甲酸盐钻井液技术在川西大邑地区的应用研究

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摘 要：大邑地区气层是一个低孔、低渗、非均质性极强且裂缝发育的致密砂体储集层，储层裂缝尺寸预测难度大，因此制定有效保护储层的技术措施难度也就很大。该地区先后采用了“聚磺钻井液＋非渗透处理剂＋屏蔽暂堵剂”和“聚磺钻井液＋高酸溶防漏堵漏剂”技术保护储层，效果均不理想。针对大邑地区储层特点及现有储层保护技术应用情况，结合室内研究，该地区优化了储层保护技术-甲酸盐钻井液技术。现场实验表明，甲酸盐钻井液具有较好的流变性，钻井液滤失量低，固相含量低，同时酸化解堵效果较好（酸化解堵渗透率恢复率为75.7%），有利于储层保护。

关键词：甲酸盐钻井液；储层保护；流变性；酸化解堵

大邑地区气层是一个低孔、低渗、非均质性极强且裂缝发育的致密砂体储集层，储层保护难度大。该地区先后采用了“聚磺钻井液＋非渗透处理剂＋屏蔽暂堵剂”和“聚磺钻井液＋高酸溶防漏堵漏剂”技术保护储层，其中DY1井采用了“聚磺钻井液＋非渗透处理剂＋屏蔽暂堵剂”对储层进行保护，但从测试情况来看，对须二段进行网络酸化前试井解释各层表皮系数大于20，网络酸化后表皮系数至4左右；DY101、DY2、DY3、DY4井都使用了“聚磺钻井液＋高酸溶防漏堵漏剂”对储层进行保护，从实施酸化压裂的情况看，测试后的产量不是很理想。为了提高储层保护力度，该地区对甲酸盐钻井液进行了室内研究，并在DY6井进行了现场应用。

1体系特点

甲酸盐钻井完井液是国外20世纪90年代中期发展起来的一种低毒性、低伤害、低腐蚀、维护方便的钻井完井液，这种体系主要由甲酸的碱金属盐、增粘剂和降滤失剂等组成。该体系目前在国内应用的井较少，在国外已经广泛应用于深井、定向井、水平井以及小井眼钻井施工，尤其是常用作揭开储层的钻井完井液。

该钻井液体系主要有以下优点[1,2]：（1）甲酸盐钻井液密度可调范围宽（1.0～2.3g/cm3），固相含量低，减少了对储层的污染；（2）可使用生物聚合物调整流变性，生物聚合物的高剪切稀释性和高固相悬浮特性，使钻井液的环空压耗低，适于小井眼和易漏地层钻进；（3）抑制性强（甲酸盐钻井液中水的活度远比岩石中水的活度低，且甲酸盐的HCOO-与水分子形成氢键，束缚自由水），井壁稳定；（4）甲酸盐与地层水接触不会产生沉淀物，对储层损害小。

