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低压地层低密度防漏堵漏钻井液体系及应用

发表时间：2021/8/9 来源：《中国科技信息》2021年9月中作者：李成林郭良王建军张大力宴剑

[导读] 随着油田的密集开发，部分区块地层欠压严重，钻井过程中井漏复杂较为严重。

胜利石油工程有限公司黄河钻井总公司李成林郭良王建军张大力宴剑

摘要：随着油田的密集开发，部分区块地层欠压严重，钻井过程中井漏复杂较为严重。使用随钻堵漏剂能在一定程度上降低漏失风险，减少钻井液漏失，但井漏发生后堵漏难度大，且处理周期长，最后多采用水泥浆封堵，对储层污染严重。因存在溢流的风险，漏失严重时还必须关井预防井喷，防漏、防井喷是重点。
关键词：低压地层；井漏问题；防漏堵漏；井液体系；效果；溢流
        1钻井液技术难点
        常规钻井液体系采用KCl无土聚合物钻井液体系，三开钻进低压储层时，钻井液密度为1.02~1.09g/cm3，使用随钻堵漏剂能在一定程度上降低漏失风险，减少钻井液漏失，但井漏发生后堵漏难度大，且处理周期长，最后多采用水泥浆封堵，对储层污染严重。因存在溢流的风险，漏失严重时还必须关井预防井喷，防漏、防井喷是重点。因为井漏的时常发生，也制约了钻井速度。其中A井三开水平段漏失严重，无法应用常规钻井液进一步钻进。因而，应用低密度钻井液成为一种趋势。
        2低密度钻井液调研
        国内外研究低密度钻井液体系主要采用气基流体钻井、泡沫(或充气)钻井液、油包水或水包油乳化钻井液，油基钻井液是较好的实现方式，但存在着井壁失稳、环境污染严重、信号衰减、泵吸困难、设备投资量大等缺点，而且钻井液本身性能调控困难、流变性和水力学计算复杂、井眼净化效果不稳定等现实问题难以解决，在水平井钻井中更是如此，而比较成熟的是微珠和可循环微泡钻井液。玻璃微珠不仅可以有效降低钻井液密度还具有降滤失的功能，加入后钻井液滤失量易于控制。在钻井液中加入润滑剂、适当混油等，既可以改善润滑减阻性，又利于井浆密度控制。微泡是就地产生的特别稳定的微气泡以抑制钻井液漏入高渗地层，微气泡都由专门的聚合物和表面活性剂稳定的气体或液体的核构成，在渗透性地层中这些微泡能聚集形成坚韧的具有弹性的屏障，从而阻止钻井液的漏失，因此选择了这两种钻井液体系进行现场应用。
        3低密钻井液体系
        3.1可循环微泡钻井液
        微泡钻井液是一种新型的、可循环使用的低密度钻井液体系，它为欠平衡钻井、储层保护、低压易漏地层的防漏堵漏提供了一种新的钻井液体系。与注气泡沫相比，微泡沫钻井液具有配制方便、不需要地面注气设备、可循环使用、成本较低等优点，受到国内外钻井人士的广泛关注。与常规钻井液相比，微泡沫钻井液具有较低的密度和环空循环压耗，能有效降低井下动压力，起到防漏作用；同时，微泡沫钻井液进入漏层后，聚结成“蜂窝”状的泡沫凝胶，对漏失通道产生“气锁”效应和凝胶封堵，起到堵漏的作用。另外，微泡沫钻井液具有非常好的流变性和携岩能力，能有效解决大尺寸井眼的携砂问题。
        可循环微泡沫钻井液主要由水或含固相颗粒的流体加入一些表面活性剂形成。微泡沫由多层膜包裹着气核的独立球体组成，气泡平均直径较普通泡沫小得多，具有均匀、非聚集，微泡之间相互不接触的特点。在常规聚合物钻井液基础上，通过起泡剂和稳泡剂的优选量化，确定了适合北部扎其油田特性的可循环微泡沫钻井液，可实现0.6~0.9g/cm3的低密度，加上微泡的贾敏效应，可有效降低井底液柱压力，降低失水，减少漏失，减少污染，保护储层。
        现场应用配方：4%土粉+0.2%Na2CO3+0.1%NaOH+0.1%~0.2%XC+0.3%K-PAM+0.5%Na-
        HPAN+0.1%~0.3%CMC-MV+0.1%~0.2%PAC+0.25%~0.5%TSB-2。

