周啟成， 梁應(yīng)紅， 單海霞， 黃 桃， 國(guó)安平， 王俊祥

（1. 中石化石油工程鉆完井液技術(shù)中心, 河南濮陽(yáng) 457001；2. 中石化中原石油工程有限公司鉆井工程技術(shù)研究院, 河南濮陽(yáng) 457001；3. 中石化中原石油工程有限公司西南鉆井分公司, 四川成都 611230）

目前，石油勘探領(lǐng)域已經(jīng)開始推進(jìn)實(shí)施綠色、低成本、可持續(xù)發(fā)展的鉆井戰(zhàn)略，作為鉆井“血液”的鉆井液，正朝著環(huán)保、高性能和低碳可循環(huán)的方向發(fā)展。這要求鉆井液不僅滿足工程需要，還要對(duì)人體、環(huán)境無(wú)影響或低傷害，廢棄鉆井液不需要處理或快速降解后便能達(dá)到環(huán)保要求，符合健康、安全、環(huán)保的要求。特別是隨著西北、西南等地區(qū)逐步勘探開發(fā)深層、超深層油氣，鉆井液體系正朝著高溫、高密度與環(huán)保方向發(fā)展，這就要求核心處理劑具備抗高溫、非增黏和綠色等性能特點(diǎn)。

目前，環(huán)保鉆井液已成為重要的發(fā)展方向[1-6]，國(guó)內(nèi)外學(xué)者相繼研發(fā)出不同類型的環(huán)保型水基鉆井液，如李林等人[7]提出以KCl和甲酸鈉為抑制劑，準(zhǔn)納米顆粒與新型Soltex、潤(rùn)滑劑復(fù)配，研制出一種強(qiáng)抑制、強(qiáng)封堵和具有良好潤(rùn)滑性的高效環(huán)保水基鉆井液；胡進(jìn)軍等人[8]以高效封堵劑、潤(rùn)滑劑、水溶抑制劑為核心處理劑，研發(fā)出環(huán)境友好型水基鉆井液GREEN-DRILL?；诖?，筆者以自主研發(fā)的系列生物質(zhì)改性處理劑為核心，進(jìn)行處理劑加量?jī)?yōu)化，并在體系中引入復(fù)合陽(yáng)離子K+、Na+和Ca2+等起協(xié)同抑制作用，使黏土顆粒處于絮凝的粗分散狀態(tài)，以此來(lái)增加體系固相容限量，提高體系抗酸根離子（碳酸根離子和碳酸氫根離子）、抗鈣和鹽水污染的能力，便于更好地控制鉆井液的流變性能，構(gòu)建出抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液體系，以解決高密度水基鉆井液抗溫性和環(huán)保性相矛盾的問(wèn)題，為綠色高效鉆井提供技術(shù)支撐。

1 生物質(zhì)處理劑研制

天然改性材料在鉆井液研制中具有廣闊的應(yīng)用空間，淀粉、纖維素、木質(zhì)素腐殖酸和植物膠等天然改性材料可以制備成降濾失劑、增黏劑、降黏劑、井壁穩(wěn)定劑和防塌劑等，用量大、用途廣，但受制于改性手段，很多天然材料的性能優(yōu)勢(shì)并未得到有效發(fā)揮，如木質(zhì)素的抗溫性等。為了解決水基鉆井液抗高溫與環(huán)保性之間的矛盾，通過(guò)生物-化學(xué)方法對(duì)木質(zhì)素、腐殖酸及植物油等天然材料進(jìn)行改性，研制出系列高性能生物質(zhì)處理劑。

