陳 晨，陳 波，付順龍，陳忠華，譚梟麒，王 薦

（1.中海油服油田化學(xué)事業(yè)部上海作業(yè)公司，上海 200335；2.湖北省油田化學(xué)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院，湖北荊州 434000）

東海油氣田具有十分巨大的勘探開(kāi)發(fā)潛力[1，2]，但是在花崗組儲(chǔ)層段的鉆井過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)生起下鉆遇阻，劃眼困難，憋泵憋頂驅(qū)現(xiàn)象[3-5]，影響了安全鉆進(jìn)，推高了開(kāi)發(fā)成本[6]。同時(shí)，由于儲(chǔ)層低孔低滲的特點(diǎn)，儲(chǔ)層發(fā)現(xiàn)困難，且極易受鉆井液污染導(dǎo)致產(chǎn)量降低[7-9]。因此，有針對(duì)性的研發(fā)一套鉆井液體系，提高鉆井效率，減少井下復(fù)雜情況的發(fā)生，保護(hù)儲(chǔ)層，釋放油氣產(chǎn)能，對(duì)東海油氣田的快速高效開(kāi)發(fā)，具有十分重要的意義。

1 技術(shù)難點(diǎn)分析

通過(guò)調(diào)研鄰井鉆井資料及試油試氣結(jié)果，M7 井的鉆井技術(shù)難點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：

1.1 花崗組中下部井段泥巖水化嚴(yán)重

在鉆入花崗組中下部井段時(shí)，鉆井液黏切上漲明顯，在短時(shí)間內(nèi)漏斗黏度由49 s 上漲至58 s，PV 上漲10 mPa·s，表明H3 井段泥巖極易水化，造成鉆井液般土含量上升，黏切上漲。鉆井液性能不佳會(huì)進(jìn)一步誘發(fā)井下復(fù)雜情況的發(fā)生。

1.2 起下鉆遇阻

鄰井主要復(fù)雜情況為起下鉆遇阻，深度為4 100～4 261 m 井段多次出現(xiàn)劃眼困難，憋泵憋頂驅(qū)。劃眼過(guò)程中，砂巖段劃眼相對(duì)較好，劃眼困難多數(shù)發(fā)生在泥巖段，由鉆具和鉆頭剮蹭返出小的泥巖薄片，棱角分明，質(zhì)地偏硬，且扎手。

1.3 儲(chǔ)層保護(hù)

根據(jù)井壁取心結(jié)果，儲(chǔ)層段孔隙度范圍10.9%～15.3%，滲透率范圍7.4～13.7 mD；根據(jù)測(cè)井解釋結(jié)果，儲(chǔ)層段孔隙度范圍10.6%～14.8%，滲透率3.0～13.4 mD。測(cè)試結(jié)果均表明儲(chǔ)層屬于低孔低滲儲(chǔ)層，易受外來(lái)流體污染導(dǎo)致儲(chǔ)層傷害。

2 室內(nèi)研究

2.1 復(fù)雜情況分析

針對(duì)鄰井出現(xiàn)的復(fù)雜情況，對(duì)花崗組的巖屑進(jìn)行測(cè)試化驗(yàn)分析。

2.1.1 陽(yáng)離子交換容量 對(duì)鄰井花崗組巖屑進(jìn)行了黏礦分析和CEC 測(cè)試（見(jiàn)表1），花港組泥巖黏土礦物含量較高超過(guò)40%，且以伊蒙混層礦物為主，混層比超過(guò)50%，且陽(yáng)離子交換容量大，由于巖石陽(yáng)離子交換容量越大，其帶負(fù)電量越多，水化膨脹分散能力越強(qiáng)[10]，因此花港組地層泥巖具有較強(qiáng)的水化分散性，造漿性強(qiáng)，實(shí)鉆過(guò)程中容易造成泥漿黏切上升，般土含量上升顯著。

表1 巖屑黏土礦物分析及CEC 測(cè)試

2.1.2 巖心對(duì)K+的敏感性 為了控制黏土水化，提高鉆井液的抑制性，通常在鉆井液中加入K+以降低鉆井液的水化分散程度，但是，通過(guò)對(duì)比鉆井液中不同K+濃度下巖心的強(qiáng)度變化情況（見(jiàn)表2），可以看出隨著KCl 量的增加，巖石浸泡后強(qiáng)度逐漸增大，但在3%加量以下強(qiáng)度上升幅度較小，而超過(guò)3%以后，巖石浸泡強(qiáng)度上升較顯著，這就使得現(xiàn)場(chǎng)井壁變得更“硬”，同時(shí)在軌跡不好或狗腿度較大的地方造成鉆具通過(guò)困難。

