摘 " " "要： 遼河油區(qū)冬季低溫對(duì)油基鉆井液的有機(jī)土成膠率以及流變性能會(huì)造成很大的影響，導(dǎo)致施工不順利而影響鉆井進(jìn)度。因此為滿足遼河油區(qū)冬季鉆井需求，通過篩選抗低溫油基鉆井液基礎(chǔ)油、乳化劑以及有機(jī)土，建立了新型抗低溫油基鉆井液配方：基礎(chǔ)油+4%乳化劑+CaCl2溶液+3%有機(jī) " " "土+4%CaO+3%超細(xì)碳酸鈣+3%降濾失劑+0.5%潤濕劑+重晶石。同時(shí)對(duì)其性能進(jìn)行了室內(nèi)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：新型抗低溫油基鉆井液體系在-20 ℃情況下流變性較好；靜置24 h，仍保持流動(dòng)性；具有較強(qiáng)的抗污染性能。現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明，抗低溫油基鉆井液性能穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的抗低溫能力。

關(guān) "鍵 "詞：油基鉆井液；抗低溫；流變性

中圖分類號(hào)：TE254 " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A " " "文章編號(hào)： 1004-0935（2023）04-0525-04

遼河油區(qū)包含遼河盆地內(nèi)的全部油田，是我國油氣資源富集區(qū)域之一。油基鉆井液由于其強(qiáng)抑制性、高潤滑性等諸多優(yōu)點(diǎn)，在遼河油區(qū)鉆井過程中得到廣泛的應(yīng)用[1-5]。但是由于遼河油區(qū)屬于東北地區(qū)，一年當(dāng)中從11月到次年3月歷時(shí)5個(gè)月都屬于冬季。遼寧省冬季平均氣溫為5～6 ℃，目標(biāo)區(qū)塊最低氣溫達(dá)到-32.9 ℃。而低溫對(duì)油基鉆井液的有機(jī)土成膠率以及流變性能會(huì)造成很大的影響，導(dǎo)致施工不順利而影響鉆井進(jìn)度。本文篩選抗低溫基礎(chǔ)油以及配套乳化劑和有機(jī)土，建立了抗低溫油基鉆井液體系，并順利完成S224平臺(tái)油基鉆井液冬季 " 施工[6-7]。

1 "存在的問題

1.1 "有機(jī)土成膠率低

有機(jī)土是油基鉆井液中的重要組成部分，它不僅能夠提高油基鉆井液體系的黏度以及切力，同時(shí)又能提高鉆井液的失水造壁性能，對(duì)油基鉆井液的穩(wěn)定性有著很大的影響。而有機(jī)土成膠率，是評(píng)價(jià)有機(jī)土在基礎(chǔ)油中的分散性能的唯一參數(shù)。有機(jī)土成膠率越高，油基鉆井液體系越穩(wěn)定。

圖1為兩種有機(jī)土在不同溫度下的成膠率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溫度越低，成膠率越低，當(dāng)溫度在室溫20 ℃左右時(shí)，可以達(dá)到90%以上，而在-20 ℃時(shí)就會(huì)降低到80%左右。

1.2 "鉆井液流變性

油基鉆井液的分散相主要為油，而油在低溫下會(huì)逐漸出現(xiàn)冷凝的狀態(tài)。如果溫度接近油的析蠟點(diǎn)，不僅不能很好地將有機(jī)土以及其他處理劑分散，還會(huì)產(chǎn)生一些結(jié)晶物，嚴(yán)重影響油基鉆井液的流變性能。

鉆井液的流變性能是由表觀黏度、塑性黏度、動(dòng)切力、靜切力等一系列參數(shù)來表述和定義。而油基鉆井液的黏度和切力都會(huì)隨著溫度的降低而逐漸增大，增加到一定程度會(huì)逐步喪失流動(dòng)性，甚至成為膠體。

2 "抗低溫油基鉆井液配方的確定

抗低溫油基鉆井液最主要的影響成分以基礎(chǔ)油、乳化劑以及有機(jī)土為主，本文通過室內(nèi)評(píng)價(jià)，優(yōu)選抗低溫用基礎(chǔ)油、乳化劑以及有機(jī)土，最終確定每種處理劑的加量，建立抗低溫油基鉆井液 " 配方。

2.1 "基礎(chǔ)油的確定

基礎(chǔ)油是油基鉆井液的分散相，直接關(guān)系到油基鉆井液的各種性能。本文優(yōu)選了4種不同的基礎(chǔ)油（ DBN-70、DBN-80、DBN-27、DBN-100）進(jìn)行低溫實(shí)驗(yàn)對(duì)比，考察鉆井液體系在-20 ℃時(shí)的流變性能，優(yōu)選出適合冬季施工的基礎(chǔ)油。

