新型強(qiáng)抑制防塌鉆井液技術(shù)在萊州灣地區(qū)應(yīng)用

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1、新型強(qiáng)抑制防塌鉆井液技術(shù)在萊州灣地區(qū)應(yīng)用　　摘要：針對勝利油田萊州灣地區(qū)上部地層成巖性差，易發(fā)生粘卡、縮徑，下部地層沙河街組存在硬脆性泥頁巖剝落掉塊等問題，研制出了強(qiáng)抑制防塌鉆井液體系。試驗(yàn)表明，該體系抑制能力強(qiáng)，性能穩(wěn)定，可以減少油層污染，防塌效果明顯且利于環(huán)保?，F(xiàn)場應(yīng)用表明，該鉆井液成本較低，具有懸浮攜巖能力好、抑制性強(qiáng)、防卡潤滑性能好等特點(diǎn)，能有效地防止硬脆性泥頁巖坍塌。關(guān)鍵詞：強(qiáng)抑制防塌鉆井液有機(jī)胺勝利油田萊州灣地區(qū)沙河街組地層以往采用聚磺鉆井液體系，存在著嚴(yán)重的井眼失穩(wěn)問題，在鉆進(jìn)過程中經(jīng)常發(fā)生起鉆遇卡、下鉆遇阻，大段劃眼等復(fù)雜情況，嚴(yán)重地影響了井下安全、鉆

2、井速度和井身質(zhì)量。針對以上情況，研制了新型強(qiáng)抑制鉆井液體系，并在萊873井等4口井得到了成功的應(yīng)用。一、勝利油田萊州灣地區(qū)復(fù)雜泥巖地層井壁穩(wěn)定機(jī)理研究1.水化膨脹實(shí)驗(yàn)萊州灣地區(qū)沙河街組泥巖的膨脹性膨脹率在7.76%～9.29%之間，具有較強(qiáng)的水化膨脹性能。2.水化分散實(shí)驗(yàn)5萊州灣地區(qū)沙河街組泥巖回收率在26.51%～30.4%之間，具有較強(qiáng)的水化分散性能。萊州灣地區(qū)沙河街組泥巖以伊/蒙混層或伊利石為主的硬脆性泥頁巖，發(fā)育有微裂縫，部分地層水化性較強(qiáng)，濾液沿地層微裂隙侵入地層深部，優(yōu)先引起泥頁巖的局部水化，產(chǎn)生較大的水化膨脹壓力（水化應(yīng)力），使泥巖微觀界面間的力學(xué)作用失

3、去平衡，宏觀上可導(dǎo)致井壁掉塊坍塌。3.“多元協(xié)同”鉆井液防塌技術(shù)對策[6，7]基于以上井壁失穩(wěn)機(jī)理研究分析，提出了“物理化學(xué)封堵/固結(jié)井壁—抑制表面水化—合理密度有效應(yīng)力支撐井壁”為重點(diǎn)的“多元協(xié)同”鉆井液防塌技術(shù)對策。強(qiáng)調(diào)以“物理化學(xué)封堵/固結(jié)井壁”為首位，最大程度地阻緩孔隙壓力傳遞和濾液侵入，這也是提高井下液柱壓力對井壁實(shí)施有效力學(xué)支撐作用的前提條件；同時也要注重對泥頁巖表面水化作用的抑制，最大程度低地降低泥巖水化應(yīng)力（短程水化膜斥力），實(shí)施對泥頁巖水化效應(yīng)的根本性控制。二、萊州灣地區(qū)強(qiáng)抑制防塌鉆井液配方優(yōu)化研究1.萊州灣地區(qū)強(qiáng)抑制防塌鉆井液體系優(yōu)化通過體系配伍性

