E3H井综合阳离子钻井液技术

李卓伦，李 玮，董智煜，许兴华，谢 天

（1. 东北石油大学，黑龙江 大庆 163318；　2. 大庆油田公司第三采油厂，黑龙江 大庆 163318；3. 大庆油田公司第六采油厂， 黑龙江 大庆 163318；　4. 大庆油田公司第九采油厂， 黑龙江 大庆 163318）



石油化工

E3H井综合阳离子钻井液技术

李卓伦1，李 玮1，董智煜2，许兴华3，谢 天4

（1. 东北石油大学，黑龙江 大庆 163318；2. 大庆油田公司第三采油厂，黑龙江 大庆 163318；
3. 大庆油田公司第六采油厂， 黑龙江 大庆 163318；4. 大庆油田公司第九采油厂， 黑龙江 大庆 163318）

为解决JZ25-1油气田钻井过程中泥岩易垮塌、渗透性及承压不均衡等钻井液技术难点，引入了综合阳离子体系。在 E3H井的现场应用过程中，综合阳离子体系在抑制性、携砂、防塌和封堵性方面均体现了优异的性能，在此基础上，加入氯化钠，取得了更好的效果，对井壁稳定，钻井施工安全方面均有一定的增益效果。

E3H井；综合阳离子钻井液；井壁稳定；氯化钠；现场应用

JS25-1南油气田位于渤海辽东湾海域［1］，通过对井史资料的分析，该油田的钻井液技术难点有以下4个方面：（1）地层坍塌应力高，井塌严重：Ed 及Es地层地应力问题比较突出；（2）地层水化分散性强，造成钻井液流变性变差，同时易在渗透性好的井段形成虚厚泥饼，造成起下钻困难；（3）馆陶底砾岩与东营组、沙河街组砂泥岩交界面互层阻卡频繁，起下钻效率低；（4）裸眼段长，携砂困难，易憋压、卡钻［2-4］。

针对该区块的重点、难点，相继使用了PEM、PEC等钻井液体系，均没有很好的解决起钻时效低的难题。而后引入综合阳离子体系，并不断的改进，取得了良好的效果。结合本区块地层的实际情况，在综合阳离子体系的基础上引入了NaCl，有效解决了难点问题，取得了较好的效果。

1　地质工程概况

1.1地质概况

JS25-1南油气田主要针对沙河街组储层，该储层主要为细-中粗粒长石岩屑砂岩或岩屑长石砂岩，颗粒分选中-好，磨圆次圆-次棱状，岩性较为疏松，孔隙发育，连通性好，储集类型以原生粒间孔为主，粒内溶孔次之［5］。沙二段储层以扇三角洲沉积为主，储层具有中高孔渗的储集物性特征，孔隙度多大于25%，渗透率多大于100 mD。根据FMT测压和DST测试资料，JS25-1南油田和JS25-1油田南区原始地层压力系数 1.01～1.04，地温梯度3.0～3.5 ℃/100 m，属正常温压系统。

1.2工程概况

E3H井为JS25-1区块的一口生产井，施工设计方案如表1。

表1　E3H井设计数据Table 1 E3H well design data

2　钻井液技术措施

2.1钻井液技术难点

东下段泥岩易垮塌，此批两口井该井段均出现不同程度的掉块现象；沙河街砂泥岩互层，渗透性及承压不均衡，完钻后砂泥岩交界面及砂岩段倒划眼困难。

钻进期间及倒划眼期间出现不同程度憋压现象，偶有憋压失返现场，其中E3H在垂深1 640 m左右发生井漏现象，平均漏速为6～10 m3/h。

2.2应对措施

针对现有阳离子体系出现的问题，对钻井液体系做了以下的改进：通过适当降低PF-CPI并引入适量的正电胶，来调节切力［6，7］；引入K+和聚合醇，配合阳离子抑制剂，提高钻井液的抑制性［8］；引入非离子降失水剂进一步降低失水［9-11］，逐步形成了现在的综合阳离子体系的技术方案。

E3H（2 909～3 675 m）采用综合阳离子体系，加强对砂岩的封堵，同时依然加入12%NaCl利于流变性控制和防塌性控制。通过室内实验确定阳离子体系的配方如下： 0.2%NaOH + 0.3%Na2CO3+3%海水膨润土 +（1.5%～2.5%）新型阳离子抑制剂 CPI + 1.5% 降滤失剂 CPA + 1%RS-1 + （0.05%～0.1%） 提黏剂 XC + 3%抑制润滑剂JLX-C + 重晶石。

2.3应用效果

（1）密度和粘度方面

E3H三开8-1/2”井段综合阳离子体系，采用聚合醇增加滤液的粘度，密度控制在 1.30～1.33 g/cm³，粘度控制在50～60 s/qt，总体趋势平稳，流变性可控。具体数据见图1。