1.1 降濾失劑

筆者前期以禾草類植物脫纖維素后的木渣為原料，制備出生物質(zhì)合成樹脂降濾失劑[9]。木渣雖然除去了絕大部分纖維素，但殘留的纖維素和木質(zhì)素仍是葡萄糖高聚物，聚合度高、結(jié)晶緊密，增加了水解難度。因此，首先基于黏土膠體的作用機(jī)理，以生物酶定向催化后的高活性酶解木渣為原料，添加用改性纖維素酶、漆酶和甘露聚糖酶等復(fù)合而成的酶制劑，可以溶脹纖維素，降低空間位阻；同時(shí)，漆酶更利于解除木質(zhì)素的抗性屏障，使單體之間連接的醚鍵及連接于單體側(cè)鏈上的碳鍵發(fā)生斷裂，木質(zhì)素高聚物脫水、解聚、斷鍵及組分重組，形成酚類低聚物或酚單體，得到高活性的主原料VPS-800，降解后的木質(zhì)素酚羥基含量達(dá)3.60 mmol/g；然后，利用化學(xué)聚合反應(yīng)，在主原料結(jié)構(gòu)中引入水化、吸附等基團(tuán)，制備得到生物質(zhì)合成樹脂降濾失劑LDR。

LDR可以與黏土顆粒通過(guò)靜電吸附、氫鍵和誘導(dǎo)作用吸附，對(duì)水分子產(chǎn)生極化從而形成水化層，保持適度的顆粒分布，降低水分的滲透。另外，利用木質(zhì)素自身分散性好的特點(diǎn)，可有效控制黏土的吸附，使其在高溫條件下具有很好的流變性。LDR在高密度鉆井液中黏度效應(yīng)低，可降低鉆井液高溫高壓濾失量。與磺化酚醛樹脂的線性結(jié)構(gòu)相比，LDR為體型多支狀結(jié)構(gòu)，在高溫下不易剪切斷鏈，熱穩(wěn)定性好，且生物質(zhì)材料來(lái)源廣、價(jià)格低，可以代替磺甲基酚醛樹脂，提高體系抗高溫的性能。

利用紅外分析儀對(duì)生物質(zhì)合成樹脂降濾失劑進(jìn)行分析，紅外光譜如圖1所示。

圖1 生物質(zhì)合成樹脂降濾失劑紅外光譜Fig.1 Infrared spectroscopy of filtrate reducers with biomass synthetic resin

從圖1可以看出：官能團(tuán)區(qū)4 000～1 000 cm-1是由伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的吸收帶，光譜比較簡(jiǎn)單、但具有很強(qiáng)的特征性；3 434.23 cm-1高波數(shù)一端有與折合質(zhì)量小的氫原子結(jié)合官能團(tuán)O—H鍵的伸縮振動(dòng)吸收帶，表明其含有大量酚羥基；2 500～1 700 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)吸收峰，表明其基本不存在三鍵、累積雙鍵；1 700～1 350 cm-1的低波數(shù)端出現(xiàn)2個(gè)特征峰，1 608.20 和1 478.38 cm-1為芳環(huán)骨架的骨架振動(dòng)吸收峰；在1 350～650 cm-1指紋區(qū)內(nèi)，1 187.52 cm-1為—SO32-反對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰，1 046.12 cm-1為—SO32-對(duì)稱伸縮振動(dòng)峰。由此可見，生物質(zhì)降濾失劑中存在苯環(huán)、酚羥基和—SO32-，與設(shè)計(jì)一致。

采用熱重分析儀（TGA）分析生物質(zhì)降濾失劑LDR的熱穩(wěn)定性，結(jié)果表明，生物質(zhì)降濾失劑的熱穩(wěn)定性能達(dá)到338 ℃。因此，從熱穩(wěn)定性的角度考慮，LDR具有良好的抗高溫性能。

1.2 抑制劑

為了提高抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液體系的抑制能力，保持黏土顆粒適度絮凝，從而增加體系的固相容限量，設(shè)計(jì)了生物質(zhì)抑制劑的分子結(jié)構(gòu)。以化學(xué)處理的腐殖酸為原料，通過(guò)氧化反應(yīng)釋放更多的活性基團(tuán)，在分子結(jié)構(gòu)中引入含有多個(gè)吸附基團(tuán)的季銨基陽(yáng)離子，以中和黏土表面的負(fù)電荷，從而阻止水分子與黏土接觸，達(dá)到良好的抑制性。同時(shí)，利用腐殖酸的剛性母體結(jié)構(gòu)增強(qiáng)高溫穩(wěn)定性，兼?zhèn)鋸?qiáng)抑制和抗高溫的綜合性能[10-12]，制備得到抗高溫生物質(zhì)抑制劑SW-A。

