两性离子聚合物 HRH 钻井液在临盘油田的应用.pdf

第 4 2卷第 2期 2 0 1 4年 3月 石 油 钻 探 技 术 P ETROLEUM DRI I LI NG TE CHNI QUES Vo 1 ． 4 2 No ． 2 M a r ．， 201 4 钻井完井 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 0 8 9 0 ． 2 0 1 4 ． 0 2 ． 0 1 2 两性 离子聚合物 HR H 钻 井液在 临盘油 田的应用 张 浩，张 斌， 徐 国金 中石化西南石油工程有 限公 司临盘钻井分公 司， 山东临 邑 2 5 1 5 0 0 摘要 临盘 油田近 些年 油气井钻 井 多应用 P AM 钻井液 ， 但 该钻 井液在使 用 中存 在抑制 能力不 足、 钻 井液性 能稳定时间短、 防塌效果有限、 使用成本较高等问题。为此， 在借鉴国内外先进技术的基础上， 引进 了较为先进的 两性 离子聚合物 HR H， 通过溶解试验、 絮凝试验、 抑制性和配伍性试验对其进行 了评价， 优化 了原有钻井液配方， 研制出一种两性离子聚合物 HR H钻井液。室内试验表明， 该钻井液流变性能稳定， 动塑比保持在 0 ． 5左右， 耐温 能力达 1 5 0℃ 以上 ， 抑制性优 于 P AM 钻井液 ， 其岩心渗透率恢复率 高达 9 O 以上 ， 且与润 滑剂复配后 泥饼 黏 附系 g g c , l 、 于0 ． 1 。在临盘油田2 9 5口井的现场应用表明， 该钻井液的流变性、 滤失性、 润滑性和抑制性等均优于P A M 钻 井液 ， 平均 井径扩 大率控 制在 1 0 以 内， 井下故 障 率 由 2 ． 5 7 降至 1 ． 6 4 ， 平均机 械钻 速 由 2 O ． 5 8 m／ h提 高至 2 3 ． 0 2 m／ h ， 具有良好的经济效益。由此可知， 两性离子聚合物 HR H钻井液能解决P AM钻井液所存在的问题， 在 临盘 油 田 具 有 推 广 应 用 价 值 。 关键词 两性 离子聚合物 钻井液 实验 室试验 现场应 用 临盘 油田 中图分类号 T E 2 5 4 ． 6 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 0 8 9 0 2 0 1 4 0 2 0 0 5 7 0 7 Ap pl i c a t i o ns o f Zwi t t e r i o ni c Po l y me r HRH Dr i l l i ng Fl u i d i n Li npa n Oi l f i e l d Z h a n g Ha o ， Z h a n g B i n ， Xu Gu o j i n Li n p a n Dr i l l i n g C o mp a n y， S i n o p e c Xi n a n O i Z f i e l d S e r v i c e C o r p o r a t i o n， L i n y i ， S h a n d o n g， 2 5 1 5 0 0 ， Ch i n a Ab s t r a c t PAM d r i l l i n g f l u i d h a s b e e n c o mmo n l y u s e d i n L i n p a n Oi l f i e l d i n r e c e n t y e a r s ， b u t t h i s d r i l l i n g f l u i d h a s s h o r t c o mi n g s s u c h a s p o o r i n h i b i t i o n， s h o r t s t a b l e t i me ， l i mi t e d a n t i s l o u g h i n g p r o p e r t y a n d h i g h e r c o s t ， e t c ． I n o r d e r t o s o l v e t h e s e p r o b l e ms ， t h e a d v a n c e d z wi t t e r i o n i c p o l y me r HRH h a s b e e n i n t r o d u c e d b a s e d o n t h e a d v a n c e d t e c h n i q u e s a t h o me a n d a b r o a d ． Th e f o r mu l a o f t h e d r i l l i n g f l u i d wa s o p t i mi z e d t h r o u g h s o l u b i l i t y 。 