恩平24-2油田水平井钻井液技术研究

胡友林，岳前升，刘书杰，朱 磊

（1.长江大学石油工程学院，湖北荆州 434023；2.中海油研究总院，北京 100027）

恩平24-2油田水平井钻井液技术研究

胡友林1，岳前升1，刘书杰2，朱 磊2

（1.长江大学石油工程学院，湖北荆州 434023；2.中海油研究总院，北京 100027）

为满足恩平24-2油田水平井钻井工程和储层保护需要，通过实验研制出一种无固相快速弱凝胶钻井液体系。室内评价试验表明：该钻井液具有较高的动塑比和较高低剪切速率黏度（LSRV），能有效克服水平井段携岩难、易形成岩屑床的问题。具有优异的抑制性和润滑性，且滤失量较小，具有较强的抗温、抗污染能力、井眼净化能力和储层保护能力。针对恩平24-2油田水平井采用裸眼完井工艺，研究了破胶剂JPC对钻井液及其滤饼的破胶性能，破胶剂JPC能有效解除聚合物对储层造成的污染。研究结果表明，该钻井液具有独特的流变性，维护简单，优异的储层保护性能和较好的可降解性，适用于恩平24-2油田水平井水平段的钻进。

恩平24-2油田；水平井；弱凝胶钻井液；储层保护；破胶

恩平24-2油田位于中国南海珠江口盆地北部坳陷带西南缘恩平凹陷南部，恩平24-2油田开发井数17口，其中12口为水平井并裸眼完井，研制满足EP24-2油田水平井钻井工程和储层保护要求的钻井液非常重要。相对于直井而言，水平井对钻井液的技术要求更高，主要表现在以下几方面：（1）良好的流变性，以便防止岩屑床形成，满足井眼净化要求；（2）良好的抑制性和造壁性；（3）良好的润滑性；（4）良好的储层保护 能力[1-5]。

1 EP24-2油田储层基本物性及潜在损害因素

1.1 储层基本物性

恩平24-2油田油层分布在韩江组下段和珠江组，油层埋深1 404.2 ～ 2 343.4 m，含油井段长939.2 m。恩平24-2储层岩性主要为细—中粒长石岩屑、长石石英砂岩。砂岩成份主要为石英，其次为岩屑、长石及少量云母。胶结类型以孔隙式胶结为主，储层岩石胶结疏松。储层孔隙发育，主要为原生粒间孔和粒间溶孔。平均孔隙度14.4% ～ 26.3%，平均渗透率（26.7 ～ 1 762.6）× 10-3μm2。储层物性好，属于中—高孔隙度、中—特高渗透率储集层。

1.2 潜在损害因素

储层敏感性评价结果表明，储层存在中等偏强速敏、水敏、碱敏和应力敏感性，弱的酸敏，储层临界流速为0.75 mL/min，临界pH值为9，临界应力3.5 MPa。

2 快速弱凝胶钻井液性能评价

2.1 流型调节剂优选

以天然生物聚合物为主要原料，通过实验研究优选流型调节剂ZNJ。ZNJ是一种快速弱凝胶体系，与常规凝胶的形成机理不同，是利用聚合物之间的协同效应，而不加交联剂。通过实验评价研究，流型调节剂ZNJ的加量为0.8%时，其海水溶液具有较高的动塑比和较高低剪切速率黏度（LSRV），能有效克服水平井段携砂难、易形成岩屑床的问题。实验结果如表1所示。

表1 流型调节剂ZNJ海水溶液的流变性能

2.2 EP24-2油田钻井液配方

基本配方：海水+0.1%NaOH+0.15%Na2CO3+ 0.8%ZNJ+2%FLO+3%JLX。其中ZNJ为流型调节剂，是EP24-2油田钻井液核心处理剂；FLO为改性淀粉降失水剂；JLX为聚合醇防塌润滑剂。加重采用KCl加重，能有效保护EP24-2油田水平井裸眼完井的储层。

2.3 钻井液性能评价

根据EP24-2油田探井所要求使用的钻井液体系密度，按上述基本配方然后将钻井液加重至1.15 g/cm3进行性能评价。

（1）抑制性能

采用热滚回收率评价方法评价无固相弱凝胶钻井液体系的抑制性能，所用钻屑来自EP24-2-2井（井深2 400～2 406 m）。在350 mL配好的无固相弱凝胶钻井液中加入过6～10目钻屑50 g，经100℃热滚16 h后过40目筛子回收烘干称重并计算热滚回收率。无固相弱凝胶钻井液的岩屑滚动回收率为92.08%，这表明其有较强的抑制能力。