配方為：（油水比85∶15）基礎(chǔ)油+4%乳化 " "劑+CaCl2溶液+3%有機(jī)土+4%CaO+3%超細(xì)碳酸鈣+3%降濾失劑+0.5%潤濕劑+重晶石（ρ=1.65g·cm-3）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，以DBN-80為基礎(chǔ)油配制的鉆井液在低溫情況下流變性能最好，可流動(dòng)且黏度、切力最低。

2.2 "乳化劑的確定

油基鉆井液體系加入乳化劑之后，會(huì)形成一層界面膜，從而有效降低油基鉆井液的表面自由能，能夠使處理劑更好的在體系中分散，形成更加穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，改善鉆井液的各項(xiàng)性能。

本文優(yōu)選了4種乳化劑，分別為：TJ-1、HTL、AH-1、LHRH。在基礎(chǔ)油為DBN-80，乳化劑加量為4%的情況下，考察不同乳化劑在低溫下的性能。

配方為：（油水比85∶15）基礎(chǔ)油+4%乳化 " "劑+CaCl2溶液+3%有機(jī)土+4%CaO+3%超細(xì)碳酸鈣+3%降濾失劑+0.5%潤濕劑+重晶石（ρ=1.65g·cm-3）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鉆井液體系在加入乳化劑HTL后，流變性最佳，可流動(dòng)且黏度、切力最低。

乳化劑雖然能夠改善鉆井液的性能，但是如果加量過大會(huì)使鉆井液體系黏度變大，而加量過小，會(huì)造成油水分離，無法形成乳狀液。表3為不同加量的乳化劑HTL對(duì)鉆井液流變性的影響。

配方為：（油水比85∶15）基礎(chǔ)油+乳化劑+CaCl2溶液+3%有機(jī)土+4%CaO+3%超細(xì)碳酸鈣+3%降濾失劑+0.5%潤濕劑+重晶石（ρ=1.65 g·cm-3）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，乳化劑HTL加量在4%的情況下，鉆井液體系穩(wěn)定，無破乳、無析油。

2.3 "有機(jī)土的確定

有機(jī)土作為親油膠體，能夠直接影響油基鉆井液的流變性以及濾失性能。本文優(yōu)選了4種有機(jī)土，分別為：HK-1、AHLH、TJJY、GWDC-GEL。在基礎(chǔ)油為DBN-80、乳化劑加量為4%的情況下，考察不同有機(jī)土在低溫下的性能。

配方為：（油水比85∶15）基礎(chǔ)油+4%乳化 " "劑+CaCl2溶液+3%有機(jī)土+4%CaO+3%超細(xì)碳酸鈣+3%降濾失劑+0.5%潤濕劑+重晶石（ρ=1.65g·cm-3）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鉆井液體系在加入有機(jī)土HK-1后，流變性最佳，可流動(dòng)且黏度、切力最低。

有機(jī)土的加量對(duì)鉆井液體系的性能影響也非常大，表5為不同加量有機(jī)土對(duì)鉆井液體系流變性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，有機(jī)土加量在3%的情況下，鉆井液體系穩(wěn)定，無破乳、無析油。

2.4 "配方的建立

通過對(duì)基礎(chǔ)油、乳化劑、有機(jī)土的篩選，最終確定了油基鉆井液的配方：（油水比85∶15）基礎(chǔ)油+4%乳化劑+CaCl2溶液+3%有機(jī)土+4%CaO+3%超細(xì)碳酸鈣+3%降濾失劑+0.5%潤濕劑+重晶石（ρ=1.65 g·cm-3）。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，鉆井液體系在該配方下乳狀液體系穩(wěn)定，無析油、無破乳，流變性能良好，可 " "流動(dòng)。

3 "抗低溫油基鉆井液體系性能評(píng)價(jià)

3.1 "流變性

圖2為抗低溫油基鉆井液與柴油基鉆井液在不同溫度下的塑性黏度與動(dòng)切力對(duì)比（-20 ℃時(shí)，柴油基鉆井液Φ600超出量程，無法計(jì)算出其塑性黏度和動(dòng)切力）。

與柴油基鉆井液流變性

由圖2可以看出，抗低溫油基鉆井液在低溫條件（-20～0 ℃）下的塑性黏度、動(dòng)切力小于柴油基鉆井液。溫度大于室溫后，兩者的流變性相近，性能均能滿足現(xiàn)場正常施工要求。

3.2 "抗鹽水污染性能

本文考察了抗低溫油基鉆井液在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)鹽水污染下的性能，其中油水比為85∶15，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表7。由表7可以看出，抗低溫油基鉆井液體系具有良好的抗鹽水污染能力。