1.3 潤(rùn)滑劑

隨著川渝地區(qū)不斷向深部地層勘探開發(fā)，定向井、水平井、小井眼井和大位移井等特殊井型日益增多，鉆井對(duì)鉆井液的潤(rùn)滑性能要求越來(lái)越高。為此，以植物油為原料，在植物油分子中合理引入非極性長(zhǎng)碳鏈油性脂肪烴基、親水基及極壓抗磨劑，達(dá)到保持分子的油性、兼?zhèn)溆H水性和抗極壓性，制備出抗溫200 ℃的生物質(zhì)潤(rùn)滑劑ZYRH-1[13]。其作用機(jī)理是利用分子中的極性親水基團(tuán)，使生物質(zhì)潤(rùn)滑劑親水頭基吸附在膨潤(rùn)土晶層結(jié)構(gòu)中，外層的親油膜可以降低鉆井液體系固相間的摩擦，減小鉆井液流動(dòng)阻力和摩擦系數(shù)。此外，利用分子中氮、硫等原子的孤對(duì)電子和金屬離子的空軌道形成配位鍵產(chǎn)生的吸附作用，使生物質(zhì)潤(rùn)滑劑吸附在金屬表面形成吸附膜，起到潤(rùn)滑緩蝕防銹作用[14-15]。

2 抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液體系優(yōu)化

2.1 降濾失劑加量?jī)?yōu)化

鉆井液基漿配方為4.0%膨潤(rùn)土+4.0%評(píng)價(jià)土+2.0%～6.0%SMC+15.0%NaCl+0.3%Na2CO3，在基漿中分別加入2.0%、4.0%和6.0%的生物質(zhì)合成樹脂降濾失劑LDR，SMC與LDR按質(zhì)量比1∶1進(jìn)行復(fù)配，在200 ℃溫度下老化16 h，測(cè)試其基本性能（見表1）。從表1可以看出：隨著LDR加量增大，高溫高壓濾失量顯著降低；加入6.0%LDR后，基漿的高溫高壓濾失量降至22.8 mL，具有較好的降濾失性能，且黏度保持較低，沒(méi)有出現(xiàn)增稠現(xiàn)象。這是因?yàn)?，LDR呈多支狀結(jié)構(gòu)，可優(yōu)先吸附于黏土顆粒邊緣水化弱的地方，引入的水化基團(tuán)增加黏土表面水化膜厚度，削弱了黏土顆粒之間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，釋放自由水，從而降低鉆井液切力和黏度。因此，在200 ℃溫度下，生物質(zhì)合成樹脂降濾失劑LDR的最優(yōu)加量為6.0%。

表1 基漿加入不同量降濾失劑時(shí)的基本性能Table 1 Basic properties of drilling fluids with different dosages of filtrate reducers

2.2 抑制劑加量?jī)?yōu)化

相對(duì)抑制率是以基漿中流變參數(shù)為依據(jù)，用來(lái)評(píng)價(jià)處理劑的抑制性能。其工作原理是，黏土高溫?zé)釢L后會(huì)造漿，而抑制類處理劑可以有效抑制黏土造漿，相對(duì)抑制率越高，說(shuō)明抑制性能越好。采用六速旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)定鈉膨潤(rùn)土基漿加入不同量的生物質(zhì)抑制劑SW-A前后100 r/min下的讀數(shù)，計(jì)算抑制劑對(duì)鈉膨潤(rùn)土基漿的相對(duì)抑制率，結(jié)果見表2。