f l o c c u l a t i o n， i n h i b i t i o n a n d c o mp a t i b i l i t y t e s t o n HRH． Th e l a b o r a t o r y t e s t s s h o we d t h a t t h e d r i l l i n g f l u i d h a d g o o d r h e o l o g i c a l p r o p e r t y， wi t h t h e r a t i o o f y i e l d v a l u e t o p l a s t i c v i s c o s i t y a t a r o u n d 0 ． 5 ， t e mp e r a t u r e r e s i s t a n c e o f a b o v e 1 5 0℃ ， b e t t e r i n h i b i t i o n t h a n PAM d r i l l i n g f l u i d， a n d t h e c o r e p e r me a b i l i t y r e c o v e r y r a t e o f o v e r 9 O ． W h e n i t wa s c o mb i n e d wi t h l u b r i c a n t ， t h e mu d c a k e a d h e s i o n c o e f f i c i e n t c o u l d b e l o we r e d t o l e s s t h a n 0 ． 1 ． Th e HRH d r i l l i n g f l u i d h a s b e e n u s e d i n 2 9 5 we l l s i n Li n p a n Oi l f i e l d， t h e r e s u l t s s h o we d t h a t t h e r h e o l o g i c a l p r o p e r t y， f i l t r a t i o n， l u b r i c a t i o n a n d i n h i b i t i o n o f t h e HRH d r i l l i n g f l u i d we r e a l l b e t t e r t h a n t h a t o f PAM d r i l l i n g f l u i d ． Af t e r u s i n g t h e HRH d r i l l i n g f l u i d ， t h e a v e r a g e h o l e d i a me t e r e n l a r g e me n t r a t i o wa s k e p t u n d e r 1 0 ， t h e d o wn h o l e c o mp l e x a c c i d e n t s wa s r e d u c e d f r o m 2 ． 5 7 t o 1 ． 6 4 ， t h e p e n e t r a t i o n r a t e i n c r e a s e d f r o m 2 0 ． 5 8 m／ h t o 2 3 ． 