簟２２●簟１啊 ２０１５年２月 ・： 温压成膜封堵技术研究及应用 王伟吉 ，邱正松 ，暴（１．中国石油大学，山东青岛丹 ，王洪伟 ，钟汉毅 塘沽３００４５２） ２６６５８０；２．中海油田服务股份有限公司，天津摘要：ＫＬ３—２油田开发井钻遇的明下段、馆陶组和东营组岩性为泥岩互层、分散性强、胶结性 差、存在断层，易导致钻头泥包、起下钻遏阻、憋扭矩、倒划困难、井漏等井下复杂情况。针对井 下复杂情况，按照强化砂岩封堵、强化砂泥岩互层胶结和强化泥岩抑制的钻井液技术对策，采 用复合封堵剂ＰＦＳ、温压成膜剂ＨＣＭ和页岩抑制剂胺基硅醇ＨＡＳ研制了温压成膜封堵钻井 液体系，探讨了其作用机理。室内评价表明，温压成膜封堵钻井液有着较强的封堵性和抑制 性，储层保护效果好。现场应用表明，温压成膜封堵钻井液配置简单，性能稳定，便于维护，能 有效解决砂泥岩互层井下复杂情况，提高钻井效率。 关键词：温压成膜剂；砂泥岩互层；泥岩抑制；防止地层损害；钻井液 中图分类号：ＴＥ２５４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—６５３５（２０１５）０ｌ＿０１４４—０４ 引言 ＫＬ３—２油田开发井钻遇的明下段、馆陶组、东 形性，对不同形状与尺寸的孔隙与裂缝，进行充填 和架桥，形成初级封堵；胶束聚合物能在固液界面 上迅速大量吸附，形成胶束，形成进一步的封堵层； 填充加固剂通过填充作用进入由弹性材料和胶束 聚合物形成的封堵层的微孔隙，进一步降低封堵层 营组岩性复杂。明下段为泥岩与粉砂岩互层，下部 为少量细砂岩，泥岩以绿灰色、红褐色泥岩为主，局 部为黄褐色、紫色泥岩；馆陶组为含砾细砂岩、细砂 岩与泥岩互层，下部为少量含砾中砂岩，泥岩以红 褐色、绿灰色泥岩为主，少量灰褐色、黄褐色泥岩； 东营组上部为泥岩与含砾细砂岩、细砂岩互层，下 部为厚层泥岩夹细砂岩、粉砂岩，泥岩以绿灰色泥 的渗透率，增强封堵层的强度【１－５１。 （２）加强砂泥岩互层胶结。采用温压成膜剂 ＨＣＭ对砂泥岩互层进行封堵，ＨＣＭ由高交联度的 硬壳、含有非亲水性官能团的中间层、含有亲水性 官能团的外层组成。这种核壳结构在井底温度、压 差和失水作用下，粒子间在井壁附近聚并。当一粒 子壳层进入另一粒子核层时，分布在壳层与核层的 官能团发生交联反应，直至粒子壳层的亲水性官能 团完全反应。井壁附近的无数胶束粒子之间都发 生着同样的聚并和交联过程，最后形成连续性的封 岩为主，部分为灰褐色、红褐色泥岩。该井段砂泥 岩互层、分散性强、胶结性差、存在断层，易导致钻 头泥包、起下钻遇阻、憋扭矩、倒划困难、井漏等井 下复杂情况。针对上述地层情况，以加强砂岩封 堵，加强砂泥岩互层的胶结，加强泥岩抑制为原则， 研制了温压成膜封堵钻井液。 堵膜。在钻井液中，成膜封堵剂ＨＣＭ的这种成膜 特性能够显著降低井眼附近岩石的渗透率，减少水 １温压成膜封堵钻井液作用机理 （１）高渗砂岩防渗防漏。采用ＰＦＳ复合封堵 剂对高渗砂岩储层进行防渗防漏处理，ＰＦＳ复合封 进入地层，改善钻井液与岩石颗粒问的黏结性，从 而提高井壁稳定性 。 （３）加强泥岩抑制。胺基硅醇是在聚胺抑制 剂的基础上引入硅羟基，分子中的Ｓｉ—ＯＨ键与黏 土上的Ｓｉ－ＯＨ键缩聚成Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ键，在黏土表面 堵剂由弹性颗粒、胶束聚合物、填充加固剂组成。 封堵过程中，较大尺寸的弹性颗粒具有一定的可变 收稿日期：２０１４１０２１：改回日期：２０１４１１１３ 基金项目：“十二五”国家科技重大专项“大位移井强抑制、高润滑水基钻井液技术研究及现场试验”（２０１１ＺＸ０５０３０－００５—０７）；国家自然科学基金“海洋深 水浅层井壁稳定与水合物抑制的机理和新方法研究”（５１４７４２３６） 作者简介：王伟吉（１９８７一），男，２０１１年毕业于中国石油大学（华东）石油工程专业，现为该校油气井工程专业在读博士研究生，主要从事钻井液技术研究 工作。 １４６ 特种油气藏 第２２卷 压成膜封堵钻井液体系的滚动分散回收率为 ９４．８８％，高于ＰＥＣ体系（７６．３５％）和阳离子体系 （８０．０２％），大幅降低了岩屑的膨胀率，膨胀率降低 率大于９０％，优于ＰＥＣ体系和阳离子体系。实验 表明，与有机正电胶钻井液和阳离子钻井液相比， 温压成膜封堵钻井液体系能更好地抑制ＫＬ３－２油 田上部泥岩地层水化。 ２．４储层保护性能 选用ＫＬ３－２－Ａ４井明化镇组岩心进行动态长 度为４．７６５ ｃｍ，直径为２．４９２ ｅｍ，孔隙体积为４．２ ｃｍ ，孔隙度为１５．９８％，气测渗透率为３０８．１０× １０一 ｍ ，污染前渗透率为８８．９１×１０ Ｉｘｍ 污染实 验驱替压力为３．５ ＭＰａ，围压为５．５ ＭＰａ，测量温 度为１１０￣Ｃ ｌ１ ”ｊ，结果见图５。９０ ｍｉ∞ 舌；∞．． ．∞芝靼 ｎ后动滤失量 ∞的槲魁 蚰∞加加 保持为０．８ ｍＬ左右，表明温压成膜钻井液具有很 好的封堵性，并且能够有效地阻止钻井液滤液进入 地层，减少对储层的液相伤害。 ０ ２０ ４０ 曲 ８Ｏ １００ １２０ 时间／ｍｉｎ 图５动滤失量随时间的变化 岩 ｔＬ，被污染后，岩心渗透率恢复值随驱替孔隙 倍数的变化情况见图６。岩心被截去０．５ ｃｍ后， 渗透率恢复值比初始渗透率恢复值提高很多，最高 渗透率恢复值大于９５％，说明温压成膜钻井液具 有良好的封堵效果和储层保护能力。 ３现场应用 ＫＬ３－２－Ａ４井是１口调整井，完钻井深为 １ ８３１．９２ ｍ，完钻垂深为１ ６７３．８４ ｍ，完钻井斜角 为１９．２５。，最大井斜角为３７．７０。（４３６．６９ ｍ）。 该井在钻井液体系应用中主要考察ＰＥＣ体系 的改进，考察温压成膜剂ＨＣＭ和页岩抑制剂胺基 硅醇ＨＡＳ在ＰＥＣ体系中对体系流变性能、稳定 性、封堵性的影响，以及对井壁稳定性、机械钻速、 起下钻效率的影响。 Ｏ 图６岩心渗透率恢复值随驱替孑Ｌ隙体积的变化 ＫＬ３－２—４Ａ井二开，采用海水膨润土浆进行作 业，漏斗黏度为３１ Ｓ，钻进至１ ２６３ １１１时控制机械 钻速为３０ ｍ／ｈ，开始使用ＰＥＣ钻井液体系。从现 场的使用情况来看，使用ＰＥＣ体系后，泥浆漏失情 况严重（漏失速率为７．８ ＩＩ１ ／ｈ），从短起下钻后循 环返出的钻屑来看，钻井液的抑制性偏弱，钻屑细 且呈絮凝状，同时，钻井液密度有所增加。 钻进至１ ４２０ ｍ，加入０．５％页岩抑制剂ＨＡＳ， 并加入一定量的温压成膜剂ＨＣＭ，提高体系的抑 制性和封堵性。从现场流变性情况来看，ＨＡＳ和 ＨＣＭ可以起到明显稳定钻井液的作用，后期钻井 过程中钻井液的漏斗黏度基本保持不变（２８～３２ ｓ）， 值由１７．２ Ｐａ下降到１４．３ Ｐａ，有所降低，在 石灰石加重以后，固相含量增加，依然有良好的流 变稳定作用，封堵性能明显提高，未发现严重的泥 浆漏失情况。 该井完钻后短起下，直拔方式遇阻，因此，采用 倒划眼的方式起钻，起钻顺利，没有出现难划眼的 现象，表明胺基硅醇与有机正电胶发生了协同作 用，采用软抑制的方式，不会对地层造成硬化影响。 综合来看，温压成膜剂ＨＣＭ和页岩抑制剂 ＨＡＳ的第１口实验井初步达到了效果，能够有效 维持ＰＥＣ钻井液体系的流变性，并提供一定的抑 制性、封堵性，增强了井壁稳定性，提高了机械钻速 第１期 王伟吉等：温压成膜封堵技术研究及应用 １４７ 和起下钻效率。 ４认识与建议 （１）针对砂泥岩互层钻井复杂情况，采用复合 封堵剂ＰＦＳ对高渗砂岩进行防渗防漏，采用温压 成膜剂ＨＣＭ加强砂泥岩互层的胶结，采用页岩抑 制剂ＨＡＳ抑制泥页岩的水化效应。 （２）温压成膜封堵钻井液有着较强的封堵性 和抑制性，储层保护效果好。现场应用表明，温压 成膜封堵钻井液配置简单、性能稳定，便于维护，能 有效地解决砂泥岩互层的复杂情况，显著提高钻井 效率。 参考文献： ［１］Ｆｒａｎｃｋ Ｌａｂｅｎｓｋｉ，ｅｔ ａ１．Ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｌｕｉｄｓ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ ｆｏｒ ｃｏｎ— ｔｒｏｌ ｏｆ ｗｅｌｌｂｏｒｅ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｆｒａｃｔｕｒｅｄ ｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ［Ｃ］． ＳＰＥ８５３０４，２００３：１—９． ［２］刘金华，王治法，常连玉，等．复合堵漏剂ＤＬ一１封堵 裂缝的室内研究［Ｊ］．钻井液与完井液，２００８，２５（１）： ５０－５２． ［３］李玉伟，艾池，王志成，等．深井安全钻井液密度窗口 影响因素［Ｊ］．油气地质与采收率，２０１３，２０（１）：１０７— １１Ｏ． ［４］Ｈｅｌｉｏ Ｓａｎｔｏｓ．Ｎｏ—ｄａｍａｇｅ ｄｒｉｌｌｉｎｇ：ｈｏｗ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｉｓ ｃｈａｌｌｅｎｇｉｎｇ ｇｏａｌ［Ｃ］．ＩＡＤＣ／ＳＰＥ ７７１８９，２００２：２－７． ［５］李家学，黄进军，罗平亚，等．随钻防漏堵漏技术研究 ［Ｊ］．钻井液与完井液，２００８，２５（３）：２５—２８． ［６］梁文利，赵林．新型钻井液封堵剂ＦＬＤ的研究及应用 ［Ｊ］．中国海上油气，２００９，２１（２）：１２７－１２９． ［７］高喜龙，慈国良，曹胜利，等．埕岛油田埕北３２６Ａ井组 钻进液油层保护技术［Ｊ］．油气地质与采收率，２０１１， １８（４）：１０６—１１０． ［８］陈二丁，周辉．成膜强抑制纳米封堵钻井液的研究［Ｊ］． 钻井液与完井液，２０１１，２８（３）：３９—４１． ［９］杜丙国，马清明，朱建军，等．浅层套管漏失井封堵新 工艺的开发与应用［Ｊ］．油气地质与采收率，２００９，１６ （３）：１０７—１０９． ［１０］马振生，张万才，李金发，等．ＧＳＹ高水膨胀成岩剂封 窜堵漏工艺研究及应用［Ｊ］．油气地质与采收率， ２００４，１１（３）：７４－７５，７８． ［１１］高莉，张弘，蒋官澄，等．鄂尔多斯盆地延长组页岩气 井壁稳定钻井液［Ｊ］．断块油气田，２０１３，２０（４）：５０８－ ５１２． ［１２］邱正松，钟汉毅，黄维安．新型聚胺页岩抑制剂特性 及作用机理［Ｊ］．石油学报，２０１１，３２（４）：６７８－６８２． ［１３］张凤英，鄢捷年，林永学，刘四海．新型防塌钻井液体 系在苏丹六区储层的应用［Ｊ］．特种油气藏，２０１０，１７ （５）：１０３—１０６． ［１４］翟晓鹏，郝红永，楼一珊，等．地层漏失压力研究在哈 拉哈塘凹陷的应用［Ｊ］．油气地质与采收率，２０１３，２Ｏ （２）：１０８－１１０． ［１５］苗海龙，李国钊，王昌军．ＧＩＤ钻井液在渤中油田的 研究和应用［Ｊ］．钻井液与完井液，２００９，２６（２）：９０－ ９２． ［１６］陈新民，隋跃华，高建礼，等．新型随钻堵漏钻井液体 系的研制［Ｊ］．油气地质与采收率，２００５，１２（３）：７９－ ８０． ［１７］蒋官澄，王乐，张朔，等．低渗特低渗油藏钻井液储层 保护技术［Ｊ］．特种油气藏，２０１４，２１（１）：１１３—１１６． 编辑盂凡勤
