胺基抑制剂FYZ-1在NP 23-P2016井的应用

钟　灵，马文英，王武斌，李保慧，张　凯

(1.中国石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院；2.中国石化中原石油工程有限公司钻井二公司；3.中国石化中原油田采油一厂：河南濮阳 457001)

NP 23-P 2016井位于河北省唐山市南堡开发区，是由冀东油田公司在南堡2号潜山老堡南1断块山布置的一口开发水平井，设计井深5 579 m，垂深3 527 m，最大井斜90°。该井四开4 203～5 379 m钻遇地层为东营组和沙河街组，岩性为灰色泥岩和凝灰岩，水敏性强，易发生剥落、掉块，造成井壁失稳，因此采用强抑制性氯化钾钻井液钻进。该井钻至4 800 m后发生井壁失稳，采取提高钻井液密度、增加氯化钾含量等措施，仍未解除复杂情况。根据室内实验结果，采用胺基抑制剂FYZ-1增强钻井液的抑制性能，保证了NP 23-P 2016井的四开施工顺利完成。

1　现场复杂情况及处理措施

NP 23-P 2016井四开施工采用强抑制性氯化钾钻井液体系，氯化钾含量为6%，防塌降滤失剂FT-3000加量大于1.5%，并分次混入原油共计53 t。钻至4 800 m时出现坍塌掉块现象，循环时返出砂样粒径增大，井壁稳定性差，起下钻遇阻，划眼时出现蹩顶驱、蹩泵现象。四开定向至4 800～4 900 m的施工过程中，摩阻扭矩增大，定向困难，井壁坍塌掉块现象严重。钻至4 930 m时，由于摩阻扭矩太大，接近顶驱的额定负荷，决定起钻换钻具组合清砂。起至4 850 m时发生了井壁垮塌，上提钻具遇卡，倒划眼出现蹩泵、蹩顶驱现象，经过多次上提下放最终解卡，解卡后循环过程中有大量掉块返出。

出现井下复杂后将钻井液密度由1.40 g/cm3增至1.42 g/cm3，并提高FT-3000、DSP-2、磺化沥青等防塌处理剂的加量，以进一步提高钻井液的抑制性和井壁的稳定性，但效果仍不理想，时有掉块现象发生。

2　室内实验

胺基抑制剂是一种新型的抑制剂[1-3]，能够满足环保要求，抑制机理不同于其他抑制剂，并可协同增效[4-5]。胺基抑制剂具有独特的分子结构，通过引入胺基官能团，能很好地镶嵌在黏土层间，并使黏土层紧密结合在一起，从而减少黏土的吸水倾向，抑制黏土的水化膨胀，防止井壁坍塌；胺基抑制剂能够降低表面张力，易于吸附在黏土表面并进入黏土内部，有效抑制黏土和岩屑的分散，且其抑制性持久性强；胺基抑制剂具有成膜作用，能在页岩和钻屑表面形成一层保护膜，使钻屑保持完整，避免钻屑相互黏结，同时有利于井壁稳定和储层保护，能够较好地兼顾钻井液的分散造壁性与抑制性。因此笔者决定使用胺基抑制剂提高NP 23-P 2016井钻井液的井壁稳定能力。

取NP 23-P 2016井现场钻井液，取样井深4 860 m，Cl-的质量浓度为3.98×104mg/L，钻井液实验条件为130 ℃下老化16 h。

2.1　FYZ-1与现场钻井液的配伍性

在现场钻井液中加入胺基抑制剂FYZ-1，考察其对钻井液性能的影响，结果见表1。随着FYZ-1加量的增加，坂土含量逐渐降低，但降幅不大；FYZ-1的加量由0增至0.5%时，钻井液的流变性和失水无明显变化，当加量增至0.7%时，井浆黏度明显上升，中压失水不变。

表1　FYZ-1加量对钻井液性能的影响

2.2　FYZ-1对钻井液抑制性的影响

2.2.1岩屑回收率

在NP 23-P 2016井钻井液中加入FYZ-1，进行岩心回收率实验，采用马12岩心，该岩心130 ℃清水回收率为17.8%，实验结果见表2所示。

表2页岩滚动回收率%

FYZ-1加量一次回收率二次回收率相对回收率096．694．798．00．196．895．198．20．298．697．899．20．399．599．099．50．599．799．599．8