0 2 m／ h ， wh i c h t o g e t h e r r e s u l t e d i n g o o d e c o n o mi c b e n e f i t s ． Th u s i t c o u l d b e s e e n t h i s d r i l l i n g f l u i d wh i c h c o u l d s o l v e a l l t h e p r o b l e ms o f PAM d r i l l i n g f l u i d ， s h o u l d b e p o p u l a r i z e d i n Li n p a n Oi l f i e l d ． Ke y wo r d s z wi t t e r i o n i c p o l y me r ； d r i l l i n g f l u i d； l a b o r a t o r y t e s t ； f i e l d a p p l i c a t i o n； Li n p a n Oi l f i e l d 临盘油 田上部地层平原组 、 明化镇组 、 馆陶组和 东营组以泥岩为主 ， 岩性胶结疏松 ， 且黏土矿物中蒙 脱石和伊／ 蒙无序混层含量高 6 0 ～8 0 ， 极易吸 水膨胀和分散 ， 黏土造浆严 重， 造成 井眼缩径 和垮 塌 ； 该油 田下部地层沙河街组 以泥岩 、 泥岩／ 砂岩互 层为主 ， 且沙 1 段 和沙 3段存 在大段泥 页岩、 油泥 岩、 油页岩等 ， 长时间浸泡后易垮塌及剥蚀掉块[ 1 ] 。 近些年 ， 该油 田油气井钻井应多应用 P AM 钻井液 ， 收稿 日期 2 0 1 3 0 5 1 4 ； 改 回日期 2 0 1 4 一 O 1 0 8 。 作者简介 张浩 1 9 6 4 ～ ， 男， 广 东五华人 ， 1 9 8 8年 毕业 于西南 石油学院钻井工程专业， 2 0 0 4年 获石 油大学 华东 油气井工程 专业 硕士学位 ， 高级工程师， 主要从 事钻井工 艺技 术研 究、 应 用及相 关技 术管理工作。 联系方式 0 5 3 4 5 0 5 1 6 6 8 ， 3 2 7 7 5 5 7 3 9 q q ． c o r n 。 5 8 石 油 钻 探 技 术 但 兰 兰 1 ． -溶 解 试 验 1 钻 井 液 抑 制 能 力 不 足 ，在强造浆地层无法及时清 ⋯⋯⋯ 一 除无用 固相 ， 造成密度升高 1 ． 1 4 ～1 ． 2 1 k g ／ L ， 固 分别 在 3 0 0 mL蒸 馏 水 中加入 一定 质 量 的 相含量上升 达 1 0 以上 ； 2 钻井液性能稳定 时间HRH 和 P AM， 使其 含量分别 达到 0 ． 1 9 ／ 5 、 0 ． 2 、 短 ， 有时甚至不得不大量排放钻井液 ， 并加入大量分0 ． 3 9 ／ 6 、 0 ． 4 和 0 ． 5 此处 0 ． 1 9 ／ 6 表示质量浓度为 散剂来改善其流变性； 3 防塌效果有限， 上部地层应0 ． 1 g ／ 1 0 0 m L ， 以与现场钻井液配方相统一， 其他同 用 P AM 稀液钻进时的平均井径扩大率高达 4 0 ， 理 ， 下同 ， 高速搅拌 ， 测定其溶解时间。试验结果表 下部地层应用 P AM 聚合物钻井液钻进时的平均井 明， P A M 的溶解速度较慢， 含量达到 0 ． 3 9 ／ 6 以后溶解时 径扩大率也达 1 0 以上 ； 4 P AM 干粉 的相对分 子 间均超过 3 0 mi n ， 且有“ 鱼眼” 现象； 而 HR H乳液在水 质量为 3 0 0 万 ～6 0 0万 ， 需要很长 时间来溶胀 和溶 中易分散， 含量在 0 。 1 ～0 ． 5 9 ／ 6 时的溶解 时间均在 解 ， 严重影响了其使用效果， 并增加 了钻井液成本 。 2 r r fi n 内， 其溶解速度远快于 P A M， 同时 HR H乳液不 调研发现 ， 阳离子聚合物钻井液和两性离子聚合物 会飞散到空气中伤害操作者， 有利于现场施工。 譬 篾 罩 差 曼 妻 1 ． 2絮 凝 试 验 果 口 ] 。分析认为， 由于阳离子或两性离子聚合物主 ⋯⋯ ⋯ 链上含有多个阳离子基 团， 与黏土颗粒之间的吸附 分别在装有 2 0 0 mI 蒸馏水 的具塞量筒 中， 加 存在强大的静电引力 ， 不易发生脱 附； 同时， 阳离子 人 3 0 ． 