微泡沫钻井液技术在吉林油田的应用

孙国军

摘 要：文章结合乾安地区低压、易漏区块地层特点以及钻井液技术需求，有针对性地开展微泡沫钻井液技术研究，从而满足低压、易漏区块安全施工及储层保护要求，为吉林油田低压、易漏区块储层的高效勘探开发提供技术支持。

关键词：微泡沫；钻井液；低密度；防漏

引言

吉林油田乾安地区属裂缝发育地带，为解决易漏区地质储量的有效动用，采用可循环微泡沫钻井液技术，微泡沫钻井液技术可有效降低钻井液密度，且微泡沫自身具有独特的封堵能力，可有效预防井漏。针对吉林油田乾安地区地层漏失等难点，开展可循环微泡沫钻井液技术研究与应用，对于乾安地区钻井有效防漏、节约成本、保护储层、提高油井产能具有重要的现实意义。

1 地质及工程概况

吉林油田乾安地区位于松辽盆地南部中央坳陷，该地区上部嫩江组大段泥页岩发育，下部姚家组、青山口组、泉头组地层裂缝发育，裂缝发育为高角度缝、垂直裂缝，裂缝宽度较小，大约0.3mm左右，多表现为闭合缝。该地区主力开发层位油层含油性主要受储层岩性、物性控制，形成岩性油藏和断层-岩性油藏，属于低孔、低渗储层。

乾安地区生产井采用二开制井身结构，一开套管下深约260m，二开裸眼段长约2000m。二开井段上部嫩江组由大段易水化泥页岩组成，长约600m，易水化坍塌；下部青山口组和泉头组裂缝发育，钻井过程中频繁发生漏失，延长钻井周期，增大钻井成本，给施工带来极大困难，储层发生漏失还会造成严重的储层污染。

2 钻井施工难点

2.1 乾安地区地层裂缝网状发育，钻井过程中井漏事故频繁发生。其中，海坨子地区每年井漏发生率均在50%以上，漏失量大，例如海51井漏失910方。井漏的发生，延长钻井周期，增大钻井成本，如果漏失发生在储层，还会造成严重的储层伤害。

2.2 乾安地区上部嫩江组易出现水化坍塌，下部青山口组易掉块垮塌。在应用现有钻井液施工过程中，如果井壁浸泡时间过长，钻井液密度偏低，就会引起井壁失稳、坍塌。

2.3 二开制井身结构生产井二开裸眼段长，易塌易漏层位于同一裸眼段内，部分井为水平井，造斜段和稳斜段位于易塌易漏层段，进一步增加了施工难度。

3 微泡沫钻井液室内研究

3.1 微泡沫钻井液体系配方研究

针对乾安地区钻井难点以及微泡沫钻井液体系特点，室内开展了可循环微泡沫钻井液体系配方研究及性能评价。

3.1.1 基浆的选择

发泡剂在具有高分子聚合物的钻井液体系中发泡效果最好，因此选择聚合物钻井液体系作为发泡基浆。室内对乾安地区应用的聚合物钻井液体系配方进行了优化完善。

一是考虑乾安地区地层水矿化度高，储层水敏性强，故采用盐水聚合物钻井液体系。

二是考虑密度降低后增加地层不稳定性，进一步增强了体系的封堵抑制能力。

优化前配方为：膨润土+Na2CO3+FA-367+NH4-PAN+XY-27

优化后配方为：膨润土+Na2CO3+NH4-PAN+KPA+KCL+KFH+HQ-1+YK-H。

优化后的钻井液流变性更好，具有良好的封堵抑制能力，为泡沫钻井液体系防止地层水化坍塌奠定了基础。优化后钻井液配方抑制能力明显增强，40目岩屑回收率达到90.3%。优化后钻井液体系流变性更好，而且失水量明显降低，泥饼质量明显提高，体现了钻井液体系良好的造壁能力。

