活性泥页岩快速钻井钻井液技术.pdf

第 3 3卷 第 2期 2 0 1 1 年 3月 石 油 钻 采 工 艺 OI L DRI LLI NG PR0DUCTI ON TECHNOLOGY Vo 1 ． 3 3 No ． 2 M a r ．2 0ll 文章编 号 1 0 0 07 3 9 3 2 0 1 1 0 20 0 5 6 0 6 活性 泥页岩快速钻 井钻 井液技术 刘晓栋 王宇宾 宋有胜 黄名召 徐鸿志 1 ． 中国石 油集团工程技术研究院 ， 天津3 0 0 4 5 1 ； 2 ． 中国石 油海 洋工程有限公 司钻井事业部， 天津3 0 0 2 8 0 摘要为解决活性泥页岩水化分散而导致井眼缩径、 井壁垮塌、 钻头泥包、 起下钻不畅、 卡钻等井下复杂问题 ， 以聚胺抑制 剂和防泥 包快钻剂为主要 处理 剂 ， 研制 出一套适 宜于活性泥页岩钻 井的快速 钻井液体 系。钻 井液抗 高温流变性能 实验表明 。 钻 井液能抗温 1 5 0 o C以上， 通过钠膨润土造浆试验、 岩心耐崩塌试验、 钻屑滚动回收和泥岩黏附聚集试验， 表明其抑制性能和润滑 性能接近于油基钻井液， 可解决强造浆活性泥岩钻井出现的钻井液黏切升高、 流变性能恶化， 能有效防止泥岩井壁失稳、 钻屑分 散、 钻头泥包、 泥岩黏附和聚结。钻井液体系抗污染性能好 ， 且生物无毒， 满足排放标准。在南堡 1 7 ． 1 5 1 1 井的成功应用表明。 该钻井液体 系一定程度上有效解决了水敏性活性泥页岩安全快速钻进问题， 可进一步推广。 关键词 活性泥页岩；快速钻井 ； 抑制；水化分散钻头泥包 中图分类号 T E 2 5 4 文献标识码 A S t ud y o n dr i l l i ng flui d t e c hno l o g y f o r i mpr o v i ng a c t i v a t e d s h a l e dr i l l i ng r a t e L I U X i a 0 d 0 n g ， WA NG Y u b i n ， S O N G Y 0 u s h e n g ， H UA N G Mi n g z h a 0 。 ，X U H 0 n g z h i 1 ． R e s e a r c h I n s t i t u t e o f E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y ， C N PC , T i a n j i n 3 0 0 4 5 1 ， C h i n a ； 2 ． O f f s h o r e E n g i n e e r i n gC o m p a n yDr i l l i n gDi v i s i o n ， C N PC , T i a n j i n 3 0 0 2 8 0 ， C h i n a Ab s t r a c t Th e p r o b l e m o f i n h i b i t i o n a c t i v e s h a l e h y d r a t i o n a n d d i s p e r s i o n f o r d ri l l i n g wa t e r s e n s i t i v i t y f o r ma t i o n h a s b e e n a t t a c h e d a h i g h d e g r e e a t t e n t i o n ． S h a l e d i s p e r s i o n c a n l e a d t o h o l e s h r i