从表2可看出，未加入胺基抑制剂的氯化钾钻井液的一次回收率为96.6%，相对回收率为98.0%；当胺基抑制剂加量>0.2%时，岩屑相对回收率均>99.0%，说明胺基抑制剂的抑制作用具有长效性。

2.2.2钻井液粒度分布

在现场钻井液中加入FYZ-1，考察其对钻井液粒度分布的影响，结果见表3。加入FYZ-1后钻井液中颗粒粒度增大。当FYZ-1的加量为0.2%时，D50由未加FYZ-1时的5.58 μm增至8.14 μm，说明FYZ-1可有效控制钻井液中固相的分散。细微颗粒含量的降低，有利于钻井液的固相控制及提高机械钻速。

表3　FYZ-1加量对井浆粒度分布的影响

3　现场应用

室内实验结果表明，胺基抑制剂FYZ-1的加量>0.2%时即具有良好的抑制效果，当加量>0.5%时略有起泡现象，影响钻井液的黏度，因此在现场施工中保持FYZ-1的加量为0.2%～0.3%。钻进至4 900 m时开始加入FYZ-1，按5 kg/h的加量循环加入钻井液中，共加入胺基抑制剂700 kg，加入胺基抑制剂前后钻井液的性能见表4。胺基抑制剂与现场井浆具有良好的配伍性，钻井液性能无明显变化，中压失水略有降低。

表4　加入胺基抑制剂前后钻井液的性能

钻井液中加入0.2%的胺基抑制剂和0.5%的极压润滑剂后，钻速稍微加快，气泡明显减少，井下摩阻由660 kN降至560 kN，扭矩由45～48 kN·m降至39～42 kN·m。钻进至井深5 379 m，井下施工情况正常，无掉块现象，通井电测、下套管顺利。由于后期胺基抑制剂补加量较少，井深5 379 m处钻井液增稠，分段钻井液性能见表5。

表5　分段钻井液性能

邻井NP 23-P 2009井与NP 23-P 2010井均使用淡水钻井液体系，施工至与NP 23-P 2016井同井段(东营和沙河街井段)时井壁坍塌现象都比较严重，表现为该井段通井困难，每次下钻不能到底，划眼困难，振动筛上返出大量掉块，井壁稳定性较差。

应用结果表明，胺基抑制剂FYZ-1对NP 23-P 2016井的井壁稳定性起到较大作用，NP 23-P 2016井四开井段的中完井深5 379 m，井底位移3 792 m，创造了冀东油田同类井同井段位移最大纪录。中完时由于需要确定地层情况，在井深5 377～5 379 m处潜山风化壳地层取心，创造了在井斜达80°、位移3 792 m的情况下取心成功先例，同时创大位移水平井取心新纪录。

4　结语

1)胺基抑制剂FYZ-1与NP 23-P 2016井现场钻井液的配伍性良好，可提高钻井液的抑制性能，FYZ-1的加量为0.2%时岩屑相对回收率>99.0%，并能有效抑制固相颗粒的分散。

2)胺基抑制剂FYZ-1在NP 23-P 2016井的现场应用效果明显，有效解除了井下复杂，施工正常无掉块现象，通井电测、下套管顺利，圆满完成了四开钻井施工任务，创造了冀东油田井底位移3 792 m的新纪录。

3)现场试验后期虽然胺基抑制剂FYZ-1的补充量不足，井深5 379 m处钻井液增稠，坂土含量升至50 g/L，但已中完，没有发生井壁失稳现象。在施工中应保证FYZ-1的加量在有效范围内，以达到稳定井壁、顺利安全钻进的目的。

[1]陈楠，张喜文，王中华，等. 新型聚胺抑制剂的实验室研究[J]. 当代化工，2012，41(2)：120-122，125.

[2]胡进军，邓义成，王权伟. PDF-PLUS聚胺聚合物钻井液在RM19井的应用[J]. 钻井液与完井液，2007，24(6)：36-39.

[3]屈沅治. 新型聚胺抑制剂的研究(I)-分子结构设计与合成[J]. 钻井液与完井液，2010，24(1)：1-4.

[4]张克勤， 何纶，安淑芳，等. 国外高性能水基钻井液介绍 [J]. 钻井液与完井液，2007，24(3)：68-73.

[5]王中华. 关于聚胺和“聚胺”钻井液的几点认识[J]. 中外能源，2012，17(11)：36-42.