0 g评价 土， 摇动 均匀后分别 加入配备 好 的 基团还可以中和黏土表面的负电性 ， 削弱黏土颗粒0 ． 5 0 的 HRH、 P AM 试样溶液 2 ． O 0 mL， 用蒸馏 对极性水分子的吸附作用 ] ， 所 以比非离子和阴离 水定容至 2 5 0 mL， 混合均匀 1 mi n后静置 ， 按企业 子聚合物具有更强的抑制性 。目前 ， 国内外对 阳离 标准 Q／ S L X 0 0 4 --2 0 1 0测得其絮凝时间分别为 6 ． 5 子和两性离子聚合物抑制剂 的研究 比较多[ 1 1 - 1 2 ] ， 但 和 1 3 ． 4 rai n ， 说明 HRH在水中对评价土的絮凝效 用于现场的却较少 。2 0 1 1 年 ， 临盘油 田引进 了新 型 果优于 P AM。 两性离子聚合物 HRH， 成功研制 出两性 离子 聚合 1 ．3 抑制性能试验 物 HRH钻井液 ， 并在临盘油 田进行应用 ， 取得 了很 好的应用效果 。 1 3 1 岩屑滚动回收率 取临盘油田沙 3段泥页岩岩屑， 粉碎成 6 ～l 0 1 HRH 的性能及钻井液配方的确定 目 颗 粒， 分 别以 清 水和0 ． 1 ～0 ． 5 H R H 、 P A M 、 国内常用的两性离子聚合物 F A一 3 6 7的水溶液作为 两性离子聚合物 HR H为乳 白色稠状乳液， 是采 浸泡液， 在 1 5 0℃温度下热滚 1 6 h进行岩屑滚动回 用反相乳液聚合工艺合成的嵌段共聚物 其分子结构 收率试验 ， 结果见表 1 。 式见图 1 ， 其分子链上同时存在多个 阴离子基 团和 由表 1可 知， 清 水 中 的 岩 屑 滚 动 回收 率 为 阳离子基团， 相对分子质量高达 8 O 0万～1 5 0 0万， 远 2 8 ． 2 ， 而 HR H 加量在 0 ． 1 ～0 ． 5 时均能显著 高于白色颗粒状的 P AM 干粉。以下通过 实验室试 提高岩屑回收率 ， 且岩屑在 HRH 水溶液 中的 回收 验 ， 研究 HR H的溶解性、 絮凝性 、 抑制性及与其他化 率均大于相 同加量 P AM 和 F A～ 3 6 7 水溶液中的回 学添加剂的配伍性 ， 并确定两性离子聚合物 HR H钻 收率 ， 这说明 HRH 抑制泥页岩水化分散 的能力明 井液的配方。 显优于 P AM 和 F A 一 3 6 7 。 CONH2 COOK CH3 l I l C H 2 一c H _ E I c H 一c H 壬 c H c C Hz 3 C H。 B f COOCH2 CH2 ～ N CH3 2 图 1 两-陛离子聚 合物 I t R H的分子结构式 F i g ． 1 M o l e c u l a r s t r u c t u r a l f o r mu l a o f z wi t t e r i o n i c p o l y me r HRH ． ． ，0 ． 3 9 ／ 6 的 HRH、 P AM 和 F A一 3 6 7水溶液作 为浸泡 1 3 2 岩心膨胀率 液 ，在室温下测定岩心在 1 6 h内的膨胀量 ， 结果见 取临盘油 田沙 3段泥页岩岩心， 分别 以清水 和 图 2 。 第 4 2卷第 2期 张浩等． 两性离子聚合物 HRH钻井液在临盘油田的应用 表 1 不同聚合物包被抑制剂的岩屑回收率试验结果 Ta bl e 1 Cut t i ng s r e c o v e r y t e s t r esu l t s o f di f f e r e n t p ol y me r i n- hi b i t o t s 时 间m 图 2 岩心在不 同浸泡液 中的线膨胀量 Fi g ．2 Li ne a r e x pa n s i o n a mo u nt o f t h e C O I l i n di f f e r e nt t est s o l u t i on 从图 2 可 以看出 ， 岩心在 HRH水溶液 中各 时 间点的膨胀量均小于在 P AM、 F A一 3 6 7水溶液以及 清水 中的膨胀量 ， 这说 明 HRH抑制泥 页岩水化膨 胀的能力明显优于 P AM 和 F A- 3 6 7 。 1 ． 3 ． 3 抑制膨润土造浆性能 分别在 0 ． 