郝名富 顾克江 张 琦 杜道勇

中国石化集团江苏石油勘探局钻井处（江苏扬州225261）

抑制环保型钻井液在B1区块施工中的质量控制

郝名富 顾克江 张 琦 杜道勇

中国石化集团江苏石油勘探局钻井处（江苏扬州225261）

B1区块上部盐城组浅灰色、白色软泥岩易造浆缩径，阜宁组、泰州组深灰色泥岩易垮塌，而且水网比较密集，环保压力大。所以，在该区块选用了复合金属离子复配小阳离子环境无害化润滑防塌钻井液体系。该体系抑制性强、润滑防塌效果好，其主聚合物的一次回收率达88.4%，防塌剂的页岩回收率达18.42%，高温高压膨胀率也较低。利于保护油气层且环境无害化，所测表皮系数在-1.2～-3.5之间，满足钻井工程的需要，施工中末出现任何复杂等问题，钻井及完井作业顺利。

小阳离子抑制性防塌环境无害化海安凹陷

B1区块位于海安凹陷海北次凹的东斜坡，是由一条近东西向弧形南掉断层-堡1断层与向南抬升的地层相交共同形成的断鼻构造，主要目的层为k2t1。盐城组以浅灰色、白色夹棕红色泥岩为主，易造浆、缩径，三垛组以棕红色泥岩、浅灰色粉砂岩与砂质泥岩呈不等厚互层，造浆易形成虚厚泥饼缩径。

早期在该区块钻探了2口井存在诸多复杂问题。上部软泥岩易缩径。该区块上部盐城组和三垛组地层成岩性差，为大段的软泥岩，蒙脱石含量高，遇水极易水化膨胀、分散，造浆严重，地层极易缩径，钻进过程中经常发生遇阻卡、钻头泥包等。阜宁组、泰州组垮塌。该区块下部阜宁、泰州组有大段深灰、灰黑色伊蒙混层及层理裂隙发育的泥页岩，伊蒙混层的不均匀膨胀及泥页岩的剥蚀掉块，使得该段极易发生井壁掉块、垮塌，进而造成划眼、卡钻等复杂事故。

另外，B1断块所布井场周围水网发达，河道纵横，且丛式井组多，环保压力大。大井斜、水平井段钻进过程中，岩屑在运移时容易产生沉降并在井眼底边形成岩屑床，在停泵时岩屑还极易滑落导致堵塞井眼和卡钻，增加了润滑防卡难度。

1 室内研究

1.1 主聚物的优选

聚合物钻井液抑制造浆能力的强弱主要取决于高分子量主聚物的抑制性，高分子量主聚物的优选主要是通过该聚合物单剂岩心回收率的高低来评价，对于同一种岩心用多种高分子量聚合物进行评价，如果岩心回收率高，则说明聚合物包被能力强，室内试验选取的主聚物有FA367、FA368、PMHA-Ⅱ、COATER、CSW，采用常规热滚动分散的方法，进行岩心回收率的试验，见表1。

从表1中可以看出，PMHA-Ⅱ的一次、二次岩心回收率均高于FA367、FA368、COATER和CSW，由此可见，PMHA-Ⅱ主聚物的抑制包被能力最强。

表1 主聚物对岩心回收率试验

1.2 防塌剂的选择

防塌剂的评价主要从滚动回收率、高温高压膨胀率这些方面考察，试验中选择SD-302、OSAM-K、FT-1、SD-202和KLG-1几种防塌抑制剂进行筛选，对其水溶液的页岩回收、高温高压膨胀率进行试验。见表2

由表2可见以聚合醇类产品KLG-1的抑制效果较好，膨胀率最低。

表2 几种防塌剂对阜四段页岩岩屑回收率

1.3 润滑剂的选择

常用的钻井液液体润滑剂有原油、动植物油类、沥青类或表面活性剂/矿物油（或植物油）的复混体系，这些润滑剂含有大量矿物油或沥青等高毒性、难生物降解的物质，难以满足环保要求。FXRH无毒润滑剂属于聚多元醇类润滑剂，由烯醇类单体和乙二醇单体在一定条件下聚合而成，主要官能团为众多的羟基基团，并有少量的其它官能团，符合环境无害化要求，润滑性能见表3。

