２８ ・西部探矿工程 ２０１２年第８期 石油与钻掘工程・ 大庆油田深井抗高温钻井液技术研究与应用 宋 涛 ，周大宇，耿晓光 （大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院，黑龙江大庆１６３４１３） 摘要：大庆油田深部地层钻井面临的突出难点表现在地温梯度较高（平均为４℃／ｌＯＯｍ），压力系数 较低（平均在Ｏ．９８左右）。针对这些地质特点，综合考虑保护储层、降低成本、提高钻速等因素，研制 出抗２２０℃高温油包水钻井液、抗２００℃水包油钻井液、抗２００℃有机硅钻井液及抗１８０℃泡沫钻井 液，并在现场应用中取得了较好的效果。 关键词：大庆油田；深井；抗高温；钻井液 中图分类号：ＴＥ２文献标识码：Ｂ文章编号：１ＯＯ４—５７１６（２Ｏ１２）０８一。０２８—０４ 为了满足深层勘探开发需要，针对大庆油田地温梯 较强的电稳定和热稳定性，悬浮能力强，流变性好， 度高、压力系数较低等地质特点及特殊工艺井的需求， 近十年先后开展了抗高温油基、水基、气基钻井液体系 研究与应用。实践表明，研究的钻井液抗温性、稳定井 ＨＴＨＰ滤失量和ＡＰＩ滤失量都较低，能够满足２２０℃ 的井下施工要求。 １．２现场应用 壁和保护储层能力等都能够满足高温深井、欠平衡井及 空气钻井的需要。 １抗高温油基钻井液 大庆油田油包水钻井液已在ＳＰ一１井等二十余口 井上成功应用。ＳＰ—ｌ井完钻井深５５００ｍ，完钻层位侏 罗系，实测井底温度２１９℃。该井四开下部井段使用抗 ２２０℃高温油包水钻井液。全井钻井液施工正常，性能 满足了地质录井及钻井工程的需要。通过现场试验可 以看出，该钻井液具有以下特点： （１）抑制性好，井壁稳定，井眼规则，井径扩大率小， 当井底温度超过２２０℃以后，钻井液中的粘土就会 发生高温分散或钝化、处理剂会产生交联或降解，使钻 井液的流动性或悬浮能力明显变差，严重时会导致钻井 施工中的一系列井下复杂。为解决这些问题，确保高温 深井钻井施工顺利进行，研制了抗２２０℃高温油包水钻 井液，并成功进行了现场应用。 １．１抗高温油包水钻井液性能评价 抗２２０ｏＣ油包水钻井液配方为：基油＋２ ９／６主乳化 剂＋２ 辅乳化剂＋３ 有机土＋４ 降滤失剂＋２Ｏ ＣａＣＩ。溶液＋４ ９／６ＣａＯ＋重晶石。 在优选出各种处理剂的基础上，进行配方优化实 ４５９０￣５５００ｍ井段平均井径扩大率为３．９ 。 （２）性能稳定，携屑能力强，施工工艺简单，现场配 制及维护易行，可根据需要改变配比、调整性能。 （３）能够满足２２０ｏＣ以内深井钻井需求，通过ＳＰ一 １井钻探施工任务，形成了一套抗高温钻井液现场工艺 技术。 ２． 抗高温水基钻井液 ２．１抗高温水包油钻井液技术 大庆油田外围蕴藏着大量的低渗、低产储层，以往 的勘探开发效果不够理想，而欠平衡钻井技术对于该类 地层具有很好的适用性。欠平衡钻井流体的选定既要 满足欠平衡要求，又要有利于携岩、井壁稳定及地面油 气分离等。为此，大庆油田开展了水包油钻井液体系研 究并成功应用于４Ｏ多口井，满足了深层欠平衡钻井需 求 验。实验测定结果见表１。 表１油基钻井液性能（油：水一８Ｏ：２Ｏ） 室涅 ２２０℃×２４ｈ １０／１１ ４．５／５ ４０ ２５ ０ ５４１ ３５ １９ Ｏ ５６４ 由表１可以看出，室内优选出的油包水钻井液具有 ＊收稿日期：２０１２－０２ Ｏ１ 第一作者简介：寒涛（１９８４一），男（汉族），陕西耀县人，助理工程师，现从事钻井液技术研究 技术服务工作。 ２０１２年第８期 西部探矿工程 ２９ ２．１．１水包油钻井液性能评价 抗２００℃水包油钻井液配方为：（３５ ～６５ Ａ）清 ０水＋（３ ～５ ）乳化剂＋（６５ ～３５ ）柴油＋０．５ 抑 程中钻井液流变性和稳定性较好（数据见表３），在发现 气层、稳定井壁等方面起到了积极的作用。 表２水包油钻井液老化前后性能对比（油：水＝６０：４０） 制剂＋２．Ｏ％稳定剂＋Ｏ．２ 降失水剂＋０．０３ ＫＯＨ。 