n k a g e ， wa l l c o l l a p s e ， b i t b a i l i n g ， t r i p p i n g r e s i s t a n c e a n d p i p e s t i c k i n g ． A s u i t a b l e d r i l l ing fl u i d s y s t e m wa s d e v e l o p e d f o r a c t i v a t e d s h a l e d r i l l i n g c o mb i n e d p o l y a mi n e i n h i b i t o r s wi t h an t i - a c c r e t i o n f a s t d r i l l ing a d d i t i v e s ． Th e d r i l l i n g fl u i d c a n r e s i s t h i g h t e mp e r a t u r e a b o v e 1 5 0 o C a c c o r d i n g t o t h e e x p e rime n t for an t i t e mp e r a t u r e r h e o l o g i c a l b e h a v - i o r o f t h e fl u i d ． Th e s o d i u m b e n t o n i t e ma k e s l u r r y t e s t ， c o r e c o l l a p s e r e s i s t a n c e t e s t ， s h a l e c u tti n g s r e c o v e r y an d a c c r e t i o n t e s t s h o w t h a t the i nh i bi t or y pr o pe r t y a nd l ub ric a t i o n p e r f o rm an c e a r e c l os e t o the o i l - ba s e d d r i l l i ng fl ui d pe rfo r m a nc e ， whi c h C a l l e ffe c t i ve l y pr e ve n t t h e d r i l l i n g fl u i d v i s c o s i t y s h e a r i n c r e a s i n g ， p e r f o rm an c e d e t e ri o r a t e d wh e n d r i l l i n g s t r o n g mak e - s l u r r y a c t i v a t e d s h a l e ， an d a v o i d s h a l e b o r e h o l e i n s t a b i l i ty, c u t t i n g s d i s p e r s i o n ， b i t b a i l i n g a n d s t i c k y mu d a d h e s i o n a n d a c c r e t i o n ． Th e d r i l l i n g fl u i d a l s o h a s a g o o d a n t i - p o l - l u t i o n a b i l i ty, b i o l o g i c a l n o n t o x i c ， an