从表3可以看出，FXRH与KD-21、机油相比，FXRH的润滑性能良好，而且还有一定的降滤失效果。

表3 润滑剂FXRH的润滑性能

1.4 油层保护

根据堡1断块储层物性：为中孔中渗储层；分布层位K2t1，埋深2 420～2 520m，中深层油藏；粘土矿物以伊利石、伊蒙混层、蒙脱石为主，属中等偏强水敏、无速敏、中等偏弱酸敏储层。据此决定在目的层采用理想充填技术保护油气层。该技术主要是针对中、高渗透性储层，利用颗粒堆积效率最大值原理，将不同粒径钻井液暂堵剂产品按最优比例进行复配，使复配后暂堵剂颗粒的粒度分布正好与储层的孔喉尺寸分布相匹配，以实现最优的暂堵和储层保护效果。

1.5 钻井液体系的确定

根据室内优选的无毒润滑剂FXRH、防塌剂KLG-1等，再与目前江苏油田已成熟应用的PMHA-Ⅱ、COATER、Na-HPAN或NH4-HPAN钻井液体系相配伍。最终确定堡1区块施工井的钻井液配方为：复合金属离子聚合物复配小阳离子润滑防塌钻井液体系：复合金属离子聚合物钻井液+0.2%～0.5%K2CO3+0.2%CSW+2%KLG-1+QS+2%～3%FXRH+1%～2%FT388+1%～2%OSAM-K+稀释剂甲基硅油+1.5%LXCT+RH4。

2 现场应用

2.1 钻井液的配制

钻井二开前用一开回收的泥浆加入1t土粉水化一段时间后再加入K2CO3200kg，钻水泥塞时用Na-HPAN及K2CO3处理好水泥侵。由于上部盐城、三垛组岩性较软，岩屑极易水化膨胀、分散，在原钻井液体系中配加KD-03、CSW、K2CO3等，钻井过程中按PMHA-Ⅱ0.7kg/m、KD-03 0.3kg/m、CSW 0.2kg/m、K2CO30.6kg/m，降失水剂Na-HPAN或NH4-HPAN 1kg/m同时以“细水长流”的方式补充，控制好黏度（涂-4杯测定）不能高于45s，最好在（涂-4杯测定）35s左右最佳，钻井液密度可提至1.12～1.15g/cm3，由于采用复式井眼，上部井眼较大，钻进中保持泵排量在35L/s以上，添加100～200kgRH4防钻头泥包，并且控制好泥浆总量不宜太多，只要够循环就行，以利于钻井液性能的调整和减少处理剂的用量。

2.2 阜宁组～泰州组

钻进过程中按PMHA-Ⅱ0.3kg/m、COATER 0.1kg/m、K2CO30.2kg/m同时补充,降失水剂按1kg/m加入，API失水控制在5mL、HTHP失水在15mL以内。进入阜一段后包被剂配成低浓度稀胶液“细水长流”的方法向泥浆中加入以补充泥浆因高温蒸发和滤失损失的泥浆量，使泥浆体系内保持有适量的自由水，以减少失/脱水效应对泥浆流变性能的影响。在进入易垮塌地层前及时加入1.5%～2%KLG（适当配合OSAM-K、QS）引入“K”，通过物理封堵和化学抑制方法，巩固井壁，钻进中定期补充防塌剂，加量要足，同时将密度提至设计上限1.22g/cm3，以增强井壁的稳定性。进入目的层前50m及时加入2%油层保护剂LXCT，强化固控设备的使用，尤其要提高离心机的使用效率，结合人工清砂，减少钻井液滤液和有害固相进入油层。定向成功后及时加入润滑剂1.5%～2%FXRH，钻进过程中根据钻具摩阻情况及时补充润滑剂，同时用好固控设备，有效清除钻井液中的劣质固相。