3.1.2 发泡剂和稳泡剂优选

共优选了5种发泡剂VF-1、VF-2、BZ-MBS、DF-1和FP12，其中VF-1、VF-2、和DF-1加入后体积变化量小，FP12与BZ-MBS相比发泡量较少，稳定性较差，所有优选BZ-MBS作为改性用的发泡剂。相应的，稳泡剂BZ-MBSF作为与发泡剂BZ-MBS配套使用的处理剂，具有增加微泡稳定性和抗压缩能力。

3.2 微泡钻井液体系配方确定

现场井浆采用KCl聚合物体系：在该井浆中分别加入少量的发泡剂和稳泡剂并充分搅拌，通过实验可得，少量的发泡剂就能起到明显的发泡效果，密度降低显著，随着发泡剂加量的增加，钻井液粘度、切力略有提升，失水逐渐降低，体现了微泡钻井液良好的造壁能力和防塌能力。

4 微泡沫钻井液性能评价

4.1 微泡沫钻井液防漏堵漏性能

4.1.1 较低的静液柱压力和当量循环密度

低密度的微泡沫钻井液可减小井底静压力，并且能够有效降低井底当量密度，从而起到防漏的作用。

4.1.2 微气泡附加阻力作用

当气泡在压差作用下向多孔介质细小裂缝内流动时，其弯曲界面收缩压产生附加阻力，附加阻力具有迭加性，迭加起的总阻力相当于漏层承压能力的提高值，体现出堵漏的能力。

4.1.3 微气泡内部压力作用

钻遇低压裂缝时，被压缩的微泡膨胀，随着微泡挤入地层裂缝，引起微泡的聚集和低剪切速率下黏度增加，由这种微环境形成一种无固相的桥。

4.1.4 漏失层的架桥机理

大多数地层都是亲水性的，毛细管压力抵抗疏水微泡侵入地层。滤液要进入地层，必须有足够的压差来克服这一毛细管压力。

4.1.5 高粘度特性的影响

微泡沫钻井液的低剪黏度特性性加剧了泡沫在裂缝中的吸附聚集，使堵漏效果增强。

4.1.6 高粘弹特性的影响

微泡沫具有很强的变形能力，可随井内压力变化产生压缩或膨胀，从而大大减轻激动压力，防止激动压力过大而压漏地层或者已堵塞的漏失通道在抽吸作用下再次畅通。

4.2 微泡沫钻井液抗温能力评价

微泡沫钻井液抗温试验

通过实验结果可见，100℃/12h条件下热滚之后，微泡沫钻井液密度基本保持不变，粘度、切力略有提升，总体性能稳定。

4.3 微泡沫钻井液储层保护能力评价

4.3.1 微泡沫钻井液具有较低的静液柱压力和当量循环密度，井底压差小，可有效预防井漏，达到保护储层的目的。

4.3.2 在较低的井底静液柱压力作用、泡沫群体的封堵作用、泡沫的疏水屏蔽作用、高粘度特性以及钻井液封堵类处理剂共同作用下，微泡沫钻井液的失水低，滤液很难进入储层，降低储层伤害。

4.3.3 乾安地区储层矿化度高，水敏性强，优化后形成的KCL-聚合物钻井液体系可有效平衡地层水矿化度，防止水敏伤害，保护储层。

5 现场应用情况

2013年乾安地区微泡沫钻井液技术共应用14口井，就已完钻井与临井漏失井相比，微泡沫钻井液起到了很好的防漏功效，体现了微泡沫钻井液体系良好的防漏堵漏能力。

6 结束语

发泡后钻井液性能稳定；可循环微泡沫钻井液体现了良好的防漏堵漏能力；可循环微泡沫钻井液具有很好的携屑能力；采用微泡沫钻井液技术措施后，减少了井下复杂情况发生，降低了钻井周期；施工工艺简单易行，性能稳定，维护简便，便于推广。

参考文献

[1]赵留运.高性能欠平衡泡沫钻井液体系的研究[J].钻井液与完井液，2007（03）.