d c o mp l i an c e wi t h t h e e mi s s i o n s t a n d a r d s ． T h e s u c c e s s f u l a p p l i c a t i o n for Nanp u We l l 1 7 - 1 5 1 1 s h o ws the d r i l l i n g fl u i d s y s t e m h a s e ffe c t i v e l y s o l v e d t h e p r o b l e m o f s a f e a n d f a s t d ri l l i n g f o r wa t e r - s e n s i t i v i ty f o rm a t i o n and i s s u i tab l e f o r f u r t h e r fi e l d a p p l i c a t i o n ． Ke y wo r d s a c t i v e s h a l e ； f a s t d ril l i n g ； i nh i b i t i o n ； h y d r a t i o n a n d d i s p e r s i o n ； b i t b a i l i n g 在钻遇高水敏 I生活性泥岩、 软泥岩、 黏泥岩及膨胀 性层理裂缝性泥页岩时， 这类地层极易水化膨胀坍塌 而导致井壁失稳、 钻井效率低下。活性泥页岩水化分 散极易引起钻井液中黏土含量上升 ， 微米、 亚微米固相 颗粒增多， 导致滤饼虚厚 、 钻井液黏切升高、 振动筛跑 浆、 流变 I生能恶化， 同时黏 『生 泥岩钻屑对钻头表面具有 很强的黏附性能 ， 一定程度上增强了钻屑与钻头表面 的黏合力造成钻头泥包 ， 增加扭矩和压持效应 ， 降低钻 头的切削深度和破岩效率 ⋯。总之， 活性泥页岩黏土 矿物的水化分散将直接导致井眼缩径 、 井壁垮塌、 钻头 作者简介 刘晓栋， 1 9 8 0 年生。2 0 0 7 年毕业于长江大学应用化学专业， 获硕士学位， 现从事钻井液与完井液、 储层保护方面的研究工作。 电话 0 2 2 6 6 3 1 0 5 8 6 。E - ma i l l x d 41 1 1 5 1 0 3 1 2 6 ．c o m。 刘晓栋等 活性泥页岩快速钻井钻井液技术 5 7 泥包 、 起下钻不畅、 卡钻等井下复杂事故的发生。 抑制泥页岩水化分散一直是水敏性地层钻井高 度重视 的问题 ， 目前 ， 国内外研究学者为解决活性泥 页岩安全 快速钻进作 了大量 的研究工作 ， 除油 基钻 井液外 ， 水基强抑制 钻井液体 系大多 为 KC L ／ P HP A 部分水解聚丙烯酰胺 、 多元醇 聚乙二醇 、 聚丙醇 、 聚醚醇 、 ME G等 、 阳离子 聚合物 、 正 电胶 、 硅酸盐等 ， 虽然在井壁稳定 、 钻进 速度上有所提高 ， 但是 总体 来讲 ， 钻 进成本过 高， 还存在着抑 制性不 够 、 流变性调控及环保方 面的问题 。 活性 泥页岩快速钻 井液技术 以总体抑 制为原 则 ， 在钾盐聚合物钻井液的基础上 ， 以聚胺抑制剂和 防泥包快钻剂为主要处理剂 ， 研制出一套抑制活性 泥页岩水化分散 、 清 洁钻头 、 防塌效果好 、 破岩效率 高 的快速钻井液体系 ， 为活性泥页岩安全、 快速 、 高 效钻井提供强有力的钻井液技术支持。 1 快速钻 井液体 系性 能特点及设计原理 1 ． 1 性能特点 快速钻井钻井液体系将适宜于强水敏活性黏土 地层 、 易水化分散膨胀性泥页岩地层 、 天然裂缝易坍 塌地层和水平井眼的钻探 ， 并能显著提高机械钻速。 