（2）抗温性能

评价了无固相弱凝胶钻井液体系不同温度条件下热滚16 h后的性能，实验结果（表2）显示在80℃到100℃内，钻井液性能稳定，能满足恩平24-2油田钻井工程要求（EP24-2油田地层温度在77.38 ～ 100.59℃之间）。

表2 无固相弱凝胶钻井液的抗温性评价

（3）润滑性能

用钻井液泥饼黏滞系数测定仪评价了无固相弱凝胶钻井液和油基钻井液的润滑能力，无固相弱凝胶钻井液的泥饼黏滞系数为0.043 7，能满足恩平24-2油田水平段钻井工程要求。

（4）抗污染性能

1）抗NaCl污染性能

在钻井液中加入不同加量的NaCl，测其80℃条件下热滚16 h后的性能，实验结果（表3）显示钻井液性能变化很小，表明无固相弱凝胶钻井液体系有很好的抗NaCl污染能力。

表3 钻井液体系抗NaCl污染性能

2）抗CaCl2污染性能

在钻井液中加入不同加量的CaCl2，测其80℃条件下热滚16 h后的性能，实验结果（表4）显示钻井液性能变化很小，表明无固相弱凝胶钻井液体系有很好的抗CaCl2污染能力。

表4 钻井液抗CaCl2污染性能

3）抗MgCl2污染性能

在钻井液中加入不同加量的MgCl2，测其80℃条件下热滚16 h后的性能，实验结果（表5）显示钻井液性能变化很小，表明无固相弱凝胶钻井液体系有很好的抗MgCl2污染能力。

表5 钻井液体系抗MgCl2污染性能

4）抗钻屑污染性能

在钻井液中加入不同加量的钻屑，将所用钻屑（为EP24-2-2井井深2 400 ～ 2 406 m的钻屑）烘干后粉碎，过孔径为0.155 4 mm的筛，测其80℃条件下热滚16 h后的性能，实验结果（表6）显示钻井液性能变化很小，表明无固相弱凝胶钻井液体系有很好的抗钻屑侵污染能力。

（5）井眼净化能力

对EP24-2油田水平段设计的8-1/2''井眼尺寸，通过中海油研究总院的wellplan软件计算钻井液在泵排量为1.8 m3/min时岩屑床的厚度，无固相弱凝胶钻井液的岩屑床厚度为0 mm，表明无固相弱凝胶钻井液钻井液有很好的井眼净化能力。

（6）储层保护能力

按照中国石油天然气行业标准SY/T 6540—2002《钻井液完井液损害油层室内评价方法》，采用JHDS高温高压动失水仪模拟井下条件对无固相弱凝胶钻井液的储层保护能力进行了研究，所用的岩心为EP24-2-2井珠江组岩心，实验结果（表7）显示模拟裸眼完井条件下的岩心渗透率恢复值大于80%，表明无固相弱凝胶钻井液具有较好的储层保护能力。

表6 钻井液抗钻屑侵污染性能

表7 钻井液储层保护能力

3 EP24-2油田水平井钻井液破胶液性能评价

无固相弱凝胶钻井液体系所采用的流型调节剂ZNJ是由天然高分子协同构成，在井壁快速有效形成含有聚合物的泥饼，含有聚合物的滤液一旦被挤入地层极易被吸附、滞留在孔隙喉道中，对储层造成伤害[6,7]。因此，对于恩平24-2油田水平井采用裸眼完井的完井工艺来说，对无固相弱凝胶钻井液体系在井壁形成的泥饼及其残余物进行破胶技术研究是非常有必要的。

3.1 钻井液破胶性能评价

采用黏度法研究了无固相弱凝胶钻井液的破胶技术，该方法原理是聚合物降解前后其黏度发生变化。通过室内实验优选了氧化类破胶剂JPC做为EP24-2油田水平井钻井液破胶剂。

实验研究了不同加量的JPC对钻井液的破胶效果。实验方法：在无固相弱凝胶钻井液中加入不同加量的JPC，充分搅拌混合均匀，将其放入烧杯中并密封放入水浴锅中，在80℃的温度下，放置4 h后取出，冷却到室温，测定钻井液的黏度并计算破胶率，实验结果见图1。结果显示JPC加量大于2%，无固相弱凝胶钻井液破胶率大于95%，为了获得更好的破胶效果，建议破胶剂的加量不低于3%。