室内对水包油钻井液进行了常规性能评价，具体实 验结果见表２。 由实验数据可以看出，室内配制的水包油钻井液具 有较强的乳化稳定性，高温后油水不分层，具有合理的 静切力，悬浮性强，流变性好，ＡＰＩ滤失量较低，能够满 足２００℃的井下施工要求。 ２．１．２现场应用 水包油钻井液在ＳＨ一１０］井三开井段进行了欠平 Ｏ ４ Ｏ ５ Ｏ ２ Ｏ ４ Ｏ ２ ２ ２ ３ ５ ４ 衡现场试验。该井段共钻进９１１ｍ，起下钻作业顺利，平 均井径扩大率６ 。欠平衡井段全过程实施固相控制， Ｏ ／ ２ Ｏ ／ ３ ５ ／ ５ ０ ／ ８ Ｏ ／ ６ ５ ５ Ｏ Ｏ Ｏ ２００目高频振动筛、两台高速离心机视密度情况间断使 用，及时清除无用固相，保证了钻井液低密度。钻进过 表３ ＳＨ一１０１井水包油钻井液性能 井深 （ｍ） ２ ６ ２ ３ ２ ２ ２ １ ２ １ 漏 度ＦＬ （ｍＬ） 初切偿切）（Ｐａ／ＰａＰ固 （Ｐａ） Ｏ 量 匕 （ ） ０ （ｓ） ０．９４ ０．９３ （ｍＰａ ・ｓ）。 Ｕ ｎ ５ Ｏ ５ ５ （ ） …’’一 配浆 ３１９５ ３４３２ ３７２０ ３８８０ ６２ ６１ ６５ ３ ３ ３ ４ ５ Ｏ．２５ ０．３Ｏ Ｏ ５ Ｏ Ｏ Ｏ Ｏ．９２ ０．９４ ６６ ６ ５ ６ ４ ４ Ｏ．２５ ／Ｏ ４ Ｏ．９５ ６７ ，， ９ ４ ／４ ３ ，，８ ５ ／， ３ ５ Ｏ．３Ｏ Ｏ １ ６ ２ ７ 水包油钻井液取得了以下效果： 较高，为了解决这一问题，开发了一种低毒、低成本的抗 （１）可以实现低密度欠平衡钻井。通过补充低密度 胶液和充分利用固控设备，钻井液密度维持在０．９２～ ０．９４ｇ／ｃｍ。之间，机械钻速较高，缩短了钻井周期，提高 了经济效益。 （２）具有较强的稳定井壁能力。钻进过程中没 有出现井塌等事故，起下钻作业顺利，平均井径扩大 ２００￣Ｃ水基有机硅钻井液体系。该钻井液用于**衡或 过平衡井段，可以实现降低成本，提高经济效益的目的。 有机硅钻井液配方为：（４．ＯＯ ９／６～５．００ ）膨润土＋ （２．。０ ～２．５０ ）纯碱（土量）＋（１．００ ～１．２５ ） ＫＯＨ（土量）＋（２．００ ９／６～３．００ ）抗高温降滤失剂＋ （１．００ ９／６～１．５０ ）硅氟稳定剂＋（Ｏ．５０ ～１．Ｏ０ ）抗 率仅为６ ，而邻井ＳＨ一１井、ＳＨ一２井在该层位使 用正电胶钻井液的平均井径扩大率分别为１３．９ 和８．２ ９／６。 （３）携岩能力强、乳化稳定性好。该钻井液的动塑 比较高，剪切稀释性好，岩屑返出正常，未出现油水分层 现象，不影响录井、测井等施工作业。 ２．２抗高温有机硅钻井液 高温抑制剂＋（ｏ．５０ ～ｌ＿００ ）降粘剂＋（２．。０ ～ ３．。０ ９／６）高效润滑剂＋重晶石粉。 该体系在ＸＳ一２２、ＧＳ一２等ｌＯ３口深井进行了成 功应用，取得了较好的效果。ＸＳ一２２井三开使用有机 硅钻井液，完钻井深５３２０ｍ，钻井液各项性能指标均达 到设计要求（见表４）。使用有机硅钻井液井段平均井 径扩大率５．３５ ，且井眼规则。施工期间，钻井液性能 大庆油田高温深井经常使用油包水、水包油等钻井 液体系，虽然在深层钻探中发挥了重要作用，但其成本 得到了合理控制，表现出良好的热稳定性、抑制性和携 岩能力，取得较好的试验效果。 ３０ 西部探矿工程 ２０１２年第８期 卯犍诣 跎 ∞ 弱 ∞ 骼 ∞鼹∞的 １ １ １ １ １ １ １ ｌ １ Ｍ １０３口井的现场应用表明，抗２００℃有机硅钻井液 弘 站 髂 的特点为：低毒、环保，每方成本较油基钻井液降低 ５０ 以上；性能稳定，流变性易于调整；抑制性强，滤失 量小，具有较好的井壁稳定能力。¨ ４ ３ ４ ３ ４ ３ ４ ３ ３ Ｍ Ｍ 碍 ３雾化泡沫钻井液 为加快大庆油田深层营城组砾岩层、火山岩储层的 天然气开发，提高登娄库组及以下层段的钻井速度，２００６ 年起大庆油田开展了气体钻井技术研究，并同时开展了 配套的雾化／泡沫钻井液研究及现场试验，解决了气体钻 井地层出水后难以继续钻进的难题。 ／ Ｃ ８５． ６． ７ ．