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1、第29卷第4期石油钻采工艺Vol.29No.42007年8月OILDRILLING&PRODUCTIONTECHNOLOGYAug.2007文章编号:1000-7393(2007)04-0087-023钾钙基阳离子钻井液技术艾贵成(吐哈油田国际钻井公司,甘肃玉门735200)摘要:青西油田强造浆泥岩段长,易出现水化膨胀导致井眼缩径、坍塌和白垩系硬脆性地层的坍塌,特别是在空气钻井结束后,还会出现钻井液污染、井塌问题,处理难度较大。通过对青西油田典型易塌层位进行X射线衍射、膨胀率和分散回收率实验分析,得出相应的防塌机理;在对空气钻雾化、泡沫配方配伍性研究的基础上,形成钾钙基阳离子钻井
2、液;经过回收率试验、抗盐膏污染实验优化配方。现场应用表明:钾钙基阳离子钻井液配伍性好、抗污染能力强、防塌能力强、流动性好,适合青西油田钻井施工和储层保护的需要,可进一步推广应用。关键词:钾钙基阳离子;防塌;抗污染;井壁稳定中图分类号:TE254.3文献标识码:A青西油田主力油层埋藏深(4500～6000m),油与黏土产生不可逆的吸收作用,在黏土颗粒的表面层上部牛胳套、胳塘沟、弓形山、白杨河地层泥岩段形成水化硅酸钙6CaO·3SiO2·2H2O。离子交换和易水化膨胀坍塌、柳沟庄膏质泥岩易缩径和硬脆性吸附都降低了黏土颗粒的亲水性和分散度,从而抑地层易垮塌。先后使用了钠盐聚合物、钾盐聚
3、合物、制泥页岩的水化分散。两性离子聚合物、三磺、聚磺、正电胶聚磺等各种钻(3)阳离子聚合物钻井液是以高分子量阳离子井液,效果均不理想。近几年来,为增强常规钻井液聚合物作为包被絮凝剂,以小分子量有机阳离子化的抗污染防塌能力,引入了钾离子、钙离子,形成了合物作为泥页岩抑制剂,二者的相互结合,使得阳离钾钙基聚磺钻井液、钾钙基聚合醇钻井液等复合体子钻井液具有较强的抑制性、较好的稳定井壁能力。系,有效地解决了长段泥岩、膏质泥岩等地层的防塌并配合阳离子降失水剂HS-1、阳离子乳化沥青和问题。在青西油田试验空气钻井时,井塌又频繁发磺化类处理剂的应用,有效地解决了抑制防塌问题。生。为此,进一步研
4、究、比较各种钻井液体系的优2室内研究劣,充分考虑地层和黏土矿物特性,形成了钾钙基阳离子钻井液。实践表明该钻井液抑制性强,流动性2.1防垮塌分析好,防塌能力强,维护处理简单,成本较低,配伍性对青西油田典型易塌层位进行X射线衍射、膨好,适应于该地区的钻井施工。胀率和分散回收率实验分析结果:(1)3个易塌层位岩样黏土矿物主要是以伊利石为主,黏土矿物总量1理论基础不高。(2)窿14井2400m井段和Q2-17井3420++(1)利用KCl、KOH、KHPAN提供K,而K的～3425m井段,存在伊蒙混层,且膨胀性黏土矿物直径(2.66AÜ)与硅氧四面体的六角环的直径相等,含量达60%,岩样
5、膨胀量大,滚动回收率低,地层易恰好镶嵌在硅氧四面体的六角环中,导致易水化的吸水膨胀、分散,引发井壁失稳。(3)柳9井4080～泥页岩呈较好的惰性,从而降低泥页岩的水化分散。4100m和窿115井4900～5260m井段,地层主要(2)CaO溶解在水中生成Ca(OH)2,Ca(OH)2以非膨胀性黏土矿物为主,回收率普遍大于96%,2+-2++可水解为Ca和OH,而Ca与泥页岩中的Na地层岩样的膨胀量不高(1.23%～2.63%),水化膨2+发生离子交换,使钠质土转变为钙质土。同时,Ca胀和分散性较弱,但瞬时膨胀速率大,与水接触后迅3作者简介:艾贵成,1972年生。1998年毕业于西
6、南石油学院油田化学专业,现从事重点探井、深井、超深井的钻井液技术研究和现场服务工作。电话:0937-3926134,E-mail:agc3926134@sohu.com。88石油钻采工艺2007年8月(第29卷)第4期速膨胀,导致压力迅速传递,引起地层孔隙压力增SPNH+(2～5)%YRF(FT-1、SMP-2)。3加,岩石强度降低,主要表现为剥落掉块式垮塌。钻井液性能:密度1.35～1.45g/cm,黏度452.2岩样评价～55s,API失水小于4mL,pH值9.5,PV20～302.2.1X射线衍射实验窿115井(4900～5260mPa·s,YP7～15Pa,初切3～7Pa
7、,终切7～15Pa,m)地层岩样主要以石英(26%～36%)、斜长石固相含量小于17%,MBT<35mg/L,FLHTHP<8mL,-2+(20%～33%)和黏土矿物(21%～33%)为主,并且Kf<0.10,Cl含量小于50000mg/L,Ca含量小于+3种矿物含量在该井段范围内随井深变化不大,并800mg/L,K含量小于50000mg/L。含有一定量(6%～12%)的菱铁矿。窿14井(2400维护处理:控制钻井液的漏斗黏度和流变性性m)岩样矿物组成主要为石英39%、黏土矿物2