表2 不同KCl 加量下巖心浸泡后強(qiáng)度變化

2.2 技術(shù)對(duì)策

根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜情況的分析，在M7 鉆井過(guò)程中，在鉆井液上采取以下技術(shù)對(duì)策，以滿足安全快速鉆井的工程需要和提高鉆井過(guò)程中的儲(chǔ)層保護(hù)效果。

2.2.1 提高鉆井液包被性 通過(guò)將包被劑的加量提高至0.5%～0.8%（見(jiàn)表3），對(duì)體系流變影響不大，且熱滾回收率達(dá)到90%以上，具有較強(qiáng)的抑制包被性，控制泥巖的水化分散。

表3 不同包被劑加量下滾動(dòng)回收率變化

2.2.2 調(diào)整鉆井液抑制性 通過(guò)采用鍵合劑HBA 與NaCl 配合使用的方式，調(diào)整鉆井液的抑制性（見(jiàn)表4），使鉆井液由使用KCl 通過(guò)“鑲嵌作用”產(chǎn)生的“硬抑制”轉(zhuǎn)變?yōu)殒I合劑與金屬離子協(xié)同控制的“軟抑制”，使體系滾動(dòng)回收率保持在90%以上的同時(shí)，井壁不硬化，便于鉆井過(guò)程中起下鉆。

表4 不同抑制劑加量下滾動(dòng)回收率變化

2.2.3 增強(qiáng)鉆井液封堵性 針對(duì)儲(chǔ)層低孔低滲的特點(diǎn)，采用微納米封堵劑PF-HGW 與PF-HSM 進(jìn)行封堵，同時(shí)，通過(guò)測(cè)試不同封堵劑之間的級(jí)配關(guān)系（見(jiàn)表5），發(fā)現(xiàn)封堵劑PF-LPF 與微納米封堵劑配伍性良好，有助于控制鉆井液體系的濾失量。

表5 不同封堵劑加量下鉆井液濾失量變化

2.2.4 處理劑協(xié)同作用，形成反滲透效果 反滲透鉆井液體系通過(guò)借鑒油基鉆井液封堵、活度平衡原理[11，12]，使鉆井液具有反滲透功能。該技術(shù)應(yīng)用了微納米級(jí)封堵材料膠束劑HSM 和固壁劑HGW 對(duì)泥巖微納米級(jí)孔喉進(jìn)行有效封堵，建立滲透屏障；應(yīng)用鍵合劑HBA產(chǎn)生反向滲透壓差，配合NaCl 調(diào)節(jié)鉆井液的活度，平衡液柱壓差和毛管壓力，阻止水向地層傳遞，阻止濾液的侵入[13]。通過(guò)定量控制井下滲透壓差來(lái)平衡鉆井液與井壁地層的水驅(qū)動(dòng)力，控制水流方向，阻止水和鉆井液進(jìn)入泥頁(yè)巖以及井壁地層，達(dá)到井壁穩(wěn)定和儲(chǔ)層保護(hù)的目的（見(jiàn)圖1）。

圖1 反滲透鉆井液作用機(jī)理

2.3 體系構(gòu)建

通過(guò)室內(nèi)評(píng)價(jià)優(yōu)化，確定反滲透鉆井液配方為：3%海水般土+0.15%Na2CO3+0.3%NaOH+0.5%LVPAC+0.8%PF-PLUS+2%PF-SMP-HT+2%PF-LPF+2%PF-HGW+2%PF-HSM+8%PF-HBA+15%NaCl+2%PFLUBE168，重晶石加重至1.4SG。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

根據(jù)室內(nèi)研究所形成的反滲透鉆井液體系在M7井成功應(yīng)用，在應(yīng)用過(guò)程中，反滲透鉆井液體系顯示出了以下特點(diǎn)：

3.1 鉆井液性能穩(wěn)定

在鉆井過(guò)程中，反滲透鉆井液保持了穩(wěn)定塑性黏度（見(jiàn)圖2），說(shuō)明鉆井液流變性易于調(diào)控，受鉆屑污染影響小，具有較強(qiáng)的抑制性能。

