非渗透双聚钻井液在金山气田的应用分析

思飞

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摘要：随着金山气田的开发，井数的增多，井深的不断增加，裸眼井段逐渐增长，在实钻过程中钻井液抑制性仍有不足，化学稳定性有待加强。该气田平均井深在3500m左右，聚合物屏蔽暂堵（PK-PB）型钻井液体系适用于3000m以下的井，而聚磺非渗透钻井液体系在抑制泥页岩水化膨胀能力上仍有所欠缺，已不能够满足钻井要求。由于该区地层特殊的地质情况，为了满足以上要求，结合金山气田地层特点，从钻井液所需的强抑制的包被剂、抑制剂和抗高温降失水剂入手，研制了一套适合该气田的特点的非渗透双聚钻井液体系。

关键词：强抑制钻井液；金山气田；井壁稳定；储层保护

前 言

金山气田地层膨胀型粘土矿物含量高，钻井液抑制性不足易导致井壁坍塌掉块，井径扩大率高，针对金山气田地质特征和钻井液抑制性不足等特点，研制出适合该气田的特点的非渗透双聚钻井液体系，提高钻井液的抑制性，降低失水性等方面维护井壁稳定，达到钻井要求。在现场进行了5口井的现场试验，取得了显著的效果，减少了复杂情况的发生，对提高钻井速度和储层保护效果具有重要意义。

1 储层特征及损害机理概况

金山气田位于梨树断陷东部斜坡带，该区地层发育齐全，主要含气目的层为营城组、沙河子组、火石岭组。地层主要以泥岩与含砾细砂岩粉砂岩互层沉积，由于埋藏深、地温高，成岩作用强烈，导致储层物性较差，孔隙度在7.8%~8.3%之间，平均渗透率8%，渗透率在0.24~1.22×10^-3μｍ²之间，平均渗透率0.36×10^-3μｍ²，地层压力系数1.09-1.2之间，金山气田温度梯度3.3-3.37℃/100m，属于特低孔超低渗，常温常压储层，营城和沙河子组原生粒间（砾内）孔、溶蚀孔和裂隙比其它层系发育，因此渗透性相对较好。

根据X-衍射分析结果，金山气田储层中膨胀型粘土矿物主要为伊/蒙混层（相对含量在57%~79.33%之间），其次为伊利石（相对含量在23%~73%之间）。通过岩样的室内敏感性分析得出，金山气田储层速敏损害率在74.53%~83.99%，表现出强速敏；储层碱敏损害率在23.97%~85.55%之间，表现出中等偏强碱敏；储层水敏指数在39.26%～54.92%之间，表现出中等偏弱水敏；储层盐敏伤害指数在37.97%~58.94%之间，表现出中等偏弱盐敏；储层酸敏损害率在5.31%~65.56%之间，表现出弱酸敏。由地层损害机理分析，该地区还存在滤液损害、毛细管自吸水锁损害。

2 非渗透双聚钻井液体系的评价

2.1 抑制性评价

非渗透双聚钻井液体系以聚胺抑制剂为主要的泥岩抑制剂，具有非离子和阳离子表面活性剂的特征，镶嵌在粘土层间，限制粘土吸水膨胀。与包被剂聚丙烯酸钾KPAM配合使用，在页岩和钻屑表面形成一层保护膜，阻止水分子穿透，抑制页岩膨胀，使钻屑保持完整，避免钻屑黏糊振动筛和相互粘结。体系以磺化褐煤SMC、磺化酚醛树脂SMP为抗高温降滤失主剂，KFT、JS-9辅助降失水剂，与具有良好的抗高温性能的聚胺和KPAM配合，更进一步的抑制页岩分散和地层造浆，使对泥页岩的抑制性达到最佳。

一般评价钻井液的抑制性采用的方法为滚动回收率实验和泥页岩膨胀率实验。通过16h岩屑滚动回收率和8h泥页岩膨胀率作为钻井液抑制性分析评价，与聚磺非渗透钻井液体系做对比，非渗透双聚钻井液体系泥页岩回收率达到92.22%，泥页岩线膨胀率比聚磺非渗透降低了近15倍，说明非渗透双聚钻井液体系具有很强的抑制性，能够有效的抑制岩屑的水化分散，有利于稳定井壁和保护储层。

