陈在君

（1.川庆钻探工程公司钻采工程技术研究院，西安710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，西安710018）



强絮凝钻井液在苏里格气田的试验应用

陈在君1，2

（1.川庆钻探工程公司钻采工程技术研究院，西安710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，西安710018）

陈在君.强絮凝钻井液在苏里格气田的试验应用[J].钻井液与完井液，2016，33（3）：64-66.

摘要随着国家环境保护工作的进一步深入，地面泥浆池进行钻井液净化处理的方式将会被彻底取消，这就要求钻井液必须进行罐式循环。为提高罐式循环的钻井液净化效果、维持良好的钻井液性能参数，保障井下施工安全顺利，研制出了适合苏里格气田钻井现场用快速絮凝的强絮凝处理剂，并确定了强絮凝剂钻井液的配方。室内实验表明，在20 s的时间内，该钻井液能快速对浓度为100 kg/m3的膨润土浆进行有效絮凝沉降，使固液分离、实现净化目的，满足了钻井现场罐式循环钻井液净化的需要。该钻井液在S47-8-66H2井进行了现场试验应用，试验井段长1800 m，平均机械钻速为27.42 m/h，与2014年苏里格水平井直井段平均机械钻速23.00 m/h相比，提高了19.22%；该钻井液在罐式循环中成功地实现了良好净化，为苏里格气田钻井现场岩屑不落地的环境保护工作提供了很好的借鉴作用。

关键词钻井液；强絮凝；无固相；净化；罐式循环；苏里格气田

0　引言

长庆苏里格气田是中国主要天然气气田之一，已开发多年，一直使用清水聚合物钻井液结合地面泥浆池进行钻井液净化，成效十分显著，但随着国家加强环境保护工作的进一步深入，已开始要求钻井现场实现钻井岩屑和废液不落地处理，这就要求钻井液必须进行罐式循环为此，将可能使钻井液净化效果变差、净化不彻底，即可能会出现钻井液固相含量增高、密度变大、流变性变差，也会增大钻井施工的风险，降低钻井速度[1-5]。

为实现钻井现场岩屑和钻井废液不落地要求，实现钻井现场清洁化生产和保护环境的目的，开展了快速强絮凝钻井液的研究。研究中对多种絮凝剂进行了对比和评价，均未达到满意的快速絮凝要求。为此，研制出了适合苏里格气田钻井现场用快速絮凝的强絮凝处理剂。试验结果表明，研制出的G320强絮凝剂对浓度为100 kg/m3的膨润土浆的絮凝时间在20 s内，满足现场罐式循环对钻井液的快速絮凝要求。该强絮凝钻井液在S47-8-66H2井的现场应用也进一步证实，其快速絮凝效果明显，从出口到入口的罐式循环在较短距离和较短时间内，钻井液变得清澈透明，与清水一样。

1　强絮凝钻井液的研制

1.1罐式循环与泥浆池循环的钻井液净化差异

采用罐式循环和泥浆池地面循环对钻井液进行净化存在一定的区别和差异性，主要表现为地面泥浆池净化钻井液时，钻井液的流动面积大、流动层薄、流动速度缓慢、流动时间长，对无固相清水聚合物钻井液而言，钻井液中所携带的岩屑有足够的时间在流动过程中从钻井液中滑脱出去，沉降到泥浆池底，从而实现对钻井液的净化作用。而采用罐式循环净化时，钻井液的流动面小、流动层厚、流动速度快、流动时间短，钻井液中的岩屑没有足够的时间在流动过程中滑脱沉降，因而钻井液净化效果较弱或差，没有净化彻底的钻井液就会重新随循环体系进入井内，多次重复的结果将最终导致钻井液固相含量积累增大，进而导致钻井液密度上升、性能变差，最终降低钻井速度、影响井下安全。因此，对罐式循环来说，絮凝时间的选择和控制就显得非常重要了，这就是强絮凝钻井液技术的关键点。

1.2强絮凝钻井液配方实验

1.2.1常用絮凝剂对膨润土浆的絮凝实验

选用研制的G320和3种常用的絮凝剂进行对比实验，实验中的基浆选用现场使用过的钻井液，其膨润土含量为30 kg/m3。测试方法是在4个不同的泥浆杯中取相同数量的现场用过的钻井液，再分别加入相同浓度的絮凝剂，充分搅拌并静置观察其絮凝效果，结果见表1。从表1可知，BDG和G320的初始絮凝时间较短，在15 s内，初始絮凝量达到60%，其余2种较差。

表1　不同浓度絮凝剂对现场使用过的钻井液的絮凝效果

1.2.2常用无机絮凝剂辅助后的絮凝实验

选取最常用的无机絮凝剂POL分别与BDG、G320和555进行复配实验，评价复配后的絮凝情况。该实验选用专用评价土配制浓度为60 kg/m3的膨润土浆作为基浆，结果见表2。实验结果表明，无机絮凝剂的加入都能增强絮凝效果，但相比之下G320絮凝效果最好。

