)計(jì)添加屏蔽暫堵劑，進(jìn)一步減小鉆井過(guò)程中體系對(duì)儲(chǔ)層的損害。

2.1 有機(jī)土優(yōu)選

選取四種有機(jī)土加入不同基礎(chǔ)油當(dāng)中，在靜置24h后，測(cè)定有機(jī)土成膠率[8]。計(jì)算公式為：膠體率＝（懸濁液總量-油析出量）/懸濁液總量×100%。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 有機(jī)土在不同基液中成膠數(shù)據(jù)

由表1可知，相同有機(jī)土在柴油、氣制油和DQ-1中的成膠性能有所不同，在DQ-1中的成膠率最高，其中有機(jī)土2號(hào)在DQ-1中的成膠率可以達(dá)到83%，因此優(yōu)選有機(jī)土2號(hào)作為環(huán)保型油基鉆井液體系用有機(jī)土。

2.2 乳化劑優(yōu)選

選取NEP-1、NEP-2、環(huán)烷酸鈣和十二烷基苯磺酸鈣，分別測(cè)定單一乳化劑、復(fù)合乳化劑的破乳電壓[9]，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2、表3。

表2 單一乳化劑實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

由表2、表3可知，復(fù)合乳化劑的乳化效果要強(qiáng)于單一乳化劑，其中NEP-1和NEP-2兩種乳化劑復(fù)合比例為1∶1時(shí)的乳化效果最好，乳狀液的破乳電壓能夠達(dá)到1210V。此時(shí)油—水界面可以形成一種復(fù)合膜，乳狀液在復(fù)雜條件下依然可以保持較高的穩(wěn)定性。因此優(yōu)選NEP-1+NEP-2（1∶1）作為環(huán)保型油基鉆井液體系用乳化劑。

表3 復(fù)合乳化劑實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.3 潤(rùn)濕劑優(yōu)選

選取ZY-1、ZY-2，分別測(cè)定10%土侵污染和10%水侵污染的鉆井液體系加入潤(rùn)濕劑后的流變性能[10-11]，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 潤(rùn)濕劑對(duì)油基鉆井液體系性能的影響（測(cè)定溫度50℃）

由表4可知，當(dāng)體系受到10%土侵污染和10%水侵污染時(shí)，僅加入0.5%的潤(rùn)濕劑就可改善鉆井液的流變性，其中ZY-1的效果更好，因此優(yōu)選ZY-1作為環(huán)保型油基鉆井液體系用潤(rùn)濕劑。

2.4 降濾失劑優(yōu)選

選取合成樹(shù)脂類I、改性樹(shù)脂類Ⅱ開(kāi)展降濾失實(shí)驗(yàn)，老化條件為160℃×16h，HTHP為160℃×3.5MPa，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。

由表5可知，在體系中分別加入降濾失劑后，可以減小鉆井液的濾失量，其中加入改性樹(shù)脂類Ⅱ的鉆井液高壓濾失量小于等于5mL，因此優(yōu)選改性樹(shù)脂類Ⅱ作為環(huán)保型油基鉆井液體系用降濾失劑。

2.5 屏蔽暫堵劑優(yōu)選

基于SK儲(chǔ)層平均孔隙半徑為5.59μm，設(shè)計(jì)屏蔽暫堵劑顆粒尺寸為6μm，選取四種屏蔽暫堵劑進(jìn)行濾失量測(cè)定[12-13]，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

由表6可知，體系中加入3%SK3的封堵效果最好，因此優(yōu)選SK3作為環(huán)保型油基鉆井液體系用屏蔽暫堵劑。結(jié)合已取得較好應(yīng)用的油基鉆井液體系，最后確定環(huán)保型油基鉆井液體系的配方為：基礎(chǔ)油（DQ-1）+有機(jī)土（1號(hào)）+2%乳化劑（NEP-1+NEP-2）+0.5%潤(rùn)濕劑（ZY-1）+5%降濾失劑Ⅱ型+3%屏蔽暫堵劑SK3+2.5%氧化鈣+25%無(wú)水氯化鈣溶液+重晶石。

表5 降濾失劑實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

表6 API失水和高溫高壓濾失量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3 室內(nèi)性能評(píng)價(jià)

選取環(huán)保型油基鉆井液、氣制油鉆井液、柴油鉆井液、鉀鹽共聚物鉆井液、低固相氯化鉀鉆井液和微泡沫鉆井液，開(kāi)展室內(nèi)儲(chǔ)層保護(hù)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，巖芯選用SK儲(chǔ)氣庫(kù)天然巖芯，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 不同體系污染后巖芯滲透率恢復(fù)值

由表7可知，對(duì)于SK儲(chǔ)氣庫(kù)天然巖芯，油基鉆井液體系對(duì)儲(chǔ)層的污染要小與水基鉆井液體系，其中注入環(huán)保型油基鉆井液體系后的巖芯滲透率恢復(fù)值最高，可達(dá)96.31%，表明該體系具有較好的儲(chǔ)層保護(hù)性能。

4 結(jié)論

（1）加入屏蔽暫堵劑SK3后，鉆井液體系濾失量由14.9mL降低至4.4mL，表明該劑可有效暫堵SK微裂縫儲(chǔ)層。

（2）優(yōu)選得到環(huán)保型油基鉆井液體系的配方為：基礎(chǔ)油（DQ-1）+有機(jī)土（1號(hào)）+2%乳化劑（NEP-1+NEP-2）+0.5%潤(rùn)濕劑（ZY-1）+5%降濾失劑Ⅱ型+3%屏蔽暫堵劑+2.5%氧化鈣+25%無(wú)水氯化鈣溶液+重晶石。

（3）對(duì)于SK儲(chǔ)氣庫(kù)天然巖芯，注入環(huán)保型油基鉆井液體系后的巖芯滲透率恢復(fù)值最高，可達(dá)96.31%，表明該體系具有較好的儲(chǔ)層保護(hù)性能。