表2 鈉膨潤(rùn)土基漿加入不同量抑制劑時(shí)的抑制性能Table 2 Inhibition properties of sodium bentonite drilling fluids with different dosages of inhibitors

從表2可以看出：隨著SW-A加量增大，相對(duì)抑制率也在逐漸增大；SW-A加量為0.5%時(shí)，相對(duì)抑制率達(dá)到93.2%，具有較好的抑制能力，且表現(xiàn)出抗溫能力強(qiáng)的特點(diǎn)；繼續(xù)增大加量，相對(duì)抑制率增加緩慢。因此，在200 ℃溫度下，SW-A的最優(yōu)加量為0.5%。鈉膨潤(rùn)土基漿的配方為10.0%膨潤(rùn)土（渤鉆）+0.3%Na2CO3。

2.3 潤(rùn)滑劑加量?jī)?yōu)化

采用OFI極壓潤(rùn)滑性測(cè)定儀測(cè)定基漿中加入不同量生物質(zhì)潤(rùn)滑劑老化后的極壓潤(rùn)滑系數(shù)，結(jié)果見表3?；鶟{配方為5.0%膨潤(rùn)土+0.2%Na2CO3+36.0%NaCl，老化條件是在200 ℃溫度下滾動(dòng)16 h。

表3 基漿加入不同量潤(rùn)滑劑時(shí)的潤(rùn)滑性能Table 3 Lubricating properties of drilling fluids with different lubricant contents

由表3可知：生物質(zhì)潤(rùn)滑劑具有良好的潤(rùn)滑性，基漿加入0.5%潤(rùn)滑劑時(shí)，潤(rùn)滑系數(shù)減小率達(dá)80.71%；潤(rùn)滑劑加量大于1.0%時(shí)，潤(rùn)滑系數(shù)減小率大于90.82%。因此，在200 ℃溫度下，生物質(zhì)潤(rùn)滑劑的最優(yōu)加量為1.0%。

2.4 抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液體系配方

通過(guò)優(yōu)化關(guān)鍵處理劑加量和評(píng)價(jià)處理劑間的配伍性，構(gòu)建了抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液體系配方：1.0%～2.0%膨潤(rùn)土+4.0%～6.0%LDR（降濾失劑）+3.0%～4.0%KJ-4（褐煤樹脂）+3.0%～4.0%HA（多元樹脂）+3.0%～5.0%FT-1（封堵劑）+0.3%～0.5%SW-A（抑制劑）+5.0%～8.0%KCl+0.3%～0.5%CaCl2+5.0%～25.0%NaCl+0.5%～1.0%ZYRH-1（潤(rùn)滑劑）+0.5%～0.8%NaOH+重晶石粉。

3 生物質(zhì)鉆井液性能評(píng)價(jià)

按照抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液體系配方配制鉆井液，評(píng)價(jià)其抗溫性、不同密度下的流變性、抑制性、潤(rùn)滑性、環(huán)保性及抗鈣污染等性能。

3.1 抗溫性

按照上述配方，配制密度為2.10 kg/L的抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液，在不同溫度下老化16 h后測(cè)其基本性能，其中高溫高壓濾失量測(cè)試溫度與老化溫度相同，結(jié)果見表4。從表4可以看出，在不同溫度條件下，抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液均具有良好的流變性能，隨著老化溫度升高，高溫高壓濾失量有略微增大的趨勢(shì)，但依然在14 mL以內(nèi)，說(shuō)明其在120～200 ℃溫度下性能穩(wěn)定，可以抗溫200 ℃，具有良好的抗溫穩(wěn)定性。

表4 不同溫度下抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液的基本性能Table 4 Basic properties of high-temperature resistant and high-density biomass drilling fluids at different temperatures

3.2 不同密度下的流變性

配制密度分別為1.80，2.10和2.40 kg/L的抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液，在200 ℃溫度下老化16 h后測(cè)其流變性，結(jié)果見表5。

表5 不同密度抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液的基本性能Table 5 Basic properties of high-temperature resistant and high-density biomass drilling fluids with different densities

