李 晖

强抑制复合盐钻井液研究及在吉木萨尔区块的应用

李 晖

（中国石油吐哈油田公司工程技术研究院, 新疆 吐鲁番 838202）

以吉木萨尔区块为研究对象，在分析了已钻井的复杂类型、已使用钻井液的优缺点以及地层黏土矿物的分布情况之后，开展了钻井液处理剂的室内研究及配方优化。分别从抑制剂、封堵剂进行优选，最终确定出适合吉木萨尔区块新型钻井液体系——复合盐钻井液，该钻井液首轮试验井为吉2801H井和吉3301井。从现场试验情况来看，钻井液的抑制包被性能良好，能够很好地控制岩屑分散，封堵性能良好，加强了井壁的稳定性，满足现场的施工要求。为后续钻井液设计提供了可靠的依据。

吉木萨尔；抑制性；封堵性；复合盐钻井液；应用

在钻井过程中，井壁稳定的问题越来越成为制约提高钻井速度和钻井效益的重要因素。由于所钻地质结构和地层岩性不一样、钻井施工的钻井液体系、工程技术措施、技术参数有差异，所采用的井壁稳定技术也存在着很大差别。

吉木萨尔凹陷发育地层自上而下有第四系（Q），新近系（N），古近系（E），白垩系吐谷鲁群（K1tg），侏罗系齐古组（J3q）、头屯河组（J2t）、西山窑组（J2x）、三工河组（J1s）、八道湾组（J1b），三叠系克拉玛依组（T2k）、烧房沟组（T1s）、韭菜园组（T1j），二叠系梧桐沟组（P3wt）、芦草沟组（P2l）、将军庙组（P2j）和石炭系（C），二叠系将军庙组（P2j）。由于该区块的地层条件复杂，对已钻井的资料分析发现：钻井复杂主要表现为漏失、卡钻、划眼等，损失时间2 285.25 h，其中漏失井数最多（密度高导致），卡钻复杂时效最多。表层1 000～1 600 m膏质泥岩段易发生缩径阻卡；从西山窑组（J2x）到梧桐沟组（P3wt）裂缝发育，易发生井漏；梧桐沟组（P3wt）到芦草沟组（P2l）泥岩发育，易吸水垮塌。

针对以上难点，本文从提高钻井液的抑制性、封堵性入手，对井壁失稳问题进行研究解决。

1 强抑制复合盐钻井液配方研制

1.1 抑制剂优选

分别通过滚动回收实验和膨胀实验对抑制剂进行评价优选。

1）滚动回收实验

将岩屑掉块烘干，称取50 g岩屑4组，选取了四种不同的抑制剂配制成350 mL水溶液，岩屑分别放入不同的抑制剂水溶液中进行热滚，热滚条件为80 ℃×16 h。达到实验时间后，取出、冷却、漂洗、烘干、称重，计算一次回收率。进行二次滚动回收实验，重复上述操作，实验结果见图1。

图1 不同抑制剂的岩屑滚动回收率

从图中可以看出，4#抑制剂的滚动回收率最高，一次回收率为61.3%，二次回收率为49.7%，所选的抑制中，4#抑制剂的抑制分散作用最好。

2）膨胀实验

取钻井用膨润土粉10 g，在10 MPa条件下稳压5 min制备25 mm直径的人工岩心柱，于室温下分别测试岩心柱在不同抑制剂水溶液中的膨胀量。测试结果如图2所示。

从图中可以看出，4#抑制剂的膨胀率最低，为17.98%，认为该抑制剂具有很好的抑制膨胀作用。

综合以上两组实验，优选出4#抑制剂。

图2 不同抑制剂的膨胀率

1.2 封堵剂优选

封堵剂粒径大小选择是储层高效开发的研究重点之一，根据渗透率损害装置测试出渗透率的条件下，计算岩心平均孔径大小，有的放矢进行纳米材料粒径范围选择。

表1 不同渗透率岩心的平均孔径

纳米封堵是解决页岩井壁失稳的关键，抑制性和润滑性是影响的两个关键因素，本研究使用的环保型纳米无机物兼具泥页岩抑制剂和润滑剂的功能。

将对不同封堵材料进行性能对比，实验结果见表2。

实验结果表明，纳米无机物在钻井液体系中具有较好的综合性能。当其加量为3%的时候，防塌、降滤失效果优良；不提粘、不提切，对流变性影响小；能够有效地改善泥饼质量，达到降低钻井液滤失量的作用。