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        维护重点：在聚合物钻井液体系的基础上，加入XC和CMC-HV作为稳泡剂，在上水池加入起泡剂TSB-2，测量出口钻井液密度，从而调整起泡剂的用量；正常维护聚合物钻井液；可在过渡槽设置一个挡板，清除过大泡沫；需要增加密度时，可根据稳定微泡的情况，采用直接加重或者添加消泡剂的办法。
        3.2微珠钻井液
        微珠钻井液是在钻井液中加入高性能空心玻璃微珠来实现低密度的钻井液体系。空心玻璃微珠是一种中空的圆球粉末状超轻质无机非金属材料，其密度在0.2~0.60g/cm3，粒径在2~130μm之间，具有重量轻、体积大、抗压强度高的特点。使用空心微珠可实现钻井        液0.80~0.90g/cm3的低密度，加上微珠在孔隙喉道的填充，同样可以防止钻井液向地层渗透或漏失。
        现场应用配方（微珠代号为МКФ）：0.1%Na2CO3+0.1%NaOH+4%~4.5%KCl+1.6%~
        1.8%DRILLSTARCH+0.2%~0.3%XC+0.1%~0.3%DRILL?LUBE+МКФ。
        维护重点：按照配置好的微珠钻井液；需要维护补充钻井液量时，再次按照配方配制微珠钻井液来维护；钻井液密度的大小通过微珠的加量来决定；需要增加密度时可采用加重的办法。
        4应用情况
        微泡钻井液实施了3口井，微珠钻井液实施了1口井，最低钻井液密度分别达到了0.8g/cm3和0.96g/cm3，有效预防了井下漏失，实现了定向信号正常传输。有2口直井由于地层压力较高，发生了溢流，又将钻井液密度提高以平衡地层压力。
        以上4口井应用低密度钻井液取得了成功，未发生井漏。其中NB1-3H的水平段时常规钻井液堵漏不成功的情况下，应用微珠钻井液成功完成水平段；NB3-6井地层压力系数最低0.31，应用微泡钻井液完钻后因溢流提高密度至1.27g/cm3，压井成功，未井漏。
        通过应用低密度钻井液可知，可循环微泡沫钻井液与低密度微珠钻井液相同，均可实现低于常规水基钻井液的密度，有效降低井底压力，可减少钻井液漏失和地层损害，是低压油层防漏和堵漏的有效方法。维护操作简单，性能稳定，不需要其它辅助设备，可循环使用。
        微珠钻井液对于定向信号方面的影响较小，微泡钻井液在密度降幅为0.15g/cm3以内，可以满足定向信号传输。
        5结论和建议
        （1）应用可循环微泡沫钻井液和微珠钻井液，可以有效预防低压地层漏失，保护储层，为低压油藏的钻井施工提供了一种新的钻井液体系，值得推广应用。
        （2）微珠钻井液基本不影响定向信号，微泡钻井液在泡沫含量不大的情况下，也可以满足定向信号传输要求。
        （3）建议技术套管彻底封闭上部高压层，避免高低压同层，可以更好发挥低密度钻井液的作用。
        （4）建议在微泡沫钻井液基础上，通过添加一定浓度的桥接堵漏材料配制微泡桥浆，作为随钻堵漏钻井液使用。
参考文献：
[1]宋波凯, 谢建安, 阮彪, et al. 中拐-玛南地区钻井液体系优化与防漏堵漏技术研究[J]. 当代化工, 2019, 48(01):141-146.