[2]张坤，秦宗伦，田岚，等.可循环泡沫钻井液的再认识[J].钻采工艺，2004（04）.endprint

摘 要：文章结合乾安地区低压、易漏区块地层特点以及钻井液技术需求，有针对性地开展微泡沫钻井液技术研究，从而满足低压、易漏区块安全施工及储层保护要求，为吉林油田低压、易漏区块储层的高效勘探开发提供技术支持。

关键词：微泡沫；钻井液；低密度；防漏

引言

吉林油田乾安地区属裂缝发育地带，为解决易漏区地质储量的有效动用，采用可循环微泡沫钻井液技术，微泡沫钻井液技术可有效降低钻井液密度，且微泡沫自身具有独特的封堵能力，可有效预防井漏。针对吉林油田乾安地区地层漏失等难点，开展可循环微泡沫钻井液技术研究与应用，对于乾安地区钻井有效防漏、节约成本、保护储层、提高油井产能具有重要的现实意义。

1 地质及工程概况

吉林油田乾安地区位于松辽盆地南部中央坳陷，该地区上部嫩江组大段泥页岩发育，下部姚家组、青山口组、泉头组地层裂缝发育，裂缝发育为高角度缝、垂直裂缝，裂缝宽度较小，大约0.3mm左右，多表现为闭合缝。该地区主力开发层位油层含油性主要受储层岩性、物性控制，形成岩性油藏和断层-岩性油藏，属于低孔、低渗储层。

乾安地区生产井采用二开制井身结构，一开套管下深约260m，二开裸眼段长约2000m。二开井段上部嫩江组由大段易水化泥页岩组成，长约600m，易水化坍塌；下部青山口组和泉头组裂缝发育，钻井过程中频繁发生漏失，延长钻井周期，增大钻井成本，给施工带来极大困难，储层发生漏失还会造成严重的储层污染。

2 钻井施工难点

2.1 乾安地区地层裂缝网状发育，钻井过程中井漏事故频繁发生。其中，海坨子地区每年井漏发生率均在50%以上，漏失量大，例如海51井漏失910方。井漏的发生，延长钻井周期，增大钻井成本，如果漏失发生在储层，还会造成严重的储层伤害。

2.2 乾安地区上部嫩江组易出现水化坍塌，下部青山口组易掉块垮塌。在应用现有钻井液施工过程中，如果井壁浸泡时间过长，钻井液密度偏低，就会引起井壁失稳、坍塌。

2.3 二开制井身结构生产井二开裸眼段长，易塌易漏层位于同一裸眼段内，部分井为水平井，造斜段和稳斜段位于易塌易漏层段，进一步增加了施工难度。

3 微泡沫钻井液室内研究

3.1 微泡沫钻井液体系配方研究

针对乾安地区钻井难点以及微泡沫钻井液体系特点，室内开展了可循环微泡沫钻井液体系配方研究及性能评价。

3.1.1 基浆的选择

发泡剂在具有高分子聚合物的钻井液体系中发泡效果最好，因此选择聚合物钻井液体系作为发泡基浆。室内对乾安地区应用的聚合物钻井液体系配方进行了优化完善。

一是考虑乾安地区地层水矿化度高，储层水敏性强，故采用盐水聚合物钻井液体系。

二是考虑密度降低后增加地层不稳定性，进一步增强了体系的封堵抑制能力。

优化前配方为：膨润土+Na2CO3+FA-367+NH4-PAN+XY-27

优化后配方为：膨润土+Na2CO3+NH4-PAN+KPA+KCL+KFH+HQ-1+YK-H。

优化后的钻井液流变性更好，具有良好的封堵抑制能力，为泡沫钻井液体系防止地层水化坍塌奠定了基础。优化后钻井液配方抑制能力明显增强，40目岩屑回收率达到90.3%。优化后钻井液体系流变性更好，而且失水量明显降低，泥饼质量明显提高，体现了钻井液体系良好的造壁能力。

