12、超低渗透钻井液研究与应用

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1、高温（220°C）高密度（2.3g/cn?）水基钻井液技术研究孙金声杨泽星（中国石油钻井工程技术研究院，北京）摘要：针对国内钻井工程需求，评价优选出抗窩温钻井液窩温保护剂、降滤失剂包被剂、抑制剂、封堵剂等钻井液处理剂。并进一步优选出抗高温（220°C）高密度（1.80〜2.30g/cn?）水基钻井液配方。室内评价表明：该配方具有良好的流变性能、高温高床降滤失性能、抗污染性能、抑制性和润滑性。关键词：高温高密度水基钻井液钻井液处理剂0引言随着世界石油资源需求LI益增加和已探明储虽被不断开采，需要冇足够的后备储虽才能保证石汕工

2、业的长期可持续发展，深井和超深井徳钻探已成为今示钻探工业发展的一个重要方而⑴。深井、超深井钻井液技术是衡量钻井技术水平的重要标志，也是扩大油气勘探开发新领域的重要措施。钻井液是钻井的血液，深井、超深井钻井液技术更是关系深井钻井成败及其质量好坏的决定因素之一，是目前国内外钻井液工作者研究的主要课题。近年来，随着超深井、特殊井和复杂井数量的增多，钻井作业对钻井液处理剂的抗温性要求越来越高⑵。人庆徐家围子深层天然气的勘探収得重大突破，是大庆油田增储上产最主要、最现实的地区。在该地区钻井存在的主要难题之一是地层地温梯度高为4.rC

3、/100m,很多井底温度都在200〜250°C之间；我国南海西部的莺一琼盆地是一•个很有开发潜力的油气田，但这个地区的地质条件恶劣，地温梯度高，异常压力人，预测井底最商温度能达24（）°C,钻井液密度要求达2.33g/cn?,属于世界上三大高温高压并存的地区之一31；塔西南油山、四川的川东气III、新疆的克拉玛依油田等地区都存在高温高压钻井和完井难题⑸。我国冃前的水基钻井液体系最高使用温度在180°C以内。国内海洋钻井所钻遇的地层温度最高达200°C,所使用的钻井液密度最高达2.33g/cm3o这些钻井液由外国公司承包，所

4、使用的主要处理剂也由外国公司提供⑹。基于以上情况，在大量调研国外资料的基础上，经过大量的室内试验研究，成功研制出抗高温（220°C）髙密度（1.80〜2.30g/cn?）水基钻井液体系。1处理剂的优选与评价通过大量的室内研究，优选出下列适于抗高温水基钻井液体系的处理剂：1.1高温保护剂GBHrti中国石汕勘探院钻井所合成，是一种磺化多元共聚物，具有以卜•功能：①抗温性能好，在膨润土颗粒表而吸附能力强，高温下貝有护胶作用。o在钻井液中具有协同增效的作用，与其他处理剂可形成络合物，通过有效地提高其他处理剂的抗温性能,因而捉高了

5、整个钻井液体系的抗温能力。③在高密度水基钻井液中具有高温稀释作用，能改善钻井液的流变性能和HTHP滤失性能。④具有一定的页岩水化膨胀的作用，可稳定井眼。1.2降滤失剂GJL—I、GJL—II在高温高压条件下，单一的降滤失剂很难满足钻井工艺要求，只有采用两个或两个以上的高温降滤失剂才能互相促进完善，达到设计要求。本配方采用的两个降滤失剂均为改进型磺化树脂型降滤失剂，抗温性能好降滤失能力强，对钻井液的粘度影响不人，在井壁上能形成低渗透、柔韧、薄阳致密的泥饼，与其他处理剂的配伍性好；1.3防塌封堵剂GFD具有良好的抑制页岩水化膨

6、胀的作用，高温下能有效封堵井壁地层裂缝，有利于深井防塌和储层的保护，同时它可以有效地填充在钻井液泥饼屮，改善泥饼质量，降低泥饼的渗透性、摩阻系数和HTHP滤失暈；2高温、高密度水基钻井液的性能2.1配方的确定通过室内系列配方的优选实验，最终确定新型抗鬲温钻井液的基本配方为：2%夏子街土+2%保护剂GBH+降滤失剂(6%GJL・II+4%GJ・IL)+4%封堵剂GFD+重晶石2.2高温、高密度钻井液抗温性能按照2」配方，低速搅拌依次加入各种处理剂后，高速搅拌20min,装入瓶屮密封养护24ho把养护好的钻井液移入高搅杯屮，高

7、速搅拌lOmin,测具流变性能和API滤失量。然示装入老化罐屮在不同的温度下老化16h,冷却至室温，移入高搅杯中高速搅拌5min。测其流变性能、屮压滤失量和高温高压滤失量。同一配方不同密度的钻井液在不同温度老化后的流变性能及滤失性能见表1〜4及图1〜4。表1密度为1.80g/cm3钻井液在不同温度下老化后性能序号温度°C老化情况(16h)AVmPa.sPVmPa.sYPPaGf,/GPa/PaAPTFLmLHTHP/TML/*CpH值125热滚前5341122/15<114.6/22092180热滚后353051/1.51

8、.26/18093200热滚后363062/4.5110.4/20094220热滚后393271/22.49.8/2209表2密度为2.OOg/cm;,钻井液在不同温度下老化后性能序号温度°C老化情况(16h)AVmPa・sPVmPa・sYPPaGz/G〃Pa/PaAPTFLmLHTHP/TmL/°Cp