2室内研究

2.1流变性

表1 甲酸盐钻井液流变性

备注：基本配方为：甲酸钾盐水+0.35%XC+2.5%JT888+0.5%API淀粉+3%JLX+1.5%QS-2

从表1可以看出，密度分别为1.11、1.20、1.45的甲酸盐钻井液流变性能良好，失水较低，且经过130℃老化后，失水量降低。

2.2抗温性

甲酸盐钻井液分别在110℃、120℃下进行抗温性实验，通过高温滚动，考察钻井液的性能变化情况，确定甲酸盐钻井液的抗高温稳定性。

表2 甲酸盐钻井液抗温性实验数据

注：甲酸盐钻井液基本配方：甲酸钾盐水+0.5%XC +2%JT888+2%SMP-2。

实验结果表明，甲酸盐钻井液在110℃、120℃均能保持较好的流变性，失水控制在5mL左右，表现出较好的抗温稳定性。

2.3抗污染能力

2.3.1抗岩屑污染能力

在甲酸盐钻井液中加入不同量的岩屑粉（过100目），经老化后常温下测定其性能，分析其抗钻屑污染能力，实验结果如表3。

表3 甲酸盐钻井液抗岩屑污染实验数据

注：①1#钻井液基本配方：甲酸钾盐水+0.5%XC+2%JT888+2%SMP-2；②岩屑为DY构造须二段岩屑；③老化条件：120℃、16h。

实验结果表明，在甲酸盐钻井液中分别加入3%、5%、7%的岩屑后，钻井液性能基本稳定，随着岩屑加量的增加，密度有所上升，失水量略有降低。

2.3.2抗钙、地层水侵能力

表4 甲酸盐钻井液抗钙、地层水侵实验数据

注：①1#钻井液基本配方：甲酸钾盐水+0.4%XC+2%JT888+2%SMP-2+1%HSJ+0.5%WDFP-1；②实验条件：130℃下老化16h，老化前后在70℃下测钻井液性能。

实验结果表明，地层水侵入后甲酸盐钻井液体系的流变性能变化不大，滤失量也变化不大，说明甲酸盐钻井液具有很好的抗地层水侵能力；甲酸盐钻井液中分别加入1%CaSO4、0.5%CaCl2后，其流变性变化较小，且失水量大大降低，说明甲酸盐具有很好的抗盐钙侵能力。

2.4储层保护性能

选用DY地区须家河组岩心对甲酸盐钻井液损害进行了评价，其中酸化解堵采用的酸液为DY地区现场用酸化配方配制，酸化时采用酸液从污染端（反向）驱替岩心，酸化后用模拟地层水从正向测试岩心渗透率，实验结果见表5。

表5 甲酸盐钻井液体系损害评价

注：①实验岩心均为人造缝岩心，渗透率KW1、KW2、KW3均为液（模拟地层水）测渗透率；②损害压差均为2.2MPa，损害时间30min。

实验结果显示，甲酸盐钻井液损害率较低，三次实验平均损害率为32.52%；部分岩心酸化解堵实验表明，酸化解堵渗透率恢复率为90%以上。

3现场应用

为了对须家河组二段储层实施"专层专打，快速评价"，DY6井四开（井深5818～5992.13m井段）使用了甲酸盐钻井液体系，钻井液基本配方为：清水+15-25%甲酸盐+1～1.5%XC+2.5～3%JT888+1～1.5%API+1～1.5%WD-51+2～3%超

细碳酸钙+0.5～1%KOH。

3.1钻井液流变性

表6 钻井液常规性能表

备注 取样井段为DY6井5838m，钻井液出口温度为60℃，流变性测试温度为60℃。

从表中可以看出，DY6井甲酸盐钻井液流变性能好，能满足工程需要。同时，钻井液滤失量小，固相含量低，有利于储层保护。

3.2储层保护性能

表7 滤饼酸溶率实验

表8 压力返排、酸化解堵性能

从表7和表8中可以看出，甲酸盐钻井液滤饼酸溶率较高（76%），5.85MPa压力返排渗透率恢复率为67.6%，酸化解堵渗透率恢复率为75.7%，酸化解堵效果较好。

4结论

（1）甲酸盐钻井液具有密度可调范围宽、循环压耗低、抑制性强、储层损害小等优点。

（2）研究表明，甲酸盐钻井液流变性好、抗温能力强（120℃性能稳定）、抗污染能力强、酸化解堵效果好。

（3）现场实验表明，甲酸盐钻井液流变性好、滤失量低、固相含量低；滤饼酸溶率较高（76%），酸化解堵渗透率恢复率为75.7%，酸化解堵效果较好。

参考文献

[1] 李益寿，王卫国等.甲酸盐钻井液技术在吐哈油田水平井的应用.钻井液与完井液，2006，23（6）：5-8

[2]吴飞，陈礼仪等.甲酸盐无固相钻井液研究.成都理工大学学报，2003，30（3）：323-326

作者简介

齐从丽（1977.11-），女（汉族），硕士，河北省晋州市人，2005年毕业于西南石油学院研究生院应用化学专业，现在中石化西南分公司工程技术研究院工作，主要从事钻井液的研究工作。