3.1.2 发泡剂和稳泡剂优选

共优选了5种发泡剂VF-1、VF-2、BZ-MBS、DF-1和FP12，其中VF-1、VF-2、和DF-1加入后体积变化量小，FP12与BZ-MBS相比发泡量较少，稳定性较差，所有优选BZ-MBS作为改性用的发泡剂。相应的，稳泡剂BZ-MBSF作为与发泡剂BZ-MBS配套使用的处理剂，具有增加微泡稳定性和抗压缩能力。

3.2 微泡钻井液体系配方确定

现场井浆采用KCl聚合物体系：在该井浆中分别加入少量的发泡剂和稳泡剂并充分搅拌，通过实验可得，少量的发泡剂就能起到明显的发泡效果，密度降低显著，随着发泡剂加量的增加，钻井液粘度、切力略有提升，失水逐渐降低，体现了微泡钻井液良好的造壁能力和防塌能力。

4 微泡沫钻井液性能评价

4.1 微泡沫钻井液防漏堵漏性能

4.1.1 较低的静液柱压力和当量循环密度

低密度的微泡沫钻井液可减小井底静压力，并且能够有效降低井底当量密度，从而起到防漏的作用。

4.1.2 微气泡附加阻力作用

当气泡在压差作用下向多孔介质细小裂缝内流动时，其弯曲界面收缩压产生附加阻力，附加阻力具有迭加性，迭加起的总阻力相当于漏层承压能力的提高值，体现出堵漏的能力。

4.1.3 微气泡内部压力作用

钻遇低压裂缝时，被压缩的微泡膨胀，随着微泡挤入地层裂缝，引起微泡的聚集和低剪切速率下黏度增加，由这种微环境形成一种无固相的桥。

4.1.4 漏失层的架桥机理

大多数地层都是亲水性的，毛细管压力抵抗疏水微泡侵入地层。滤液要进入地层，必须有足够的压差来克服这一毛细管压力。

4.1.5 高粘度特性的影响

微泡沫钻井液的低剪黏度特性性加剧了泡沫在裂缝中的吸附聚集，使堵漏效果增强。

4.1.6 高粘弹特性的影响

微泡沫具有很强的变形能力，可随井内压力变化产生压缩或膨胀，从而大大减轻激动压力，防止激动压力过大而压漏地层或者已堵塞的漏失通道在抽吸作用下再次畅通。

4.2 微泡沫钻井液抗温能力评价

微泡沫钻井液抗温试验

通过实验结果可见，100℃/12h条件下热滚之后，微泡沫钻井液密度基本保持不变，粘度、切力略有提升，总体性能稳定。

4.3 微泡沫钻井液储层保护能力评价

4.3.1 微泡沫钻井液具有较低的静液柱压力和当量循环密度，井底压差小，可有效预防井漏，达到保护储层的目的。

4.3.2 在较低的井底静液柱压力作用、泡沫群体的封堵作用、泡沫的疏水屏蔽作用、高粘度特性以及钻井液封堵类处理剂共同作用下，微泡沫钻井液的失水低，滤液很难进入储层，降低储层伤害。

4.3.3 乾安地区储层矿化度高，水敏性强，优化后形成的KCL-聚合物钻井液体系可有效平衡地层水矿化度，防止水敏伤害，保护储层。

5 现场应用情况

2013年乾安地区微泡沫钻井液技术共应用14口井，就已完钻井与临井漏失井相比，微泡沫钻井液起到了很好的防漏功效，体现了微泡沫钻井液体系良好的防漏堵漏能力。

6 结束语

发泡后钻井液性能稳定；可循环微泡沫钻井液体现了良好的防漏堵漏能力；可循环微泡沫钻井液具有很好的携屑能力；采用微泡沫钻井液技术措施后，减少了井下复杂情况发生，降低了钻井周期；施工工艺简单易行，性能稳定，维护简便，便于推广。

参考文献

[1]赵留运.高性能欠平衡泡沫钻井液体系的研究[J].钻井液与完井液，2007（03）.