快速钻井液体系主要性能特点 高效抑制高活性泥 岩造浆及岩屑分散；超强泥页岩井壁稳定性 ；清洁 钻头 、 提高钻头破岩效率 ；润滑性能突出， 显著减少 扭矩和摩阻 ；高温流变性能稳定 ， 抗各种极度污染 。 1 ． 2 设 计原 理 1 提高钻井液的抑制性 。快速钻井钻井液体系 以总体抑制为原则 ， 在钾盐聚合物钻井液的基础上加 人聚胺抑制剂 H I B、 高分 子包被抑制剂 P L H和防塌 抑制剂胺基聚醇 AP ． 1 ， 联合调控钻井液 的流变性 和 黏土的稳定性。聚胺 H I B是醇和氨在高压催化加氢 的条件下合成的一种小分子阳离子聚合物 ， 具有高浓 度的胺基基团密度和较高的酸中和当量浓度 ， 主要作 用是进入黏土层间 ， 抑制黏土水化造浆 ， 强力包被抑 制剂 P L H由丙烯酰胺聚合 而成 ， 其分子量相对聚胺 要高 ， 不能进人黏土层 问， 主要是包被 已经有聚胺分 子进入层间的黏土， 协同抑制活性泥岩的渗透水化分 散 、 分散造浆 。胺基 聚醇 A P 一 1 结合 了聚胺 和聚 醚多元醇的特征 ， 能够在岩石和金属表面形成一层油 膜 ， 阻止泥页岩的表面水化膨胀和钻屑的黏附聚结。 2 提高钻井液的清洁能力。钻 头泥包 导致 岩 屑黏附在钻头牙齿空间， 减低 了钻头对岩石的切 削 深度 ， 堵塞 了钻头喷嘴， 降低了钻头水 眼水力喷射作 用 ， 包附牙轮钻头 ， 使牙轮停止转 动， 造成牙轮磨损 破坏 ， 严重影 响了钻井速度。防泥包快钻剂 K Z J 是 由脂肪醇、 磷酸盐 、 三乙醇胺聚合而成 的一种磷酸酯 分子 ， 该磷 酸酯分子能和金属表面接触发生摩擦化 学反应 ， 形成一层磷化膜 ， 这层憎水有机磷化膜具有 极强的抗磨减 阻作用 ， 起 到润滑 、 清洁钻头 ， 提高破 岩效率的作用。 3 提高钻井液 的封堵性 。铝基聚合物 防塌剂 D L P ． 1 是多聚铝酸盐 、 醋酸 乙脂和 KO H在高温下经 过多步 聚合而成。D L P 一 1 在钻井液 中 p H值 8 ～ 1 1 保持溶解状态 ， 在进入地层孔 隙和微裂缝 中 p H值 6 ～ 8 ， 生成不溶性复合铝盐沉淀堵塞地层孔喉 ， 并和 黏土颗粒发生胶结 ， 有效封堵泥页岩孔隙 ， 抑制泥页 岩吸水膨胀 、 坍塌 。 4 提高钻井液高温流变性能。增黏型抗高温降 滤失剂磺酸盐共聚物 DS P是由丙烯酰胺、 丙烯酸、 2 ． 丙烯酰氧丁基磺 酸、 环氧氯丙烷和二 甲基二烯丙基 氯化铵在引发剂的作用下多步聚合而成。DS P能够 有效提高钻井 液黏度和滤液黏度 ， 降低高温高压滤 失量 ， 改善滤饼质量 ， 抑制黏土分散。 2 快速钻 井液配方 依 据快速钻井液性 能特点及设计工艺 ， 通过室 内基础试验 、 处理剂加量优选 、 体系配伍性试验 ， 研 制 出适 宜不 同井 温的两套低 黏土快速钻井液 体系 WB MI 和 WB M2 ， WB MI 适 宜 于地 温低 于 1 2 0 o C， WB M2 适 宜 于 地 温 1 2 0 ～ 1 5 0 ℃。W B M I 配 方 清水 3 ％膨润土 0 ． 2 ％ 包被抑制剂 P L H 0 ． 5 ％ 羧 甲基 纤维 素 L V - C MC O ． 2 ％xC 4 ％KC l 2 ％ 胺基 聚醇 A P 一 1 1 ％ 聚胺抑制剂 H I B I ％ 防泥包快钻剂 K Z J I ％铝基聚合物 DL P ． 1 重 晶石； WB M2 配方 清水 3 ％ 膨润 土 0 ． 2 ％包 被抑制 剂 P L H 0 ． 