2.3 水平井

井斜大于45°含油量达6%，井斜大于60°以上含油量不低于10%，并加足乳化剂SN-1，因SN-1具有双亲作用，加入钻井液中能在泥饼表面形成一层油乳滴构成的油膜，可以降低摩阻和扭矩。同时SN-1具有强烈吸附油的特点，在井壁形成一层憎水油膜，有效地控制滤液的侵入，减轻了泥页岩的水化。为能满足携带岩屑要求，避免严重冲刷井壁，井斜达45°以上将钻井液体系逐渐转化成黑色正电胶钻井液体系，使BPS含量达到0.3%～0.5%，提高了钻井液的携带悬浮能力。钻进中用PMHA-2液、NaOH液维护好钻井液性能，及时加入足量多种防塌剂，配加QS，运用多种防塌剂的复合防塌机理，增强钻井液的防塌能力，以“少吃多餐”的方式及时补充油量，保证了钻井液优质的润滑性。油层段钻进过程中补充LXCT油层保护剂、并配合使用防塌剂和超细对油层进行屏蔽暂堵，除了正常的固控工作外，在水平段我们加强了人工清砂工作，用QS加重，离心机使用率始终保持在80%～100%，钻井液中的含砂量控制在0.1%以下，减少钻井液滤液和有害固相进入油层。

2.4 油气层保护

进入油层前50m彻底清除循环系统沉砂，降低钻井液中的劣质固相，一次性加入2%LXCT油层保护剂并配加适量QS-4，以保证暂堵效果。储层钻进中实施近平衡压力钻进，提高钻井速度，缩短储层浸泡时间，调整好钻井液性能，控制好失水，减少钻井液滤失量对油层的损害。确保4级固控设备运转良好，提高钻井液清洁度，保证钻井液含砂量＜0.1%，表4为该区块部分井所测表皮系数。从数据分析，油层保护效果良好。

复合金属离子聚合物复配小阳离子润滑防塌钻井液体系（水平井采用黑色正电胶）经过在B1区块的应用证明：该体系性能稳定，便于维护，从目前己钻成功的B1-4、B1-5、B1-6、B1-7、B1-8、B1-9、B1平1、B1平2、B1平3等井下正常，无任何复杂事故，满足钻井工程需要。各层段钻井液性能见表5。

表4 堡1块部分井表皮系数

表5 各层段钻井液性能

3 结论

复合金属离子聚合物复配小阳离子润滑防塌钻井液在B1区块9口井成功应用，说明该体系能够满足钻井工程需求。黑色正电胶聚合物混油钻井液，工艺成熟，性能稳定，能适应水平井钻井施工的需要。适当的工程技术措施配合（如排量、短起下）为井眼的畅通发挥了一定的作用。聚合醇防塌剂KLG与聚合醇润滑剂FXRH的协同作用，提高了井壁的润滑性和稳定性、减少了对环境的污染。LXCT配合QS增强了储层封堵能力，减少了液相及固相的侵入，储层处于完善状态，地层测试的表皮系数均在-1.2～-3.5，油气层保护效果好。

[1]徐同台.井壁稳定技术研究现状及发展方向[J].钻井液与完井液,1997,14(4).

[2]李克向保护油气层钻井液完井液技术[M].北京:石油工业出版社1993.

[3]宗桂勇，张景阳，顾克江.邵深1井钻井液技术的研究与应用[J].钻井液与完井液,2010,27(4).

In the upper section of Block B1,the pressure of environment protection is very great,because light grey and white soft mud rock in Yan City group is easy to form the mud and the shrinkage while deep grey mud rock in Shuning group and Taizhou group tends to collapse and has the dense water net on the ground.Based on this,the drilling fluid system consisting of compound metallic ions and small positive ions is selected and applied to block B1,which is safe to environment,has the lubrication and prevents the collapse.Besides,this system has the strong inhabitation,the better effect of lubrication and collapsing prevention,together with 88.4%primary recovery ratio of its main copolymers,the 18.42%shale recovery ratio of preventing collapse agents and the lower inflation rate of high temperature and high pressure.As a result of protecting oil and gas reservoir and being safe to environment,the measured skin coefficient is between 1.2 and 3.5,satisfying the demands of drilling project.At last,no any complex problems appeared during the construction,so well drilling and well completion were operated successfully.

small positive irons;inhabitation;prevent the collapse;being safe to environment;Haian depression

郝名富（1958-），男，江苏石油勘探局钻井处高级技师，现从事钻井液技术研究与现场应用工作。

2010-07-16▎