图1 破胶剂JPC不同加量的破胶率

3.2 钻井液滤饼破胶性能评价

用API常温中压滤失仪压制无固相弱凝胶钻井液滤饼，配制200 mL 3.0%JPC海水破胶液。在烧杯中加入200 mL破胶液，将滤饼小心放入烧杯中。将烧杯放入80℃水浴中加热，每隔一定时间观察滤饼状态。滤饼破胶结果如图2和图3所示。结果显示2小时后滤饼完全消失，只剩下滤纸。

图2 浸泡前滤饼

图3 浸泡2 h后滤饼

3.3 破胶液储层保护效果评价

实验方法：反向用无固相弱凝胶钻开液动态污染岩心，再用破胶液破胶，正向用煤油测岩心污染后的渗透率Kd，所用岩心来自EP24-2-2井珠江组。污染后，岩心渗透率恢复值为98.41%，实验结果（表8）表明破胶液能够有效解除聚合物对岩心造成的污染堵塞。

表8 破胶液储层保护效果评价

4 结论及认识

（1）通过实验研究，研制出满足EP24-2油田水平井钻井工程和储层保护需要的快速弱凝胶钻井液体系。

（2）所研制的EP24-2油田水平井钻井液体系具有较高的动塑比和较高低剪切速率黏度（LSRV），能够有效克服水平井段携砂难、易形成岩屑床的问题。该钻井液具有优异的抑制性和润滑性，且滤失量较小，并具有较强的抗温、抗污染能力、井眼净化能力和储层保护能力。

（3）破胶剂能够有效降解钻井液中聚合物，使钻井液形成的滤饼容易解除，储层伤害小，能够有效解除聚合物对储层造成的伤害。

（4）该钻井液具有独特的流变性、优异的储层保护性能和较好的可降解性，适用于恩平24-2油田水平井水平段的钻进。

[1] 谢水祥，蒋官澄，陈勉，等. 凝胶型钻井液提切剂性能评价与作用机理[J]. 石油钻采工艺，2011，33（4）：48-51.

[2] 岳前升，向兴金，范山鹰，等. 东方1-1气田水平井钻井液技术[J]. 天然气工业，2005，25（12）：62-64.

[3] 王荐，张荣，聂明顺，等. HRD弱凝胶钻井完井液研究与应用[J]. 钻井液与完井液，2008，25（6）：6-7.

[4] 马超，赵林，李再均，等. 新型无固相弱凝胶钻井液体系研究与应用[J]. 石油天然气学报，2009，31（3）：246-250.

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[6] 岳前升，刘书杰，谢克姜，等. 海洋油田水平井破胶液技术[J].钻井液与完井液，2010，27（4）：29-31

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Study of Drilling Fluid for Horizontal Well in Oil Field EP24-2

HU Youlin1, YUE Qiansheng1, LIU Shujie2, ZHU Lei2
（1.College of Petroleum Engineering of Yangtze University,Jingzhou Hubei434023,China;2.CNOOC Research Institute, Beijing100027,China）

In order to meet the requirements for drilling engineering and reservoir protection in horizontal well of oil field EP24-2, a solid-free rapid weak gelling drilling fluid was developed by experiment. The drilling fluid has high yield point to plastic viscosity and high low-shear rate viscosity（LSRV）, and can be used to solve the problems of carrying cutting and cutting bed in horizontal well. The lab evaluation tests indicated that the drilling fluid has excellent inhibiting ability and lubricity, less filter loss, with capability to resist temperature and pollution, being capable of borehole cleaning and reservoir protection. In view of the technology of open hole completion in horizontal well of oil field EP24-2, study has been conducted on the gel breaking capability of gel breaker JPC to drilling fluid and its filter cake. The results indicated that gel breaker JPC could degrade effectively polymers and avoid reservoir pollution by polymers. The results showed that the drilling fluid had unique rheology, and its maintenance is simple. In addition, it had excellent capability for reservoir protection, being degradable, suitable for drilling the horizontal sections in horizontal well of the oil field EP24-2.

Oil Field EP24-2; horizontal well; weak gelling drilling fluid; reservoir protection; gel breaking

TE254

A

10.3969/j.issn.1008-2336.2014.02.093

1008-2336（2014）02-0093-04

2013-02-27；改回日期：2013-11-25

胡友林，男，1978年生，2002年毕业于江汉石油学院，硕士，讲师，主要从事钻井液与完井液教学与科研工作。E-mail：61872218@qq.com。