2.2 润滑性评价

在定向井和水平井钻进过程中，钻井液的润滑性尤为重要。该体系以极压白油润滑剂为润滑剂，降低摩阻系数，有利于上提、下放钻具，保证井壁润滑。通过泥饼粘附系数测定，对几种润滑剂的润滑性进行对比，通过采用不同的比例、不同的液体润滑剂进行复配，利用泥饼粘附系数实验得出的数据做对比。与以往的润滑剂相比，添加了3%极压白油润滑剂的钻井液泥饼粘附系数0.052，比添加了原油、乳化石蜡、液体润滑剂以及固体润滑剂的泥饼粘附系数都要低约0.01~0.02%，不仅泥饼粘附系数最低，而且加量少，易于入井操作，维护方便，在成本上有了一定的节约。

2.3 储层保护性能评价

1.封堵剂评价

由于本区平均井深在3500m左右，井底温度在130~140℃之间，需要体系抗高温能力增强，而且该区域泥页岩较多，面对水敏损害，钻井液体系中加入封堵性材料，2%非渗透封堵剂，来增强地层对抗滤液的损害，能够有效保护储层。连续测定几种复配钻井液在140℃，热滚时间为16h后的性能变化。经过对比，在140℃热滚后，该体系各项性能相对稳定，高温高压失水12ml，比原体系降低了3ml。非渗透双聚钻井液具有良好的抗温能力，同时降低了滤液对等带来的损害，相对提升了井壁稳定性，能够满足金山气田中深井的钻井需求。

2.防水锁性评价

在油气开发过程中，钻井液、固井液及压裂液等外来流体侵入储层后，由于毛细管力的滞留作用，地层驱动压力不能将外来流体完全排出地层，储层的含水饱和度将增加，油气相渗透率将降低，这种现象称之为水锁效应。低渗透、特低渗透储层中水锁现象尤为突出，对气藏的渗透能力造成伤害，严重地影响了气藏的开发效果，成为低渗致密气藏的主要伤害类型之一。由于水锁伤害很难解除，因此研究其伤害机理、影响因素以及解除方法对提高气井产能具有极其重要的作用。

利用梨树断陷中深井目的层营城组的岩芯，开展了优化后配方的室内储层伤害评价，进行了驱替实验，首先测试岩心的气测渗透率、孔隙度和饱和前的质量；其次将岩心放置于测试溶液中，抽真空饱和，至完全饱和没有气泡冒出为止；然后将饱和后的岩心用滤纸吸干表面的液体，称量饱和后岩心质量；最后将饱和后的岩心放置于静态岩心流动装置的夹持器中，用氮气在不同的压力下驱替岩心中的液体，同时测试岩心在不同压力驱替后的气测渗透率，称量岩心在不同压力驱替后的质量；通过实验得出，相对气测渗透率随着含水饱和度的增加而降低。在相同的含水饱和度下，测得渗透率恢复值都在80%以上，饱和防水锁剂的岩心均比饱和盐水的岩心相对气测渗透率较高，说明可以降低该储层的水锁伤害，储层保护效果比较明显。

3 现场应用效果

非渗透双聚钻井液体系以其独有的强抑制特点，在施工过程中井下正常，没有出现井壁失稳现象，钻井液性能性相对稳定，失水能够控制在合理的范围内，稳定井壁有显著的效果。

与前期相比，裸眼井段虽有所增长，但是钻井周期明显缩短，浸泡时间缩短25%，平均井径扩大率与同区井降低了3-5个百分点，说明钻井液体系能够与本区地层有较好的配伍性，减少了因井壁失稳而延迟钻井周期的现象。通过定向井魔族系数的对比，优化后的钻井液摩阻系数降低了0.17，说明钻井液的润滑性有一定的提高。

4 结论与认识

（1）非渗透双聚钻井液与本区以往钻井液相比，具有较强的抑制性、较好的润滑性、抗温性、对储层伤害小、稳定井壁、减少井下复杂、降低井径扩大率、缩短钻井周期等优点。

（2）5口井的现场实验表明，强抑制非渗透双聚钻井液体系目前已能够满足金山气田特低孔超低渗储层钻井需要。

（3）现场实验表明，用强抑制非渗透双聚钻井液体系施工的气井，平均井径扩大率与同区井降低了3-5个百分点，优化后的钻井液摩阻系数降低了0.17，维护井壁稳定和储层保护方面有一定的效果。

（4）在已取得的成果基础上，继续研究优化强抑制钻井液的各项性能指标的适用性，进一步提高钻井液技术。

参考文献

2. 鄢捷年.钻井液工艺学[M].北京：石油工业出版社.2001.7.22-40

3. 邓兴强, 雷明阳, and 齐悦. "双聚胺基钻井液在XS903-P2井?311mm井眼的应用."西部探矿工程(2019).