從表5可以看出，隨著密度增大，鉆井液的黏度和切力也隨之增大，但依然具有很好的流變性。這主要是因?yàn)樯镔|(zhì)合成樹脂降濾失劑LDR具有特殊的支狀結(jié)構(gòu)，可以多點(diǎn)吸附，吸附性和護(hù)膠能力強(qiáng)，形成的濾餅更為致密；且木質(zhì)素本身具有分散作用，在高密度鉆井液中可以起到調(diào)節(jié)流性的作用，選配不同粒徑封堵材料協(xié)同控制高溫高壓濾失量可使其保持在合理范圍內(nèi)，說(shuō)明該鉆井液體系在高密度條件下性能穩(wěn)定。

3.3 抑制性

選取川南瀘州區(qū)塊飛仙關(guān)組泥巖鉆屑，進(jìn)行熱滾動(dòng)回收率試驗(yàn)和線性膨脹試驗(yàn)，考察抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液對(duì)泥頁(yè)巖的抑制性能。按上述配方配制鉆井液，以清水為測(cè)試基準(zhǔn)液，試驗(yàn)條件為在120 ℃溫度下老化16 h。試驗(yàn)結(jié)果表明，鉆屑在清水和抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液中的線性膨脹率分別為22.6%和2.8%，熱滾動(dòng)回收率分別為25.9%和94.3%。鉆屑在抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液中的滾動(dòng)回收率大于90.0%，線膨脹率比在清水中降低87.4%，說(shuō)明在生物質(zhì)抑制劑SW-A與復(fù)合鹽協(xié)同作用下，可有效壓縮黏土顆粒表面的擴(kuò)散雙電子層，使水化膜變薄，造成黏土分散度下降，起到抑制作用。

3.4 潤(rùn)滑性

在密度為1.20～2.40 kg/L的抗高溫生物質(zhì)鉆井液中加入1.0%ZYRH-1，在200 ℃下老化16 h，測(cè)定其老化前后的極壓潤(rùn)滑系數(shù)，結(jié)果見圖2。

圖2 不同密度抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液的潤(rùn)滑系數(shù)Fig.2 Lubrication coefficient of high-temperature resistant and high-density biomass drilling fluids with different densities

從圖2可以看出，隨著抗高溫生物質(zhì)鉆井液密度增大，其極壓潤(rùn)滑系數(shù)逐漸升高；鉆井液密度為2.40 kg/L時(shí)，極壓潤(rùn)滑系數(shù)由0.307降至0.128，潤(rùn)滑系數(shù)減小率仍達(dá)62.2%。分析認(rèn)為，加入生物質(zhì)潤(rùn)滑劑后，其中的膠質(zhì)和極性基團(tuán)參與濾餅形成，飽和烷基丁醚分散在鉆井液中形成油膜，從而使鉆井液保持顯著的潤(rùn)滑性能，可以滿足大位移井、長(zhǎng)裸眼段和小井眼鉆井施工時(shí)的降摩減阻要求。

3.5 環(huán)保性

考察關(guān)鍵處理劑及抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液的生物毒性EC50和生物可降解性，結(jié)果見表6。根據(jù)《水溶性鉆井液化學(xué)劑生物毒性檢驗(yàn)：發(fā)光細(xì)菌法》（Q/SH 0687—2016）、《水溶性油田化學(xué)劑環(huán)境保護(hù)技術(shù)要求》（SY/T 6787—2010）對(duì)生物毒性、生物可降解性進(jìn)行分級(jí)判定，抗高溫生物質(zhì)鉆井液無(wú)毒，易降解，可以降低鉆屑后處理難度，減少混凝劑和氧化劑的加量。

表6 抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液環(huán)保性能測(cè)試結(jié)果Table 6 Test results of environmental protection performance of high-temperature resistant and high-density biomass drilling fluids