[2]张坤，秦宗伦，田岚，等.可循环泡沫钻井液的再认识[J].钻采工艺，2004（04）.endprint

摘 要：文章结合乾安地区低压、易漏区块地层特点以及钻井液技术需求，有针对性地开展微泡沫钻井液技术研究，从而满足低压、易漏区块安全施工及储层保护要求，为吉林油田低压、易漏区块储层的高效勘探开发提供技术支持。

关键词：微泡沫；钻井液；低密度；防漏

引言

吉林油田乾安地区属裂缝发育地带，为解决易漏区地质储量的有效动用，采用可循环微泡沫钻井液技术，微泡沫钻井液技术可有效降低钻井液密度，且微泡沫自身具有独特的封堵能力，可有效预防井漏。针对吉林油田乾安地区地层漏失等难点，开展可循环微泡沫钻井液技术研究与应用，对于乾安地区钻井有效防漏、节约成本、保护储层、提高油井产能具有重要的现实意义。

1 地质及工程概况

吉林油田乾安地区位于松辽盆地南部中央坳陷，该地区上部嫩江组大段泥页岩发育，下部姚家组、青山口组、泉头组地层裂缝发育，裂缝发育为高角度缝、垂直裂缝，裂缝宽度较小，大约0.3mm左右，多表现为闭合缝。该地区主力开发层位油层含油性主要受储层岩性、物性控制，形成岩性油藏和断层-岩性油藏，属于低孔、低渗储层。

乾安地区生产井采用二开制井身结构，一开套管下深约260m，二开裸眼段长约2000m。二开井段上部嫩江组由大段易水化泥页岩组成，长约600m，易水化坍塌；下部青山口组和泉头组裂缝发育，钻井过程中频繁发生漏失，延长钻井周期，增大钻井成本，给施工带来极大困难，储层发生漏失还会造成严重的储层污染。

2 钻井施工难点

2.1 乾安地区地层裂缝网状发育，钻井过程中井漏事故频繁发生。其中，海坨子地区每年井漏发生率均在50%以上，漏失量大，例如海51井漏失910方。井漏的发生，延长钻井周期，增大钻井成本，如果漏失发生在储层，还会造成严重的储层伤害。

2.2 乾安地区上部嫩江组易出现水化坍塌，下部青山口组易掉块垮塌。在应用现有钻井液施工过程中，如果井壁浸泡时间过长，钻井液密度偏低，就会引起井壁失稳、坍塌。

2.3 二开制井身结构生产井二开裸眼段长，易塌易漏层位于同一裸眼段内，部分井为水平井，造斜段和稳斜段位于易塌易漏层段，进一步增加了施工难度。

3 微泡沫钻井液室内研究

3.1 微泡沫钻井液体系配方研究

针对乾安地区钻井难点以及微泡沫钻井液体系特点，室内开展了可循环微泡沫钻井液体系配方研究及性能评价。

3.1.1 基浆的选择

发泡剂在具有高分子聚合物的钻井液体系中发泡效果最好，因此选择聚合物钻井液体系作为发泡基浆。室内对乾安地区应用的聚合物钻井液体系配方进行了优化完善。

一是考虑乾安地区地层水矿化度高，储层水敏性强，故采用盐水聚合物钻井液体系。

二是考虑密度降低后增加地层不稳定性，进一步增强了体系的封堵抑制能力。

优化前配方为：膨润土+Na2CO3+FA-367+NH4-PAN+XY-27

优化后配方为：膨润土+Na2CO3+NH4-PAN+KPA+KCL+KFH+HQ-1+YK-H。

优化后的钻井液流变性更好，具有良好的封堵抑制能力，为泡沫钻井液体系防止地层水化坍塌奠定了基础。优化后钻井液配方抑制能力明显增强，40目岩屑回收率达到90.3%。优化后钻井液体系流变性更好，而且失水量明显降低，泥饼质量明显提高，体现了钻井液体系良好的造壁能力。