3 的 HRH、 P AM 和 F A一 3 6 7水溶 液中加 人 一定 质 量 的钠膨 润 土 使其 质 量 浓度 为 2 5 g ／ L， 高速搅拌 2 0 mi n ， 将 其 p H 值调至 ≥9 ， 在 1 5 0℃温度下热滚 1 6 h后采用 Z NN D6型六 速旋 转黏度计测试浆液的流变性 ； 然后加入等量 的钠膨 润土并调整其 p H值 ， 热滚后再次测试其流变性能 ， 如此反复直至测不 出读数 “ ] ， 结果见图 3 。 图 3 不同试验液的 读数 随钠膨 润土 质量 浓度的 变 化 曲线 Fi g ．3 Cu r v e of v a l u e o f d i f f e r e n t t e s t s o l u t i o n wi t h b e n t o ni t e c on c e n t r a t i o n 从图 3可 以看 出， 当膨 润土 的质 量浓 度达 到 1 0 0 g ／ L 时， 0 ． 3 P AM 溶液 的 3转读数显著增大 ； 当膨润土 的质量浓度达到 1 2 5 g ／ L时 ， 0 ． 3 F A一 3 6 7 溶液的 3转读数开始增 大， 当膨润土的质量浓 度达到 1 5 0 g ／ L时， 加有 0 ． 3 HRH溶液 的 3转读 数才明显增大 ， 这表 明 HRH抑制膨润土造浆 的能 力明显强于 P AM 和 F A- 3 6 7 。 1 ． 4 配伍性及钻井液配方 将 H R H与目前临盘油田常用的聚合物降滤失 剂 L S - 1 、 抗盐抗温降滤失剂 D R - 1 0 、 三元共聚物降滤 失剂 KI 一 3 、 双聚铵盐 HMP 、 双保型纳米乳液 S D J 一 2 、 低荧光改性沥青粉 G L - 1 等处理剂混合进行配伍性 试验 ， 结果见表 2 。 表 2 H R H 与各 种处理剂的配伍性试验结果 T a b l e 2 Co mp a t i b i l i t y t est r e s u l t s of HRH wi t h v ar i o u s a d d i t i v e s 注 基浆为 5 ． O 钠膨润土O ． 1 HRH2 ． O L s _ 1 O ． 2 Na OH； 配方 1为基浆O ． 2 HR H； 配方 2 为配方 1 2 ． O DR - 1 0 ； 配方 3 为配方 1 2 ． O K J 一 3 ； 配方 4为配方 1 2 ． O K J 一 3 1 ． O HMP； 配方 5为配方 4 2 ． O S D J - 2 ； 配方 6为配方 5 3 ． O GL - 1 ； 配方 7为基 浆 2 ． O K J 一3 1 ． O HMP 2 ． O S D J 一 2 3 ． o H GI 『1 重 晶石粉 ； 配方 8为配方 7 O ． 1 HRH； 配方 9 为配方 8 O ． 1 HR H。 5 4 3 2 1 0 目 目＼ 删餐避餐 石 油 钻 探 技 术 从表 2可以看 出， HRH 与现有各种处理剂复 配后的钻井液性 能较好 ， 这说 明 HRH具有 良好 的 配伍性。 根据以上评价结果知 ， 两性离子聚合物 HRH 与传统的P A M干粉相比， 具有溶解速度快、 絮凝效 果好 、 抑 制能 力 强、 配 伍 性好 等 特 点。结 合原 有 P AM 聚合物钻井液 配方， 并充 分考虑临盘油 田所 钻井 的地层特点及井深、 油气层保护 、 井控等多方面 因素 ， 最终确定两性离子聚合物 HRH 钻井 液基本 配方 同表 2中配方 9 为 5 ． O 钠膨润 土0 ． 3 HRH 2 ． o LS - 1 2 ． 0 KJ - 3 1 ． 0 HMP 2 ． O S D J 一 2 3 ． 0 GL 一 1 0 ． 2 Na OH十重 晶 石粉 。 2 两性离子聚合物 HRH 钻井液 的 性能 2 ． 1 抗温性能 分别在室温下老化 2 4 h及在 8 0 ～1 5 0℃下滚 动、 老化 1 6 h后 ， 测定两性离子聚合物 HR H 钻井 液的性能 ， 结果见表 3 。 由表 3可知 ， 两性离子聚合物 HRH 钻井液老 化前后流变性稳定、 滤失量都较低 ， 且变化都不大， 这说明该钻井液具有 良好 的流变性 、 滤失性和造壁 性 ， 且抗温能力强 。 