表2　无机絮凝剂辅助絮凝实验结果

1.2.3絮凝剂浓度调整后的絮凝实验

从表1和表2的实验数据可知，BDG和G320在辅以无机絮凝剂后都能满足现场快速强絮凝的要求，但BDG是进口材料，价格昂贵，因此从成本因素考虑，仅对G320进行了浓度调整后的絮凝实验，结果见表3。从表3可以看出，在辅以无机絮凝剂后，可以进一步降低絮凝剂用量，其絮凝效果基本保持不变，同样可以满足钻井施工过程中的快速絮凝需要。根据实验结果确定了强絮凝钻井液的配方为：0.5 kg/m3G320+1.0 kg/m3POL。

表3　絮凝剂浓度调整后的絮凝实验结果

1.2.4强絮凝钻井液基本性能参数的确定

在确定主絮凝剂和辅助絮凝剂以及基本配比的实验后，开展了清水钻井液实验，快速强絮凝钻井液密度为1.0～1.3 g/cm3，黏度为26～28 s，絮凝时间不大于20 s[6-8]。

2　强絮凝钻井液的现场试验应用

S47-8-68H2井是一口开发丛式水平井，位于苏里格气田北部，属鄂尔多斯盆地伊陕斜坡构造。该井设计井深为4 766 m，表层为650 m，水平段长1000 m，在井深3 200 m处开始定向，决定在二开直井段试验强絮凝钻井液，试验井段为650～2 450 m，段长1800 m，平均机械钻速为27.42 m/h，较同井区相同井段有较大幅度提高，且井下基本安全顺利。应用效果如下。

1）能在罐式循环中较短的时间内快速絮凝沉降岩屑，有效防止了岩屑的水化分散，实现钻井液净化目的，具体见图1。

2）净化后的钻井液基本呈清水状态，密度为1.00～1.01g/cm3，黏度为26～27 s，全滤失，并兼具一定的防塌抑制性，有利于快速钻进。试验井段平均机械钻速达到27.42 m/h，与2014年苏里格水平井直井段平均机械钻速23.00 m/h相比，提高了19.22%。

3　结论

1. 研制出了强絮凝处理剂G320，用该处理剂形成的强絮凝钻井液能够满足钻井现场快速絮凝沉降和抑制岩屑分散，实现钻井液快速净化的目的。

2. 强絮凝钻井液在罐式循环中同样能够快速絮凝沉降岩屑，实现钻井液良好净化的目的，为实现钻井现场岩屑不落地的要求提供了技术支持。

3.强絮凝钻井液具有低密度、低黏度的优势，能够进一步提高钻井的机械钻速。

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The Application of Strongly Flocculent Drilling Fluid in Sulige Gas Field

CHEN Zaijun1, 2
(1. Drilling & Production Technology Research Institute of CCDE, Xi’an, Shaanxi 710018; 2. State Key Laboratory of Low Permeability Gas Field Exploration and Development, Xi’an, Shaanxi 710018)

AbstractAs the environment protection requirements are becoming more stringent，mud pits for surface circulation of drilling fuid will be completely replaced by mud tanks with which the drilling fuid is circulated at the surface. To clean the mud effectively and effciently with mud tank circulation，and maintain good drilling fuid properties to ensure safe drilling，a strong focculent for fast focculation used in Sulige gas feld has been developed，and the formulation of a drilling fuid containing the focculent is determined. In laboratory experiments，the formulated drilling fuid can effectively focculate a 100 kg/m3bentonite slurry in 20 s，fnally separating the solids with the liquid. This drilling fuid was tried in the well S47-8-66H2. The length of the well using this drilling fuid is 1800 m，and the average ROP is 27.42 m/h. Compared with the average ROP, 23.00 m/h, obtained in drilling the vertical sections of horizontal wells in Sulige in 2014，an increase in average ROP of 19.22% has been realized. This drilling fuid can be well cleaned through surface tank circulation, providing successful experiences for environment protection through "no drilled cuttings on the ground" at the drilling site in Sulige gas feld.

Key wordsDrilling fuid； Strong focculation； Solids-free； Cleaning； Circulation with mud tank； Sulige gas feld

中图分类号：TE254.3

文献标识码：A

文章编号：1001-5620（2016）03-0064-03

doi:10.3696/j.issn.1001-5620.2016.03.013

作者简介：陈在君，高级工程师，1964年生，现在从事技术管理及钻完井液的研究工作。电话 （029） 86593620；E-mail：chenzaijun@cnpc.com.cn。

收稿日期（2015-11-25；HGF=1601N12；编辑王小娜）