5 ％ 磺 酸盐共聚物 DS P 4 ％KC l 2 ％胺基聚醇 A P 一 1 1 ％ 聚 胺抑制剂 H I B 1 ％ 防泥包快钻剂 K Z J I ％ 铝基聚合 物 D L P 一 1 2 ％抗高温降滤失剂 J A重 晶石。 3 快速钻井液性能评价 3 ． 1 抗 温性 3 ． 1 ． 1 高温稳 定流变性能 实验为模拟钻井液在高 温下 流变性能 的稳定 性 ， 试验分 别测试 了 WB MI 和 WB M2 p 1 ． 2 5 g ／ c m 在不 同温度下高温 老化 1 6 h后的流变性能， 结果见表 1 。 5 8 石油钻采工艺 2 0 1 1 年 3月 第 3 3卷 第 2期 注 凡 肼I P 在 1 2 0℃、 压差 3 ． 5 MP a下测定。 从 表 1 可以看 出， WB MI 抗 温 1 2 0℃， 主要是 由于 L V - C MC 、 X C等聚合物高温下分子降解， 钻井 液黏度下降 、 滤失量上升。WB M2 加入磺酸盐共聚 物 DS P和抗高温降滤失剂 J A， 有效提高了钻井液在 高温下的流变性能 ， 抗温 1 5 0℃。 3 ． 1 ． 2 全井眼高温流变性能模拟 实验为模拟钻井 液从井 口到井底 ， 然后从环空返出地面的全井眼钻井 液高温流变性能， 用 F a r m 5 0高温高压流变仪分别测试 了WB MI 和 WB M2 钻井液由低温到高温又到低温 的黏度变化情况， 实验结果见图 1 。F a r m 5 0 悬垂和外 筒型号分别为R1 、 B 5 ， 转速 2 0 0 r ／ ra i n ， 剪切速率 1 7 0 s - 。 。 ．g g 幽 蜱 ● ● p 赠 毒 ； { 撩 时间／ rai n 图 1 WB MI 、 WB M2 钻井液全井眼高温流变性能模拟 实验 图 1 可 以看出， WB MI 钻井液温度 由 2 0℃升 至 1 2 0℃， 并稳定 2 0 mi n ， 钻井 液黏度 由 5 0 mP a s 降至 5 mP a s以下 ， 表 明 WB MI 钻井 液 1 2 0℃长 时间高温作用将导致钻井液黏度急剧下降、 必然带 来滤失量升 高和携岩力变差 等严 重后果 ； WBM2 钻井液温度 由 3 0℃升至 1 5 5 o C， 并稳定 2 0 rai n ， 钻 井液黏度 由 5 0 mP a s 降至 2 2 mP a s 左右后 ， 一直保 持一定的黏度不下降， 并随温度降低， 钻井液黏度迅 速上升 ， 进一步说 明 C MC、 X C等降失水剂抗温小于 1 2 0 o C， 高温情况下磺酸盐共 聚物 DS P可有效提高 钻井液抗温性。 3 ． 2 抑制剂性能 3 ． 2 ． 1 钠膨润土造浆试验水基钻井液钻遇水敏性 高活性泥岩 ， 极易造浆 ， 导致钻井液增稠。为模拟在 水敏性泥岩地层 的真实钻井过程 ， 试验评价了极具 造浆性 的钠膨润土对钾盐乙二醇钻井液和快速钻井 液 的容限增量、 对钻井 液流变性能的影响。试验方 法 钻井液 中每次添加 3 ％ 的膨润土 ， 高速搅拌 2 0 mi n ， 于 1 2 0℃下热滚 1 6 h ， 测试其流变 I生能 ， 测试结 果见表 2 。 由表 2实验数 据可 以看 出快速 钻井液 中含有 KC 1 、 聚胺等抑制剂 ， 相 比钾盐聚合物 乙二醇钻井液 更能有效抑制钠膨润土造浆 ， 充分说 明其在高浓度 活性泥岩 中能够保持良好 的钻井液流变性 。 表 2 添加膨润土后钻井液的流变性能 膨润土 加 量 ／ ％ 聚合物 乙二醇钻井液 钾 盐聚合物 乙二醇钻井液 快速钻井液 6 0 0 qo o P 6 40 22 2 7 0 50 5 1 90 1 5 5 3 8 Ge l ／ Pa’ Pa 。 