神泉区块强抑制性钻井液配方优选

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　　摘 要：神泉区块是吐哈油田近年的提产区块，所用常规钻井液有一定技术缺陷，要对钻井液体系进行优选配套，确定配方并现场试验推广，提高吐哈盐膏层及水敏易塌地层井壁稳定性、减少复杂事故发生。
　　关键词：钻井液;配方;技术方案;应用效果;经济效益
　　神泉区块施工井主要为定向井，斜井段最长1910m，井斜17-45°，常规钻井液技术缺陷：聚合物、聚磺与阳离子钻井液均无法有效抑制第三系盐膏溶解;聚合物、聚磺钻井液抑制性不足。分析地层岩石理化特性，弄清事故机理，从降低滤液活度控制盐溶、提高泥浆抑制性抑制地层造浆等方面着手。
　　1 改进方案及实施
　　1.1 开展地层矿物组分、理化性能与地层三压力分析，明确复杂事故机理
　　首先分析岩屑全岩矿物组分。神泉区块粘土矿物含量较高，平均含量31.9%;且1000m后井段均含石膏，其中1000-1900m大部分井段含量在10%以上。第二粘土矿物组分分析，神泉区块粘土矿物中伊蒙混层含量很高，平均含量高达70.1%。第三水化分散特性分析，测试岩样在蒸馏水中侵泡24h结果：2150m以上及2400-2600m井段属强分散性地层，2150-2400m井段回收率50-80%，属中等分散性地层。第四地层三压力分析，地层孔隙压力总体上属正常压力系统，但七克台组、三间房组部分井段存在压力异常0.982-1.30g/cm3;七克台组地层坍塌压力1.192-1.329g/cm3，三间房组为1.228-1.347g/cm3最高时接近1.35g/cm3。第五复杂事故机理分析：①地层坍塌压力高，地层钻开井壁失去支撑，导致井壁失稳;②盐膏层段盐溶引发地层剥蚀掉块，形成不规则井眼;③蒙皂石和伊利石水化膨胀压力差异大，降低泥岩胶结强度，导致剥落掉块。
　　1.2 优选主处理剂加量，形成适合神泉区块的强抑制性钻井液配方
　　首先是抑制剂加量确定，实验表明：随IND30浓度提高岩屑回收率均增大，加量达0.3%抑制性已较好，最佳加量为0.3-0.4%。其次是降滤失剂确定，在基浆（清水+4%土粉+0.1%NaOH+0.3%IND30）中分别加入0.5%、1%、1.5%、2%NAT-20和Redu1，实验结果表明：Redu1降滤失效果最好，最佳加量1-1.5%。第三Weigh2加量确定，测量100g天然岩盐在500mL清水及不同浓度Weigh2溶液中浸泡90min后Cl-含量，以清水为基准，计算出Weigh2抑制盐溶解能力。实验表明：有机盐Weigh2随加量增加，抑制盐溶解能力增强，加量为20-60%时升高幅度较小，从经济角度考虑确定Weigh2加量为10-15%。第四封堵剂加量确定，在基浆（清水+4%土粉+0.1%NaOH+0.3%IND30+1%Redu1+10%Weigh2）中加入1%、2%、
　　3%、4%NFA-25和QCX-2，用FA型砂床濾失仪测试滤失情况（砂子粒径20-30目，压力0.69MPa，滤失时间30min），实验表明随封堵剂加量增加，砂床浸入深度减少，2%加量即有较好封堵效果，超3%后变化不明显，最佳加量2-3%。第五增粘剂确定，在基浆（清水+4%土粉+0.1%NaOH+0.3%IND30+1%Redu1+2%NFA-25+2%QCX-2+10%Weigh2）中分别加入0.2%增粘剂XC、HV-PAC、HV-CMC测其常规性能，相同条件下XC提粘效果最佳。第六体系配方确定，根据主处理剂优选结果并结合钻井液常用处理剂加量，确定神泉强抑制配方：4-5%土粉+0.3-0.4%IND30+1-1.5%Redu1+2-3%NFA-25+2-3%PGCS-+10-15%Weigh2+1+2-3%QCX-2+0.2%XC+0.1%NaOH。
　　神泉区块18口井应用效果很好，施工时首先进行钻井液转化：①使用一开坂土浆钻水泥塞及上部砾石层，根据地面泥浆量情况放掉部分水泥污染井浆，配合纯碱除钙;②钻至泥岩（约650m），均匀混入30-50m3（0.3%IND30+1-1.5%ReduL+10%Weigh2）胶液，调整钻井液性能，控制粘度40-50s，滤失量10-8mL，坂含<50g/L，固相含量<7%。其次是钻井液维护：a.以0.3-0.4%IND-30+1-1.5%Redu1复配胶液正常维护，提高抑制性、控制失水，配合以黄原胶维持粘度在（45-55s），保持动切力不低于6Pa，以减少对井壁冲刷，避免井径扩大;b.盐膏段严格控制失水，分别在500、1000、1500m加入10吨有机盐，抑制盐溶;c.定向前100m加入1-1.5%PGCS-1，逐步提高含量至2-3%;d.J2q及以下地层，加入2-3%NFA-25、2-3%QCX-2强化造壁防塌;e.井深1000m后逐步提高钻井液密度，平衡地层坍塌压力。密度控制范围分别为：井深1500-1800-2000-2300m，对应密度1.20-1.23-1.25-1.30g/cm3。
　　2 应用效果
　　应用技术指标完成后，复杂事故损失率降低11.89%;钻井周期同比应用前减少9.63天，提速幅度31.13%;每米钻井液成本降低27.82元。有效控制坂含、固相，降低20-30%，实现化学固相控制效果。有效抑制盐溶，完成井平均最大Cl-含量降低1.09万g/L，降低30.4%，平均井径扩大率同比降低7.22%。节约工时经济效益：DS1=（G0-G1）×C×D-R=平均周期降低值×井数×日费×钻井液贡献率-项目实施费用=（30.94-21.31）×18×5.5×50%-0=476.69万元;节约钻井液成本经济效益：DS2=D×（C0-C1）-R=钻井总进尺×钻井液成本降低值-项目实施费用=50147×（234.23-206.41）-0=139.51万元;总经济效益=节约工时经济效益+节约钻井液成本经济效益=616.20万元。在社会效益方面，强抑制性钻井液具有较强的抑制难点地层粘土矿物水化及盐膏溶解作用，有效减少井下复杂与事故，降低了工人劳动强度，降本增效增强品牌竞争力。
　　本文系统分析神泉区块岩石矿物组分与理化性能，揭示难点地层复杂事故机理，提供配方改进依据。新钻井液配方在抑制造浆与盐溶、流变性控制、复杂事故预防、成本经济性等方面均优于常规聚合物、聚磺钻井液体系。
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