圖2 M7 井311.15 mm 井段鉆井液性能曲線

3.2 抑制性強(qiáng)，攜砂能力好

反滲透鉆井液采用0.8%PF-PLUS、8%鍵合劑PFHBA 和15%NaCl 進(jìn)一步提高了體系的抑制能力，鉆遇泥巖時(shí)，鉆屑成型；同時(shí)增強(qiáng)了鉆井液攜砂能力，鉆井過(guò)程中動(dòng)塑比、低剪切速率值合理，應(yīng)用井段動(dòng)塑比在0.35 以上，攜巖能力強(qiáng)，井眼清潔，返砂情況良好（見(jiàn)圖3）。

圖3 M7 井3 580 m 返砂情況

3.3 井壁穩(wěn)定效果突出

使用鍵合劑與NaCl 的“軟抑制”，降低KCl 加量，控制K+濃度在0.5%以下，配合鍵合水技術(shù)，減緩了地層巖石的深部水化膨脹，提高了井壁穩(wěn)定性。井眼清潔，一次下鉆到底。鉆井期間進(jìn)行七次起鉆均能實(shí)現(xiàn)直提，體現(xiàn)出優(yōu)異的井壁穩(wěn)定性和井眼清潔能力，套管一次順利下到位。

3.4 井下復(fù)雜情況少，鉆井時(shí)效大幅提高

通過(guò)配方優(yōu)化，優(yōu)化KCl 加量，減少了因鉀離子的鑲嵌抑制導(dǎo)致的井壁硬化問(wèn)題，通過(guò)鍵合劑技術(shù)微納米封堵技術(shù)，以及活度調(diào)節(jié)技術(shù)，使得泥漿的抑制性進(jìn)一步提高，井徑規(guī)則且井壁穩(wěn)定，起下鉆作業(yè)順利，起下鉆時(shí)效顯著提高。本井311.15 mm 井段起下鉆劃眼時(shí)間僅為21 h，比1-1 區(qū)塊前期已鉆井的劃眼時(shí)間大幅減少，與劃眼時(shí)間最少的M9 井相比，劃眼時(shí)間減少57.8%（見(jiàn)圖4），且起鉆效率提高達(dá)到1 倍以上，大幅提高了鉆井時(shí)效。

圖4 M7 井與鄰井起下鉆劃眼時(shí)效對(duì)比

3.5 儲(chǔ)層保護(hù)效果顯著

鉆進(jìn)中儲(chǔ)層段氣測(cè)顯示活躍，最大限度解放油氣藏，在H4 地層又評(píng)價(jià)確定出新的數(shù)十米油氣層，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)發(fā)現(xiàn)的要求。

M7 井在投產(chǎn)產(chǎn)量為配產(chǎn)的3 倍，且采用不同工作制度后，油壓穩(wěn)定，這表明反滲透體系儲(chǔ)層保護(hù)效果顯著，能夠最大限度保障油氣流動(dòng)通道的順暢，有效解放油氣藏，大幅提高油氣井產(chǎn)量。

4 結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)花崗組黏土礦物特點(diǎn)進(jìn)行分析，優(yōu)化鉆井液包被抑制性能，將K+鑲嵌作用的“硬抑制”轉(zhuǎn)變?yōu)殒I合劑和鹽協(xié)同作用的“軟抑制”，在滿足抑制效果的前提下降低鉆井液中K+含量，防止井壁過(guò)度硬化。

（2）借鑒油基泥漿油基鉆井液活度平衡和半透膜理論，形成微納米封堵和鍵合水技術(shù)，使水基鉆井液具有類似油基鉆井液的反滲透能力。

（3）反滲透鉆井液體系在M7 井成功應(yīng)用，在鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆井液流變性能穩(wěn)定，抑制性強(qiáng)，攜砂能力好，井壁穩(wěn)定，井下復(fù)雜情況少，七次起鉆均實(shí)現(xiàn)直提，起鉆效率提高達(dá)到1 倍以上，大幅提高了鉆井時(shí)效；投產(chǎn)初期產(chǎn)氣量達(dá)配產(chǎn)3 倍以上，能夠有效釋放油氣井產(chǎn)能，滿足東海油氣田勘探開(kāi)發(fā)需要。