1 1 ／ 2 4 3 ／ 6 2 6 1 2 ／ 2 0 Ge l ／ Pa‘ Pa 6 o 0 1 ／ 2 46 1 ／ 2 48 2 ／ 3 5 0 2 ／ 3 56 3 ／ 5 62 1 0 ／ 1 3 6 5 1 5 ／ 2 2 72 Ge l ／ P a P a O 3 6 9 l 2 1 5 2 0 1 l 3 3 3 3 4 4 4 一4 4 4 4 5 5 6 ‰一 如 一 5 6 9 九一 2 2 3 4 5 一 勰 ∞ O 5 O 0 O 6 ‰ 一 ∞ 如 舳％ 刘晓栋 等 活性 泥页岩 快速钻 井钻 井液技 术 5 9 3 ． 2 ． 2 岩 心耐崩塌试 验取 大港滨海 6 井 2 6 6 0 m 东一段极 易水化 的活性 泥岩钻屑 ， 磨成 细粉末 ， 称 取 3 0 ． 0 0 g ， 在压力 机 上压制 成 岩心。把 岩心 分别 置于清水 、 钾 盐乙二醇钻井液 、 柴油基钻井液 、 快速 钻井液 中浸 泡 ， 观察 岩心随时 间分 散崩塌情况 ， 见 图 2 。钾盐 乙二醇钻 井液 配方 清水 4 ％膨 润土 0 - 3 ％HP A M 0 ． 5 ％L V - P AC 7 ％K C l 3 ％ 聚 乙 二 醇 ； 柴 油基 钻 井 液 配方 1 0 0 ％ 零 号柴 油 2 ％ 有机 土 5 ％ 氧化沥青 1 ％ 十二烷基苯磺酸钙。 压制岩心 清水， 1 5 rai n钾盐乙二醇／ 3 h柴油基拢浆／ 7 d快速 钻井液／ 3 d 图 2 岩 心耐崩塌试验 岩心耐崩塌试验可以看到油基钻井液在抑制活 性泥岩水化分散显现出超强 的优越性 ， 水基钻井液 中 ， 快速钻井液耐崩塌性能可与油基钻井液相 比拟 ， 能有效抑制活性泥岩水化膨胀 、 坍塌 。 3 ． 2 - 3 钻屑滚动回收试验不 同硬度 、 成分 、 结构的 钻 屑对 回收率 的影响很 大。试验 取大港 滨海 6井 2 6 6 0 m东一段泥岩钻屑和滨深 2 2井 4 6 0 0 m沙河街 组硬泥页岩， 分别测试其在钾盐乙二醇钻井液 、 快速 钻井液 中、 柴油基钻井液中 1 2 0 o C 1 6 h的滚动回收 率 ， 回收率结果见图 3 ， 回收钻屑对 比图见 图 4 。 霉一 三囊蓑囊毳嚣 井液 滨海6 井泥岩 滨深2 2 井泥 页岩 图 3钻 屑 滚 动 回收 率试 验 可 以看到活性泥岩在 3种强抑制钻井液体系 中 都得到了 比较 高的岩屑 回收率 ， 其 中快速钻井 液回 收率略低于油基钻井液， 高于钾盐乙二醇钻井液， 回 收的页岩钻屑完整度好 ， 无分散破碎。 3 ． 3 黏 附聚集性能 钻遇水敏性活性泥岩时 ， 部分水化泥页岩钻屑 黏附、 聚结在钻头上 ， 导致钻头泥包 ， 机械钻速降低 ， 要求钻井液具有较好 的润滑性和防黏附性能。试验 评价了钻井液体系的润滑性和钻 屑黏附聚集性能。 图 4滨海 6井泥岩 上 和滨深 2 2井泥 页岩 下 在 快速钻 井液 中 1 2 0℃、 1 6 h热滚前后 对比图 3 ． 3 ． 1 快速钻 井液润滑性能评价试验评价了不 同 加量 白油 、 聚合醇 、 石 墨 、 防泥包快钻剂对快速钻井 液体 系润滑性 能 的影 响。配制基 浆 清水 3 ％ 膨 润 土 0 ． 2 ％ 包 被抑 制剂 P L H 0 ． 5 ％磺 酸盐 共 聚物 DS P 4 ％KC l 2 ％ 胺 基 聚 醇 A P ． 1 1 ％ 聚胺 抑 制 剂 HI B I ％ 铝基 聚合物 D L P 一 1 ， p 1 ． 3 5 g ／ c m 1 2 0℃、 1 6 h老化后 ， 用 E P B型润滑仪测定不同润滑剂对钻 井液的润滑性能 ， 结果见表 3 。 