3.1.2 发泡剂和稳泡剂优选

共优选了5种发泡剂VF-1、VF-2、BZ-MBS、DF-1和FP12，其中VF-1、VF-2、和DF-1加入后体积变化量小，FP12与BZ-MBS相比发泡量较少，稳定性较差，所有优选BZ-MBS作为改性用的发泡剂。相应的，稳泡剂BZ-MBSF作为与发泡剂BZ-MBS配套使用的处理剂，具有增加微泡稳定性和抗压缩能力。

3.2 微泡钻井液体系配方确定

现场井浆采用KCl聚合物体系：在该井浆中分别加入少量的发泡剂和稳泡剂并充分搅拌，通过实验可得，少量的发泡剂就能起到明显的发泡效果，密度降低显著，随着发泡剂加量的增加，钻井液粘度、切力略有提升，失水逐渐降低，体现了微泡钻井液良好的造壁能力和防塌能力。

4 微泡沫钻井液性能评价

4.1 微泡沫钻井液防漏堵漏性能

4.1.1 较低的静液柱压力和当量循环密度

低密度的微泡沫钻井液可减小井底静压力，并且能够有效降低井底当量密度，从而起到防漏的作用。

4.1.2 微气泡附加阻力作用

当气泡在压差作用下向多孔介质细小裂缝内流动时，其弯曲界面收缩压产生附加阻力，附加阻力具有迭加性，迭加起的总阻力相当于漏层承压能力的提高值，体现出堵漏的能力。

4.1.3 微气泡内部压力作用

钻遇低压裂缝时，被压缩的微泡膨胀，随着微泡挤入地层裂缝，引起微泡的聚集和低剪切速率下黏度增加，由这种微环境形成一种无固相的桥。

4.1.4 漏失层的架桥机理

大多数地层都是亲水性的，毛细管压力抵抗疏水微泡侵入地层。滤液要进入地层，必须有足够的压差来克服这一毛细管压力。

4.1.5 高粘度特性的影响

微泡沫钻井液的低剪黏度特性性加剧了泡沫在裂缝中的吸附聚集，使堵漏效果增强。

4.1.6 高粘弹特性的影响

微泡沫具有很强的变形能力，可随井内压力变化产生压缩或膨胀，从而大大减轻激动压力，防止激动压力过大而压漏地层或者已堵塞的漏失通道在抽吸作用下再次畅通。

4.2 微泡沫钻井液抗温能力评价

微泡沫钻井液抗温试验

通过实验结果可见，100℃/12h条件下热滚之后，微泡沫钻井液密度基本保持不变，粘度、切力略有提升，总体性能稳定。

4.3 微泡沫钻井液储层保护能力评价

4.3.1 微泡沫钻井液具有较低的静液柱压力和当量循环密度，井底压差小，可有效预防井漏，达到保护储层的目的。

4.3.2 在较低的井底静液柱压力作用、泡沫群体的封堵作用、泡沫的疏水屏蔽作用、高粘度特性以及钻井液封堵类处理剂共同作用下，微泡沫钻井液的失水低，滤液很难进入储层，降低储层伤害。

4.3.3 乾安地区储层矿化度高，水敏性强，优化后形成的KCL-聚合物钻井液体系可有效平衡地层水矿化度，防止水敏伤害，保护储层。

5 现场应用情况

2013年乾安地区微泡沫钻井液技术共应用14口井，就已完钻井与临井漏失井相比，微泡沫钻井液起到了很好的防漏功效，体现了微泡沫钻井液体系良好的防漏堵漏能力。

6 结束语

发泡后钻井液性能稳定；可循环微泡沫钻井液体现了良好的防漏堵漏能力；可循环微泡沫钻井液具有很好的携屑能力；采用微泡沫钻井液技术措施后，减少了井下复杂情况发生，降低了钻井周期；施工工艺简单易行，性能稳定，维护简便，便于推广。

参考文献

[1]赵留运.高性能欠平衡泡沫钻井液体系的研究[J].钻井液与完井液，2007（03）.

[2]张坤，秦宗伦，田岚，等.可循环泡沫钻井液的再认识[J].钻采工艺，2004（04）.endprint