（2）动切力和塑性粘度曲线

E3H井 8-1/2”井段钻井液体系中的阳离子环境，可以使其能够保持较高的动切力和三六转，同时聚合醇和润滑油存在细微颗粒的吸附作用，可以将钻井液的塑性粘度控制在50～60 s/qt，在固控条件较好的情况下，动塑比在 0.32～0.37，流变性能相对稳定，利于钻进期间的连续携砂。具体数据见图2。

图1　E3H井8-1/2"井段综合阳离子体系密度和粘度曲线Fig.1 The curve of E3H well 8-1 / 2 "hole section Comprehensive cation system density and viscosity

图2　E3H井8-1/2"井段综合阳离子体系动塑比曲线Fig.2 The curve of E3H well 8-1 / 2 "hole section comprehensive cation system yield point and plastic viscosity ratio

（3）失水方面

在综合阳离子钻井液体系中，主要降失水材料为非离子型降失水剂PF-CPI，与PF-GRA、PF-LPF 和PF-DYFT配合使用，可以有效控制钻进液的失水情况。东营及沙河街组，砂泥岩互层段，泥岩易水化膨胀，中压失水控制在4 mL以内，完钻前降低至3 mL。对砂岩及砂泥岩交界面的有效封堵，给起钻效率提供保证。

（4）抑制方面

E3H综合阳离子钻井液体系主要利用了聚合醇、PF-CPI和PF-PLH的抑制作用，配合无机盐氯化钾，控制钻井液流变性能，对岩屑进行了有效的弱抑制，保证了井壁稳定。同时引入 NaCl，采用平衡抑制，维持Cl-在100 000×10-6左右，K+在10 000×10-6左右；而 E13井采用强抑制体系，引入COK，进一步加强抑制性，降低滤液活度，维持Cl-在45000×10-6左右，K+在64 000×10-6左右。

2.4NaCl在综合阳离子钻井液体系中的使用

E3H井及E16H井均在馆陶顶斜深30 m转化钻井液，均采用干粉护胶后，补充转化胶液转化为综合阳离子体系。其中E3H井引入了NaCl，与未引入NaCl的E16H井转化体系后钻井液性能对比如表2。

表2　转化后钻井液性能Table 2 Fluid performance after conversion

从表2和现场应用情况来看，综合阳离子中加入NaCl后，钻井液性能稳定，流变性较容易控制；E3H井返出东营组泥岩掉块明显变小，起下钻情况较E16H井有所提高，井壁稳定方面加入NaCl后，有利于井壁稳定。

3　结 论

（1）提出了综合阳离子钻井液体系：在现有阳离子钻井液体系基础上，引入K+和聚合醇；降低了PF-CPI并引入适量正电胶来调节切力；引入非离子降失水剂进一步降低失水。

（2）现场应用表明，综合阳离子钻井液体系具有有效的抑制性、良好的降失水和封堵性能、优良的流变性能，减少了E3H井的井下复杂情况，保证了井壁稳定。

（3）应用CPI阳离子抑制剂和CPA非离子降滤失剂，引入12%的NaCl，优化综合阳离子钻井液体系，一定程度的解决了抑制、防塌、流变性控制和携砂性之间的难题。

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Comprehensive Cation Drilling Fluid Technology in E3H Well

LI Zhuo-lun1,LI Wei1, DONG Zhi-yu2, XU Xing-hua3,XIE Tian4
（1.Northeast Petroleum University, Heilongjiang, Daqing, 163318，China；2. No.3 Oil Production Plant of Daqing Oilfield Company, Heilongjiang Daqing 163318，China；3. No.6 Oil Production Plant of Daqing Oilfield Company, Heilongjiang Daqing 163318，China；4. No.9 Oil Production Plant of Daqing Oilfield Company., Heilongjiang Daqing 163318，China；）

To solve drilling technical difficulties including shale collapse, imbalance of permeability and drilling fluid pressure in JZ25-1 oil and gas drilling area, the comprehensive cationic drilling fluid system was developed. In the application process of the comprehensive cationic drilling fluid system in E3H Well, it shows excellent performance in some aspects, such as inhibition, carrying sand, anti-collapse and sealing. On this basis, adding sodium chloride can achieve better results for wellbore stability and drilling safety.

E3H well; comprehensive cation drilling fluid; wellbore stability; sodium chloride; field application

李卓伦（1992-），男，黑龙江省大庆市人，在读研究生，就读与东北石油大学，研究方向：钻井工艺，油田化学。E-mail：997575633@qq.com。

TE 254

A

1671-0460（2016）05-1055-03

黑龙江省普通高等学校青年学术骨干支持计划，深部裂缝性凝灰岩层水力劈裂机理的分形研究， 项目号：1254G002。

2016-03-29