５．７ ７． ７． ７５． ７． 加 加 抗高温发泡剂＋（１．０ ～１．５ ）粘土稳定剂＋ （Ｏ．Ｏ５ ～Ｏ．１ ）稳泡剂＋（１．５ ～２．Ｏ ）封堵防塌剂 ＋（２．０ ～３．０ ）抗高温硅氟防塌剂＋（０．５ ～ １．０ ）消泡剂。 该钻井液在ＸＳ一４３井等十余口井进行了成功应 用。ＸＳ一４３井使用空气钻井进尺１４ｍ，排砂口见小水 流，转化为雾化钻进。钻至目的层（３６３５ｍ），结束空气 钻进。空气钻井总进尺为７６５ｍ，平均机械钻速为 ４．４６ｍ／ｈ。该井使用空气、空气雾化、氮气泡沫等介质 进行钻进，钻入目的层３９５ｍ，全烃最高值达２．９ ，稳 定基值达０．５ ～Ｏ．７ 。 抗ｌ８０℃雾化泡沫钻井液配方为：（】．５ ～２．０ ） １／５ Ｏ／５ Ｏ／５ ｄ‘．ｌ０ ５ ．５ ／／１１ １ ５ ５ ．５ ／／ｌ／ １ １ ４ １ ４ ５ ．４ ５ 表５ ＸＳ－－４３现场泡沫基液性能 ３ ３ ３ ３ ３ ４ ４ ４ ４ ４ ２ Ｏ ２ ２ ８ ２ ６ ４ 通过现场试验结果来看，雾化／泡沫钻井液半衰期 可调，抗温达］８０℃，可以实现欠平衡钻进，达到保护储 层、提高深井机械钻速的目的。 ４结论 井液现场工艺技术； （２）抗高温水包油钻井液实现了低密度欠平衡钻 井，可及时发现储层，提高机械钻速，缩短钻井周期；携 岩能力强，乳化稳定性好，为大庆油田外围“三低”储层 的开发提供了技术支持； （３）现场应用表明，抗高温有机硅钻井液低毒、低成 本、性能稳定、流变性易于调整，能满足大庆地区２００℃ 以内深层钻井施工的需求； （４）雾化／泡沫钻井液抗温１８Ｏ℃，半衰期可调；与 常规钻井对比，平均机械钻速提高３～６倍，满足大庆深 （下转第３３页） 大庆油田现已掌握了抗２２０℃高温油包水钻井液、 抗２００￣Ｃ低密度水包油钻井液、抗２００￣Ｃ水基有机硅钻 井液及抗１８０℃雾化／泡沫钻井液技术，均取得一定成 效： （１）抗高温油包水钻井液体系抑制性好，井眼规则， 井径扩大率小，井壁稳定，维护处理简单，能够满足 ２２０℃以内深层钻井作业的需求，形成了一套抗高温钻 ２０１２年第８期 西部探矿工程 ３３ 通过实验发现低温下钻进液随着温度的降低，钻井 ③按基浆量的１５ 加入ＮａＣ１（盐），充分搅拌 １０ｍｉｎ以上。 表６盐水钻井液体系最优配方及性能控制 液的粘度显著提高，而失水量下降，密度变化不大。如 何保证钻井液具有良好的低失水下粘度较低，优选出 ＳＨＲ、ＨＴ、Ｈ。ＢＯ。的组合配方的合适比例。 ３结论 （１）盐水抗低温钻井液体系是一种无污染的钻井液 体系，高矿化有助于抑制泥页岩的水化，同时盐水钻井 液具有较低的凝固点，可用于低温勘探如极地与天然气 水合物的勘探。通过众多处理剂的实验与优选，最后探 索出ＳＨＲ与ＦＣＬＳ的组合，ＳＨＲ特种树脂和盐水钻井 液作用能较好地控制失水和流型，ＦＣＩ Ｓ是一种优良的 降粘剂，当加量较大时可以较低失水。通过比例优化可 取得较好的效果，参见表６。 （２）配制过程： ④按基浆量的０．５ 加入Ｈ。ＢＯ３，充分搅拌２０ｍｉｎ 以上，待泥浆体系外观稳定即可使用。 ⑤按基浆量的０．３ 加入ＨＴ专用抗盐泥浆处理 剂，充分搅拌２０ｍｉｎ以上，待泥浆体系外观稳定即可使 用。 ①按基浆量的２ 加人ＮａＯＨ，充分搅拌１０ｒａｉｎ以上。 ②按基浆量的３ 加入ＳＨＲ，充分搅拌１０ｍｉｎ以 匕。 ⑥如果认为泥浆粘度过大，可以调节ＨＴ的量，直 到达到所需泥浆粘度即可。 （３）配制结果见表７。 表７低温泥浆体系最优配方及性能控制 参考文献： ＨＵＡＮＧ Ｙａｎｇ，ＺＯＵ Ｊｉｅ，ＸＵ Ｚｈｅｎｇ ［１］，刘士鑫，杜建芬．天然气水合物气藏开发ＥＭ］．