2 ． 2 抑制性能 分别取临盘油田明化镇组 、 馆陶组 、 东营组和沙 河街组地层岩屑制成岩心， 放入清水 、 P AM 钻井液 和两性离子聚合物 HRH钻井液 中， 进行岩屑滚动 回收率试验 在 1 5 0℃温度下热滚 1 6 h 和线性页岩 膨胀量试验 室温 ， 1 6 h ， 结果见表 4 。 由表 4可知 ， 不同地层的岩屑在两性离子聚合 物 HRH 钻 井 液 中 的 回收率 均 大 于在 清 水 和在 P AM 钻井液中的回收率 ， 对应岩心在两性离子聚合 物 HR H钻井液 中的膨胀率也 均小于在 清水 和在 P Ⅵ钻井液 中的膨胀 率， 这说 明两性离子 聚合物 HR H钻井液对临盘油田不同地层的泥岩、 泥页岩、 油 页岩都具有较好的抑制效果 ， 且优于 P AM钻井液。 2 ． 3 与润滑剂的配伍性 采用 NF - 2 型泥饼黏附系数测定仪评价两性离 表 3 两性离子聚合物 H R H钻 井液抗温性 能试验结果 Ta bl e 3 Te s t r e s ul t s of t e mpe r a t u r e r e s i s t a nc e pr op e r t y o f HRH d r i l l i n g flu i d 地层 井深／ m 岩性描述 岩屑滚动回收率 ， 清水P AM 钻井液HRH钻井液 膨胀率 ， 清水PAM钻井液 5 2 ． 7 3 O． 6 5 3 ． 6 3 1 ． 8 5 5 ． 5 3 5 ． 2 56 ． 8 2 9 ． 5 57 ． 6 3 3 ． 4 HRH 钻井液 1 5 ． 6 1 5 ． 8 l 8 ． 4 1 5 ． 2 l 6 ． 2 明化镇组 馆陶组 东营组 沙 1段 沙 3中 棕黄色泥岩 3 4 ． 6 棕红色泥岩 3 2 ． 8 灰色泥岩 3 0 ． 5 灰色泥页岩 2 8 ． 2 黑褐色油页岩 2 6 ． 8 注 P AM 钻井液配方 为 5 ． O 钠 膨润 土0 ． 3 P AM 2 ． O L S 一 1 2 ． O KJ 一 3 1 ． O HⅣ 2 ． O S D J 一 2 3 ． O GI 一 1 0 ． 2 Na OH重晶石粉。 子聚合物 HRH钻井液 的润滑性 ， 分别在该钻井液 中加入原油 、 无荧光白油润滑剂 HC R 一 1 0 8或 S D J 一 5 和固体 防塌润 滑剂 RH一 2等进 行试 验， 结果 见 表 5 。 由表 5 可知 ， 两性离子聚合物 HRH 钻井液本 身就具有较好的润滑性 ， 加入各种液体或 固体润滑 剂后， 润滑效果都得以提高 ， 其中原油 或者 白油 与 固体润滑剂复配的润滑效果最佳 。 第 4 2卷第 2期 张 浩等． 两性 离子聚合物 HRH钻 井液在 临盘油田的应用 。6 】 。 表 5 两性离子聚合物 I 4 R H钻井液润滑性能试验结果 l t l e 5 I J lb ∞t j 伽 t r e s ul t s o fHRH 血 i I I i 嚷 flu i d 注 基浆配方 同表 2中配方 9 。 2 ． 4 油气层保护效果 按照中国石油天然气 行业标准 钻井液完井液 损害油层室内评价方法 S Y ／ T 6 5 4 0 --2 0 0 2 ， 测定 两性离子聚合物 HRH钻井液污染岩心的渗透率恢 复率 ， 试验压差为 3 ． 5 MP a ， 温度为 1 5 0℃， 污染时 间为 1 ． 5 h 。1 、 2 和3岩心污染前的渗透率分 别为 1 4 8 ． 7 ， 7 7 ． 4和 1 5 ． 7 mD， 污染后的渗透率分别 为 1 3 8 ． 4 ， 7 0 ． 1和 1 4 ． 0 mD， 渗透率 恢 复率分 别为 9 3 ． 1 9 ／ 6 ， 9 0 ． 6 和 9 0 ． 4 ， 均高于 9 O 9 ／ 6 ， 这表明两性 离子聚合物 HRH钻井液具有 良好的保护油气储层 的作用。 3 现场应用 两性离子聚合物 HR H钻井液 自2 0 1 1 年开始至 2 0 1 3 年 l 2 月底 ， 已在临盘油 田 2 9 5口井进行了现场 应用， 其 中生产直井 3 2口， 斜井 2 3 5口， 水平 井 2 8 口， 井深为 1 2 0 0 4 0 0 0 1 T I ， 平均井深 2 5 4 0 ． 