4、實(shí)驗(yàn)，測試實(shí)驗(yàn)漿120℃/16h老化前后的流變性、濾失性及潤滑性，綜合對比優(yōu)選出綜合性能較好的萊州灣地區(qū)強(qiáng)抑制防塌鉆井液體系配方，組成如下：5配方：4.0%膨潤土+1.0%WAN+0.3%PAM+4%SMP-2+3%FL101+2.5%FDF-1+2～3%超細(xì)碳酸鈣2.萊州灣地區(qū)強(qiáng)抑制防塌鉆井液性能綜合評價2.1潤滑性評價利用極壓潤滑儀，實(shí)驗(yàn)測得萊州灣地區(qū)強(qiáng)抑制防塌鉆井液配方的老化前后摩阻系數(shù)分別為0.168和0.062，說明萊州灣地區(qū)強(qiáng)抑制鉆井液配方具有優(yōu)良的潤滑性。2.2抑制防塌性能評價分散實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，配方的頁巖回收率達(dá)85.33%，比清水30.4%提高了50%

5、以上說明萊州灣地區(qū)強(qiáng)抑制防塌鉆井液配方具有優(yōu)良的抑制防塌性能。膨脹實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，配方的最大膨脹率為2.52%，比清水水的降低了很多，說明萊州灣地區(qū)強(qiáng)抑制防塌鉆井液配具有優(yōu)良的抑制水化膨脹能力。2.3封堵性能評價實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，萊州灣地區(qū)強(qiáng)抑制防塌鉆井液配方的砂床侵入深度很小，說明其具有優(yōu)良的封堵性。5漏失實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對于200μm模擬裂縫，當(dāng)實(shí)驗(yàn)壓力達(dá)到最大的4MPa時也沒有漏失，可完全封住200μm裂縫；對于400μm模擬裂縫，壓力較小時漏失量很小，隨著壓力增大，漏失量增大，當(dāng)壓力達(dá)到4MPa時，濾失量僅為5mL，表明配方的承壓能力達(dá)到4MPa。裂縫封堵實(shí)驗(yàn)評價結(jié)果

6、表明，萊州灣地區(qū)強(qiáng)抑制防塌鉆井液配方具有優(yōu)良的封堵能力。三、現(xiàn)場應(yīng)用效果1.井壁穩(wěn)定效果好應(yīng)用強(qiáng)抑制防塌鉆井液體系在萊州灣地區(qū)實(shí)施4口井，所有井施工順利，返出巖屑無掉塊，表明體系的強(qiáng)抑制性，既能保證井壁穩(wěn)定，井眼清潔，有減少了固相損害，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)油氣層效果。2.有利于提速，減少油層浸泡時間強(qiáng)抑制防塌鉆井液體系剪切稀釋性強(qiáng)，有利于降低循環(huán)壓耗，充分發(fā)揮水馬力，增強(qiáng)水力破巖作用，提高了鉆井速度。3.保護(hù)油氣層效果突出體系的濾液與地層流體有很好的配伍性，濾液進(jìn)入地層后不會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此能達(dá)到很好的油氣層保護(hù)效果。四、結(jié)論與認(rèn)識1.萊州灣地區(qū)沙河街組地層泥巖以伊/蒙混層或

7、伊利石為主的硬脆性泥頁巖，發(fā)育有微裂縫，部分地層水化性較強(qiáng)，鉆井液濾液沿地層微裂隙侵入地層深部時，引起泥頁巖的水化膨脹，這一方面消弱顆粒間的膠結(jié)力，另一方面水化膨脹產(chǎn)生強(qiáng)大的膨脹壓力（水化應(yīng)力）使井壁失去平衡，導(dǎo)致井壁掉塊、坍塌等復(fù)雜情況。52.基于“物理化學(xué)封堵/固結(jié)井壁—抑制表面水化—合理密度有效應(yīng)力支撐井壁”為重點(diǎn)的“多元協(xié)同”鉆井液防塌技術(shù)對策。3.研制出的萊州灣地區(qū)強(qiáng)抑制防塌鉆井液體系配方抑制防塌能力強(qiáng)、潤滑性好，其流變性、濾失造壁性滿足工程設(shè)計要求。4.現(xiàn)場應(yīng)用表明體系配方簡單，維護(hù)方便，具有強(qiáng)抑制性，防塌能力強(qiáng)、潤滑性好等特點(diǎn)，縮短了鉆