石油 工业出版社，２００６． （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｕｎｉ— ｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｓｉｃｈｕａｎ ６１００５９，ＣｈｉｍＤ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓａｌｔｗａｔｅｒ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｈａｓ ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙ ｅｆｆｅｃｔ ｔＯ ｓｈａｌｅ ｈｙｄｒａｔｉｏｎ，ｗｈｉｌｅ ｓａｌｔｗａｔｅｒ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｗｉｔｈ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｍｉｃｒｏ— ｔｈｅｒｒｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｌｏｗ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｄｒｉｌｌ— ｉｎｇ ｆｌｕｉｄｓ ｏｆ ｇａｓ ｈｙｄｒａｔｅｓ ｗｅｌｌｓ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ａｌｐｉｎｅ ｒｅｇｉｏｎ ｗｅｌｌｓ． ［２］张凌，蒋国盛，蔡记华，窦斌，宁伏龙，涂运中．低温地层钻 进特点及其钻井液技术现状综述ｔ－Ｒ］． Ｅ３］鄢捷年．钻井液工艺学Ｉ－Ｍ］．石油大学出版社，２００６：１６５— １６６． １－４］胡忠鲠，等．现代化学基础ＥＭ］．高等教育出版社，２００６． Ｅ５］吴隆杰，杨风霞．钻井液处理剂胶体化学原理［Ｍ］．成都： 成都科技大学出版社，１９９２． Ｔｒｅａｔｉｎｇ Ａｇｅｎｔ Ｅｘｐｌｏｒａｔｏｒｙ Ｔｅｓｔ ｆｏｒ Ｓａｌｔｗａｔｅｒ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｆｌｕｉｄ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｍａｋｅｓ ｅｘｐｌｏｒａｔｏｒｙ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｓｕｍｉｎａ— ｒｙ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｓａｌｔｗａｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｇｅｎｔ ａｎｄ ｉｔｓ ｍｉｃｒｏｔｈｅｒｍ ｐｅｒ－ ｆｏｒｍａｎｅｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｉｅｒｏｔｈｅｒｍ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ；ｓａｌｔｗａｔｅｒ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｌｕｉｄ；ｌｏｗ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ｌｏｗ ｗａｔｅｒ ｌｏｓｓ ｉｎ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｇｅｎｔ （上接第３Ｏ页） 层钻井提速需要；解决了空气钻井因地层出水而难以继 续钻进的难题，形成了具有大庆特色的雾化泡沫钻井工 艺技术。 参考文献： ［２］耿晓光，郑涛，郝立志．水包油钻井液在宋深１０１井负压钻 井中的应用［Ｊ］．石油钻探技术，２００１，２９（４）：４４—４５． ［３］于兴东，姚新珠，林士楠，刘志明，赵雄虎．抗２２０￣Ｃ高温油 包水钻井液研究与应用［Ｊ］．石油钻探技术，２００１，２９（５）： ４５—４７． 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