3.6 抗鈣污染能力

川渝地區(qū)碳酸鹽巖地層含有大量CO2，揭開須家河組以下氣層時(shí)會(huì)遇到不同程度的酸根離子污染，水基鉆井液受酸根離子污染后會(huì)導(dǎo)致黏切濾失量上升、抗溫性能下降，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)急劇增稠的情況，通常加入氯化鈣或氧化鈣，以消除酸根帶來(lái)的污染。配制密度為2.10 kg/L的抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液，加入不同量氯化鈣后，在180 ℃溫度下老化16 h后測(cè)試其基本性能，考察抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液抗氯化鈣的能力（其中高溫高壓濾失量測(cè)定溫度與老化溫度一致），測(cè)試結(jié)果見表7。從表7可以看出：少量鈣離子對(duì)抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液黏度和高溫高壓濾失量的影響較小；隨著鈣離子含量增大，該鉆井液的切力逐漸增大，特別是終切力增幅較大；CaCl2加量為1.0%時(shí)，該鉆井液依然具有很好的流變性能，說(shuō)明抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液具有較強(qiáng)的抗鈣污染能力。

表7 不同鈣離子加量下的抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液性能Table 7 Performance of high-temperature resistant and high-density biomass drilling fluids with different calcium ion dosages

性能評(píng)價(jià)結(jié)果表明，抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液體系抗1.0%CaCl2污染，巖屑滾動(dòng)回收率達(dá)94.3%，潤(rùn)滑系數(shù)≤0.128，生物毒性EC50為89 230 mg/L，具有流動(dòng)性能良好、濾失量低和抗污染能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

4 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液體系在川渝地區(qū)8口井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，應(yīng)用井包括定向井、大位移井和直井等，密度最高達(dá)2.55 kg/L，地層溫度最高達(dá)183 ℃。應(yīng)用效果表明，該體系具有良好的流變性和抗溫性能，抑制防塌能力強(qiáng)，潤(rùn)滑性好，起下鉆通暢，電測(cè)均順利到底。下面以川南X-1井為例分析其應(yīng)用效果。

川南X-1井是部署在川南低陡構(gòu)造帶先鋒向斜的一口預(yù)探定向井，主要目的層為下二疊統(tǒng)茅口組，應(yīng)用井段主要鉆遇地層為飛仙關(guān)組、長(zhǎng)興組、龍?zhí)督M和茅口組等，巖性以泥質(zhì)灰?guī)r和含灰白云巖為主，井底最高溫度140 ℃，完鉆井深4 255 m。

4.1 技術(shù)措施

開鉆前，新漿與老漿按體積比2∶1進(jìn)行轉(zhuǎn)化配制，新漿配方為3.0%LDR+3.0%KJ-4+3.0%HA+3.0%FT-1+0.3%CaCl2+7.0%KCl+13.0%NaCl+0.5%NaOH；為了減少體系中固相含量，采用密度為4.30 kg/L的重晶石粉進(jìn)行加重；加強(qiáng)固控設(shè)備使用，振動(dòng)篩更換成240/260目的篩布，鉆進(jìn)期間不定期使用離心機(jī)清除劣質(zhì)固相，保持低密度固相含量不大于8%。

鉆進(jìn)過(guò)程中強(qiáng)化多元協(xié)同抑制防塌，在體系中加入復(fù)合鹽KCl和NaCl，提高鉆井液礦化度、降低濾液水活度，Cl-含量控制在100 000～120 000 mg/L，補(bǔ)充生物質(zhì)抑制劑SW-A，同時(shí)加入聚合鋁鹽強(qiáng)化鉆井液的化學(xué)固壁性能，進(jìn)一步提高體系的抑制防塌能力。