表2 封堵剂的性能对比

同时对纳米材料进行电镜扫描，如图3。

纳米材料的形貌好似给钻井液装上了很多“小轮子”，有利于进一步提高钻井液的润滑性能。

2 配方的确定

基于以上研究对原有钻井液体系配方进行优化，形成了环保钻井液体系如下，分别对其进行性能评价。

2.1 低密度聚合物钻井液体系

配方1：钠基膨润土+KPAM+1～DRFL-W1或W2或W3。

配方2：配方1+MPA +纳米硅封堵剂+封堵剂+重晶石。

低密度聚合物钻井液体系性能检测结果见表3。

表3 低密度聚合物钻井液体系性能检测结果

2.2 高密度聚合物钻井液体系

配方3：钠基膨润土+KPAM+DRFL-W4。

配方4：配方3+MPA+纳米硅封堵剂+封堵剂+重晶石。

高密度聚合物钻井液体系性能检测结果见表4。

表4 高密度聚合物钻井液体系性能检测结果

2.3 高复合盐水聚合物钻井液体系

配方5：钠膨润土+NaCl+CaCl2+MgCl2·6H2O+ Na2CO3+DRVis-140+DRFL-F2+SINT+MPA+重晶石。

高复合盐聚合物钻井液体系性能检测结果见表5。

表5 高复合盐水聚合物钻井液体系性能检测结果

3 现场应用

3.1 吉2801H井现场使用情况

吉2801H井是吉2801井组的一口水平井，完钻井深4 878 m。对钻井液现场的应用情况进行跟踪，钻井液的性能稳定，抑制性良好，携带性强，形成的泥饼薄而致密，见图4，未出现井下复杂情况，复杂满足井下要求。表6是对钻井液性能的跟踪情况以及不同井段现场使用的钻井液性能测试数据。

表6 吉2801H井不同井段的钻井液性能数据

图4 吉2801H井现场泥饼图

3.2 吉3301井现场使用情况跟踪

吉3301井是部署在准噶尔盆地吉木萨尔凹陷吉33井区一口评价井，钻探目的是落实吉33块二叠系芦草沟页岩油“上下甜点体”含油性，兼探石炭系含油性。

吉3301井完钻井深4 700 m。对钻井液现场的应用情况进行跟踪，钻井液的性能稳定，抑制性良好，返出钻屑棱角分明，不粘筛不结团，能干净利落地从振动筛上滚下（图5），未出现井下复杂情况，复杂满足井下要求。表7是对钻井液性能的跟踪情况以及不同井段现场使用的钻井液性能测试数据。

表7 吉3301H井不同井段的钻井液性能数据

图4 吉3301H井现场钻屑图

4 结 论

1）通过对吉木萨尔区块钻井液难点分析，分别对抑制剂、封堵剂进行了优选。

2）针对吉木萨尔钻遇岩盐层、盐膏层或盐膏混层等高含盐钙地层，对钻井液体系进行了抗盐性和抗钙性评价，结果表明体系具有良好的抗盐、抗钙能力，能够满足现场的使用要求。

3）对钻井液应用情况进行跟踪，表明钻井液的性能稳定，抑制性良好，返出钻屑棱角分明，能够快速从振动筛上脱落，未出现井下复杂情况，满足使用要求。

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Study on Strong Inhibition Complex Salt Drilling Fluid and Its Application in Jimusaer Oilfield

（Engineering Technology Research Institute of PetroChina Tuha Oilfield Company, Turpan Xinjiang 838202, China）

taking Jimsar block as the research object, after analyzing the complex types of drilling fluid, the advantages and disadvantages of the used drilling fluid and the distribution of clay minerals in the formation, the indoor research and formulation optimization of drilling fluid treatment agent were carried out. Based on the optimization of inhibitors and plugging agents, a new drilling fluid system, composite salt drilling fluid, suitable for Jimusaer block was finally determined. The first round of test wells of the drilling fluid are well Ji 2801h and well Ji 3301. According to the field test, the drilling fluid has good performance of restraining coating, controlling cuttings dispersion and plugging, enhancing the stability of the well wall and meeting the construction requirements on site. It provides a reliable basis for the follow-up drilling fluid design.

Jimusar; Inhibition; Plugging; Complex salt drilling fluid; Application

2021-03-19

李晖（1988-），湖南省常德市人，工程师，硕士， 2014年毕业于西安石油大学化学工程，研究方向：油田化学及油田地面工程。

TE254.6

A

1004-0935（2021）06-0780-04