3.3 "沉降穩(wěn)定性

沉降穩(wěn)定性是油基鉆井液體系的一個(gè)重要參數(shù)，它直接關(guān)系到鉆井液體系攜帶巖屑的能力。一旦鉆井液體系沉降穩(wěn)定性不合格，那么就會(huì)導(dǎo)致鉆井液固相沉降，進(jìn)一步導(dǎo)致井下復(fù)雜事故發(fā)生。

針對(duì)上述情況，本文分別考察不同密度的鉆井液體系老化后的上下密度差，其結(jié)果見表8。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，抗低溫油基鉆井液沉降穩(wěn)定性良好，不同密度下的體系在靜置24、48 h后，其上下密度差均在0.04 g·cm-3以下。

3.4 "抑制性能

本文分別在水、抗低溫油基鉆井液以及強(qiáng)抑制鉆井液當(dāng)中，檢驗(yàn)?zāi)繕?biāo)區(qū)（遼河油區(qū)S224區(qū)塊）塊泥巖的滾動(dòng)回收率。在150 ℃滾動(dòng)16 h后，抗低溫油基鉆井液的滾動(dòng)回收率為98.1%，而水中的滾動(dòng)回收率為28.7%；強(qiáng)抑制鉆井液當(dāng)中的滾動(dòng)回收率為86.3%。結(jié)果表明，抗低溫油基鉆井液防塌抑制性良好。

4 "現(xiàn)場應(yīng)用

S224-H303井是位于S224區(qū)塊的一口特殊巖性油藏開展先導(dǎo)試驗(yàn)井，目的層為E2s42 ，三開采用油基鉆井液，與2021年12月6日開始施工，施工周期為25天。2021年12月，當(dāng)?shù)仄骄鶜鉁貫?6 ℃，最低氣溫達(dá)到-23 ℃。抗低溫油基鉆井液在施工期間性能良好，流變性可控，可流動(dòng)。

S224-H303井鉆進(jìn)過程中油基鉆井液性能如 表9所示。由表9可以看出，最高密度為1.75 g·cm-3，鉆井液具有良好的失水造壁性、流變性以及穩(wěn) " 定性。

參考文獻(xiàn)：

［1］舒福昌，向興金，史茂勇，等.白油中高成膠率有機(jī)土HMC-4的研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào)（江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)），2013，35（9）：93-98.

［2］FOSSUM P V， MOUM T K， SLETFJERDING E， et al. "Design and utilization of low solids OBM for Aasgard reservoir drilling and completion[R].SPE 107754， 2007.

［3］馮哲.抗低溫鉆井液性能的試驗(yàn)研究[D].吉林：吉林大學(xué)，2007.

［4］周靈佐.影響遼河油區(qū)鉆井速度的因素及提高機(jī)械鉆速的措施[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2018，8（8）：240-241.

［5］付超勝，楊玉海，張希勛.基于低溫條件的油基鉆井液流變特性探究[J] 鉆井液與完井液，2021，14（1）：123-124.

［6］邱正松，劉扣其，曹杰，等.油基鉆井液低溫流變特性實(shí)驗(yàn)研究[J].鉆井液與完井液，2014（3）：32-34.

［7］劉扣其，邱正松，曹杰，等.深水低溫條件下油基鉆井液流變性能實(shí)驗(yàn)研究[J] .斷塊油氣田，2014（3）：378-381.

Research and Application of Low-temperature Resistant

Oil-base Drilling Fluid in Liaohe Oil Region

HONG Wei

（GWDC Engineering Research Institute， Panjin Liaoning 124010， China）

Abstract： The low temperature of winter in Liaohe oil region has a great influence on the organic clay gelling rate and rheological property of oil-base drilling fluid， which leads to the construction failure and affects the drilling progress. In order to meet the requirements of winter drilling in Liaohe oil region， a new low-temperature resistant oil-base drilling fluid formula was established by screening the base oil，emulsifier and organic clay： base oil+4% emulsifier+CaCl2 solution+3% organic clay+4% CaO+3% filtrate reducer +0.5%wetting agent+barite. At the same time， the performance of the new low temperature resistant oil-based drilling fluid system was evaluated in laboratory. The experimental results showed that the rheology of the new low temperature resistant oil-based drilling fluid system was good at -20℃. Standing for 24 h， liquidity could be still maintained; It had strong anti-pollution performance. The application results showed that the low temperature resistant oil base drilling fluid had stable properties and strong low temperature resistance.

Key words： Oil base drilling fluid; Low-temperature resistant; Rheology