鉆至長(zhǎng)興組時(shí)，為了防止碳酸根離子、碳酸氫根離子及硫化氫污染，鉆井液中的Ca2+含量保持在300～600 mg/L，其pH值保持在11，勤監(jiān)測(cè)鉆井液性能，及時(shí)根據(jù)情況補(bǔ)充除硫劑。維護(hù)鉆井液具有良好的濾失造壁性，加入對(duì)鉆井液黏度效應(yīng)低的LDR、KJ-4和HA，復(fù)配封堵劑磺化瀝青FT-1，改善濾餅質(zhì)量，提高體系抗溫性能，高溫高壓濾失量控制在10 mL以內(nèi)，保證濾餅薄而致密，光滑有韌性。加強(qiáng)井下摩阻扭矩的監(jiān)測(cè)記錄及對(duì)比，根據(jù)工況及時(shí)補(bǔ)充生物質(zhì)潤(rùn)滑劑，提高鉆井液的潤(rùn)滑性。完井作業(yè)過(guò)程中添加玻璃微珠、石墨粉進(jìn)行協(xié)同潤(rùn)滑，保證電測(cè)和下套管順利進(jìn)行。

4.2 應(yīng)用效果

四開采用抗高溫生物質(zhì)鉆井液體系，施工井段3 937～4 255 m，鉆至井深4 041 m（茅口組）時(shí)，全烴值最高達(dá)98.62%，油氣上竄速度121.6 m/h，酸根離子總含量達(dá)18 831 mg/L（CO32-為6 302 mg/L，HCO3-為12 529 mg/L），鈣離子含量由600 mg/L降至0 mg/L，判斷井漿受到二氧化碳嚴(yán)重污染，鉆井液中包含大量細(xì)泡，無(wú)法消除，導(dǎo)致鉆井泵上水困難。

為了控制高密度鉆井液的流變性能，消除碳酸根和碳酸氫根的污染，現(xiàn)場(chǎng)按循環(huán)周滴加氯化鈣和燒堿溶液，將pH值控制在11；在循環(huán)漿中協(xié)同加入生物樹脂LDR、褐煤樹脂KJ-4和磺化單寧SMT，提高體系的抗污染能力，防止因氯化鈣絮凝導(dǎo)致鉆井液局部增稠；同時(shí)Cl-1保持在120 000 mg/L，強(qiáng)化鉆井液抑制性。每次起鉆前，在緩沖槽處滴加消泡劑，保持進(jìn)出口密度差不大于0.02 kg/L，將鉆井液密度調(diào)整均勻后再起鉆；下鉆后返出的井底污染鉆井液回收至空罐進(jìn)行地面處理。循環(huán)漿漏斗黏度由85 s降至60 s，終切力由33 Pa降至14 Pa，黏切恢復(fù)正常。膠液維護(hù)采用復(fù)合鹽水加重漿，減少重晶石的用量，更有利于高密度鉆井液流性的控制，具體配方為清水+2.0%LDR+1.0%SMT+2.0%HA+ 2.0%KJ-4+2.0%FT-1+1.0%ZYRH+5.0%KCl+12.0%NaCl+0.2%NaOH。鉆井過(guò)程中鉆井液性能穩(wěn)定，井筒內(nèi)重晶石無(wú)沉降現(xiàn)象，順利完成茅口組5次取心任務(wù)，取心進(jìn)尺37.50 m，巖心收獲率100%，電測(cè)一次成功，平均井徑擴(kuò)大率3.64%。

5 結(jié) 論

1）生物質(zhì)材料原料來(lái)源廣、價(jià)格低，利用其改性制備的抗高溫生物質(zhì)降濾失劑LDR、生物質(zhì)抑制劑SW-A和生物質(zhì)潤(rùn)滑劑ZYRH-1抗溫能力強(qiáng)，環(huán)保優(yōu)勢(shì)突出，可以滿足深井、高密度井和高溫井的勘探需求。

2）以自主研發(fā)材料為核心構(gòu)建的抗高溫高密度生物質(zhì)鉆井液體系在川渝地區(qū)成功應(yīng)用，表明該體系具有較好的流變性、抑制防塌性和潤(rùn)滑防卡性等性能，解決了二氧化碳持續(xù)污染導(dǎo)致的流變性變差、氣泡增多等難題。