新型强抑制防塌钻井液技术在莱州湾地区的应用

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摘 要：针对胜利油田莱州湾地区上部地层成岩性差，易发生粘卡、缩径，下部地层沙河街组存在硬脆性泥页岩剥落掉块等问题，研制出了强抑制防塌钻井液体系。试验表明，该体系抑制能力强，性能稳定，可以减少油层污染，防塌效果明显且利于环保。现场应用表明，该钻井液成本较低，具有悬浮携岩能力好、抑制性强、防卡性能好等特点，能有效地防止硬脆性泥页岩坍塌。

关键词：强抑制 防塌钻井液 有机胺 胜利油田

莱州湾地区沙河街组地层以往采用聚磺钻井液体系，存在着严重的井眼失稳问题，在钻进过程中经常发生起钻遇卡、下钻遇阻，大段划眼等复杂情况，严重地影响了井下安全、钻井速度和井身质量。针对以上情况，研制了新型强抑制钻井液体系，并在莱873井等4口井得到了成功的应用。

一、胜利油田莱州湾地区复杂泥岩地层井壁稳定机理研究

1.水化膨胀实验

莱州湾地区沙河街组泥岩的膨胀性膨胀率在7.76%～9.29%之间，具有较强的水化膨胀性能。

2.水化分散实验

莱州湾地区沙河街组泥岩回收率在26.51%～30.4%之间，具有较强的水化分散性能。

莱州湾地区沙河街组泥岩以伊/蒙混层或伊利石为主的硬脆性泥页岩，发育有微裂缝，部分地层水化性较强，滤液沿地层微裂隙侵入地层深部，优先引起泥页岩的局部水化，产生较大的水化膨胀压力（水化应力），使泥岩微观界面间的力学作用失去平衡，宏观上可导致井壁掉块坍塌。

3.“多元协同”钻井液防塌技术对策[6，7]

基于以上井壁失稳机理研究分析，提出了“物理化学封堵/固结井壁—抑制表面水化—合理密度有效应力支撑井壁”为重点的“多元协同”钻井液防塌技术对策。强调以“物理化学封堵/固结井壁”为首位，最大程度地阻缓孔隙压力传递和滤液侵入，这也是提高井下液柱压力对井壁实施有效力学支撑作用的前提条件；同时也要注重对泥页岩表面水化作用的抑制，最大程度低地降低泥岩水化应力（短程水化膜斥力），实施对泥页岩水化效应的根本性控制。

二、莱州湾地区强抑制防塌钻井液配方优化研究

1.莱州湾地区强抑制防塌钻井液体系优化

通过体系配伍性实验，测试实验浆120℃/16h老化前后的流变性、滤失性及性，综合对比优选出综合性能较好的莱州湾地区强抑制防塌钻井液体系配方，组成如下：

配方：4.0%膨润土+1.0%WAN+0.3%PAM+4%SMP-2+3%FL101+2.5%FDF-1+2～3%超细碳酸钙

2.莱州湾地区强抑制防塌钻井液性能综合评价

2.1性评价

利用极压仪，实验测得莱州湾地区强抑制防塌钻井液配方的老化前后摩阻系数分别为0.168和0.062，说明莱州湾地区强抑制钻井液配方具有优良的性。

2.2抑制防塌性能评价

分散实验结果表明，配方的页岩回收率达85.33%，比清水30.4%提高了50%以上说明莱州湾地区强抑制防塌钻井液配方具有优良的抑制防塌性能。

膨胀实验结果表明，配方的最大膨胀率为2.52%，比清水水的降低了很多，说明莱州湾地区强抑制防塌钻井液配具有优良的抑制水化膨胀能力。

2.3封堵性能评价

实验结果看出，莱州湾地区强抑制防塌钻井液配方的砂床侵入深度很小，说明其具有优良的封堵性。

漏失实验结果表明，对于200μm模拟裂缝，当实验压力达到最大的4MPa时也没有漏失，可完全封住200μm裂缝；对于400μm模拟裂缝，压力较小时漏失量很小，随着压力增大，漏失量增大，当压力达到4MPa时，滤失量仅为5mL，表明配方的承压能力达到4MPa。裂缝封堵实验评价结果表明，莱州湾地区强抑制防塌钻井液配方具有优良的封堵能力。

三、现场应用效果

1.井壁稳定效果好

应用强抑制防塌钻井液体系在莱州湾地区实施4口井，所有井施工顺利，返出岩屑无掉块，表明体系的强抑制性，既能保证井壁稳定，井眼清洁，有减少了固相损害，实现了保护油气层效果。

2.有利于提速，减少油层浸泡时间

强抑制防塌钻井液体系剪切稀释性强，有利于降低循环压耗，充分发挥水马力，增强水力破岩作用，提高了钻井速度。

3.保护油气层效果突出

体系的滤液与地层流体有很好的配伍性，滤液进入地层后不会发生化学反应，因此能达到很好的油气层保护效果。

四、结论与认识

1.莱州湾地区沙河街组地层泥岩以伊/蒙混层或伊利石为主的硬脆性泥页岩，发育有微裂缝，部分地层水化性较强，钻井液滤液沿地层微裂隙侵入地层深部时，引起泥页岩的水化膨胀，这一方面消弱颗粒间的胶结力，另一方面水化膨胀产生强大的膨胀压力（水化应力）使井壁失去平衡，导致井壁掉块、坍塌等复杂情况。

2.基于“物理化学封堵/固结井壁—抑制表面水化—合理密度有效应力支撑井壁”为重点的“多元协同”钻井液防塌技术对策。

3.研制出的莱州湾地区强抑制防塌钻井液体系配方抑制防塌能力强、性好，其流变性、滤失造壁性满足工程设计要求。

4.现场应用表明体系配方简单，维护方便，具有强抑制性，防塌能力强、性好等特点，缩短了钻井周期，节约了生产成本，具有广阔的应用前景。

参考文献

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