7 m， 累计 应 用进 尺 7 4 9 5 1 7 r n 。 3 ． 1 现场维护处理措施 1 二 开 大 土 池循 环 时， 使 用 0 ． 1 ～ 0 ． 2 9 ／ 6 HR H 胶液进行维护 ， 利用 HRH 的絮凝和包被作 用控制岩屑造浆、 及时沉 降钻屑 ， 保持大土池的水足 够清洁， 以达到快速钻进的目的。HR H在使用时 需加适量解膜剂， 解膜剂 即用即配不宜长时间放置， 以免使大分子结块， 影响使用效果。 2 改钻井液罐进行循环时 ， 使用好 固控设备 ， 加人 L S 一 1 、 HRH 和 Na OH 等进 行处 理 ， 而后 以 0 ． 2 HRH1 ． O L S 一 1 0 ． 1 Na OH 胶液做细 水长流式维护 ， 以抑制馆陶组和东营组地层造浆 ， 使 钻井液保持低黏切 漏斗黏度 3 7 ～4 2 s ， 适 当大滤 失量 1 O mL 和大排量 3 2 ～3 6 L ／ s ， 以获得 较 大的机械钻速和一定的井径扩大率 。 3 沙河街组地层易坍塌 ， 应加强钻井液的封堵 性和抑制性。加入 2 ． O L s _ 1 和 2 ． 0 一 3 等 ， 控 制 AP I 滤失量5 mL 井深 2 5 0 0 m 以深要求高温 高压滤失量2 O mL ； 加入 2 ． o H S D J - 2和 2 ． 0 9 ／ 6 ～ 3 ． O GL _ 1等封堵地层层理和微裂缝 ； 钻进中不间 断加入 0 ． 3 HRH胶液， 以提高钻井液滤液的抑制 性 ； 同时 ， 选择合理 的钻井液密度 和工艺 、 技术措施 协 同防塌 。 4 对于井斜 角小 于 3 0 。 的定 向井 ， 由于 HRH 具有一定的润滑性 ， 可以少加入或不加入液体润滑 剂 ； 对于井斜角大的定向井及水平井 ， 在定向过程中 加入 5 ． 0 原油或 白油润滑剂 ， 并 随着井斜角增大 及时补充其有效 含量， 同时配合加入 2 ． o H 固体防 塌润滑剂 RH一 2以提高润滑效果 。 5 钻进过程 中， 要求钻井液除了具有足够大 的 排量外 ， 还必须具有 良好 的携岩性能和流变性能 ， 否 则容 易 引 起 钻 屑 下 沉 及 井 下故 障， 可 适 时 选 用 1 ． 0 HMP来调节流变性 。 6 进入油层前 5 0 1T I 左右调整好钻井液性能， 严 格控 制 A P I滤 失 量 5 mL ， 高 温 高压 滤 失 量 1 5 mL， 并 维 持 合理 的钻 井 液 密度 ， 加 入 2 ． o H～ 3 ． O S D J - 2 和 G L - 1 等以封堵和保护油气层 。 7 完钻前 1 0 0 r ll以细水长流的方式维护好性 能 ， 密度按设计和井控要求执行 ， 适 当提高黏度 漏 斗黏度 4 5 5 5 s 和切力 3 ～6 P a ／ 6 ～1 0 P a ， 并有 较高动塑 比 O ． 4 8左右 ， 然后循环并进行短程起下 钻， 到底后进行大排量循环 ， 确保井下安全无后效后 循环 2 ～3周以清洁净化井眼。 8 起钻 电测前在斜 井段泵 入润 滑稠浆塞 井 浆1 ． 0 ～2 ． 0 固体润滑剂 2 ． 0 ～5 ． 0 液 体润滑剂 ； 在易 缩径 、 垮塌 井段或 短程起 下钻遇 阻、 遇挂井 段 泵入 稠 浆 塞 井 浆 1 ． 0 K J 一 3和 Na OH 封 闭 。 9 合理有效使用固控设备， 清除钻井液中的有 害固相 ， 提高泥饼质量。 3 ． 2 现场应用效果 2 9 5口井 的现场应用表 明， 该钻井液性能稳定 、 润滑性好 、 抑制防塌能力强且具有 良好的经济效益 ， 完全满足临盘油田的钻井要求 。以下笔者以 2口井 石 油 钻 探 技 术 深相近的水平井为例进行说明， 其中 临 9 ～ 平 2 井使 用两性离子聚合物 HR H 钻井液 ， 临 9 一 平 1 井使用 了 P AM 钻井液。 3 ． 2 ． 1钻 并液性 能稳 定 在 临 9 一 平 2 井 的整个钻进过程中， 钻井液性能 稳定 ， 正常钻进时每钻进 1 0 0 m补充胶液 5 ～1 0 m3 ， 不需要排放废钻井液； 而在 临 9 一 平 1 井的整个钻进 过程 中， 多次出现黏切过高现象 ， 不得不采取放浆操 作， 并加入大量磺化褐煤 S MC等降黏剂进行处理， 每钻进 1 0 0 m 的胶液补充量高达 1 0 2 0 m。 。两性 离子聚合物 HRH 钻井液的流变性 、 滤失性和润滑 性等多项性能均优于 P AM 钻井液 。进一步分析发 现， 采用两性离子聚合物 HRH钻井 液能将钻井液 中膨润土含量控制在 4 0 8 0 g ／ L， 固相含量控制在 1 0 以内， 含砂量控制在 0 ． 3 以内， 钻井液密度控 制在 1 ． 1 5 k g ／ L以内， 特别有利于稳定钻井液性能、 提高机械钻速及保护油气储层。 3 ． 2 ． 2 抑制 防塌 能力 强 临 9 一 平 2井整个钻进过程 中井眼稳定 ， 未出现 任何垮塌掉块现象 ， 且全井井径较为规则 ， 平均井径 扩大率为 6 ． 9 6 ， 而临 9 一 平 1井的全井平均井径扩 大率为 1 2 ． 6 9 ， 如图 4 所示 。进一步分析发现 ， 采 用两性离子聚合物 HR H钻井液所钻井 的平均井径 扩大率大多在 1 0 以内， 而采用 P AM钻井液所钻井 的平均井径扩大率大多为 1 0 ～2 O ， 且部分井出现 “ 糖葫芦” 井眼的现象较为严重。由此可见， 两性离子 聚合物 HRH钻井液具有良好的抑制防塌能力。 3 ． 2 ． 3 经济 效益 良好 临 9 一 平 2 井钻井周期 9 ． 5 8 d ， 建井周期 1 7 ． 6 3 d ， 平均机 械钻速 3 7 ． 2 8 m／ h ； 而 临 9 一 平 1井钻井周期 1 3 ． 8 8 d ， 建井周期 2 2 ． 8 8 d ， 平均机械钻速 3 2 ． 5 1 n h 。 近 4 年采用两性离子聚合物 HR H钻井液和 P AM钻 图 4 临 9 一 平 2井和 临 9 I 平 1井的井径曲线 F I舀4 C a l i p e r c u r v e s o f We l l L i n 9 - P i n g 2 a n d L i n 9 - P i n g 1 井液所钻井的技术经济指标统计对比情况见表 6 。 由表 6可知 ， HRH 比 P AM 用量少 ， 但用两性 离子聚合物 HRH 钻井液所钻井的井眼稳定性 高， 因泥包钻头 、 抽汲 、 缩径 以及井塌造成的划眼等井下 故障明显减少 ； 完钻电测一次成功率也明显提高 ； 同 时， 钻井周期和建井周期缩短， 机械钻速有所提高， 经济效益显著 。 4 结论与建议 1 两性离子聚合物 HRH 与传统的 P AM 干粉 相 比， 具有溶解速度快、 絮凝效果好 、 抑制能力强、 配 伍性好等特点 ， 由其配制的两性离子聚合物 HRH 钻井液具有优 良的流变性、 抗 温性、 抑制性 和润滑 性 ， 且油气储层保护效果好 。 2 两性离子 聚合物 HRH 钻井液抑制防塌能 力强 ， 能有效解决临盘油 田东 营组 以上地层 的缩径 和垮塌问题 、 沙河街组泥页岩水化坍塌及剥蚀掉块 问题 ， 能使平均井径扩大率控制在 1 O 以内。 3 两性离子聚合物 HRH 钻井液性能稳定 ， 能 有效控制 固相含量 、 明显提高机械钻速并减少井下 故障的发生 ， 具有 良好的经济效益 ， 在临盘油 田具有 很高的推广应用价值。 表 6 两种聚合物钻井液所钻井技术经济指标对比 Ta b l e 6 Co mp a r i s o n o f t e c h n i c a l a n d e c o n o mi c i n d e x e s d r i l l e d b y t h e t wo k i n d s o f p o l y me r d r i l l i n g flu i d 钻井液应 平 _ ／ 钻 肭 雌拥 d 平 下 榔 率 PAM 1 3 9 2 4 7 2 ．1 6 0 ．2 O l 3 ． 4 2 2 1 ．2 9 2 O ． 5 8 2 ． 5 7 9 1 ． 3 3 PAM 1 0 4 2 3 4 9 ． O 5 8 ． O 5 1 3 ． 6 2 2 1 ． 9 8 2 O ． 6 5 2 ． 3 6 9 3 ． 4 2 HRH 4 O 2 7 9 7 ．2 3 2 ． 6 O 1 2 ． 4