表 3 润滑剂 对钻井液 润滑 性能 的影 响 ， 不同浓度 润滑剂下的极 压润滑 系数 凋 0／ 0 l／ 0 - 5 _一 防泥 包快 0 ． 1 5 0 0 ． 1 3 6 0 ． 1 1 2 0 ．0 9 0 0 ． 0 8 5 0 ． 0 8 4 0 ． 0 8 2 0 ． 0 8 0 钻 剂 白 油 O ． 1 5 O 0 ． 1 4 2 0 ． 1 3 2 0 ． 1 2 5 0 ． 1 1 8 0 ． 1 1 4 0 ． 1 1 2 0 ． 1 1 0 聚合醇0 ． 1 5 0 0 ． 1 5 0 0 ． 1 4 8 0 ． 1 4 2 0 ． 1 3 8 0 ． 1 3 6 0 ． 1 3 5 0 ． 1 3 4 石 墨0 ． 】 5 0 0 ． 】 4 4 0 ． 1 3 2 0 1 2 8 0 1 2 4 0 ． 1 2 0 ． 1 2 5 0 1 2 8 比较 白油 、 聚合 醇、 石墨 、 防泥包快钻剂 4种 润 滑剂， 防泥包快钻剂效果最好 ， 能显著减少快速钻井 液摩 阻系数 ， 加量 1 ％ 以上 ， 钻井液摩阻系数可降低 40 ． 0 ％46 ． 7 ％ 。 3 - 3 ． 2 泥岩黏 附聚集试验取大港滨海区块明化镇 组极具黏性软泥岩岩 屑， 将一个尺寸和质量 固定的 钢棒及浓度高 达 2 0 ％ 的黏性泥岩装入测试钻井 液 陈化釜中， 陈化釜 1 2 0 o C 热滚 1 6 h后 ， 把钢棒取 出拍 照 ， 并观察钢棒上岩屑吸附状态。 从 图 5可以看出 ， KC 1 ／ P H P A、 KC 1 ／ 已二醇 、 阳离 子聚合物 、 硅酸盐 、 快速钻井液中， 黏性泥岩对钢棒 的吸附量不一样 ， 硅酸盐和快速钻井液显现 出较强 的防泥岩黏附和聚结性 。进一步说 明防泥包润滑剂 能在金属表面吸附形成 润滑油膜 ， 能有效提高金属 石 油钻采工艺 2 0 1 1 年 3月 第 3 3卷 第 2期 表面 的润滑性 ， 可减少或消除钻屑在钻头表面的吸 附， 降低扭矩， 提高机械钻速。 KC I／ P HP A KC I ／ 已二醇 阳离子聚合物 硅酸盐 快速 钻井液 图 5 不同钻 井液体 系中钢棒对岩屑的吸 附状 态 3 ． 4 抗污染性能 海洋钻进 ， 不可避免地会遇到大量海水 、 活性泥 岩 、 地层岩中可溶性盐类 如石膏、 盐 、 芒硝 、 水泥等 使钻井液污染 ， 导致钻井液性能发生异常变化 。试 验测试 了不同浓度海水 、 活性泥岩 、 C a O加入快速钻 井液 1 2 0 o C 热滚 1 6 h后的性能 ， 见表 4 ， 以确定其容 纳的极限污染浓度。 抗污染实验说明快速钻井液体系具有较强的抗 污染性 ， 可以抗 2 0 ％海水和高达 1 0 ％ 以上的活性泥 岩污染 ， C a 2 的侵入对钻井液流变性影响较大 ， 特别 是 高温高压滤失量 ， 3 ％ 的 C a O导致 钻井液黏切下 降、 滤失量急剧上升。 表 4 快速钻井液抗污染性能评价 3 ． 5 快速钻井液生物毒性测试 目前 ， 国际上关于钻井液对海洋排放浓度检验 ， 均采用水生生物毒性测试， 如幼鱼、 藻类、 泾类、 虾类 等 ， 试验用锦鲤鱼评价 了快速钻井液体系生物毒性 ， 采用概率单位一对数图解法计算半致 死浓度 L D 计算 快速钻井液对 锦鲤 L D 9 5 ％ 可信浓度范 围为 21 ． 8 1 0 4 -37 ．41 0 mg ／ L， 大于美国石油学会 A P I 标准 中生物毒性等级分类排放 限制标准 3 0 0 0 0 me , ／ L， 满足向海洋排放的允许浓度。 4 现场应用 南 堡 1 7 ． 1 5 1 1 井为 一 口二开 五段制定 向井 ， 位 于南堡油 田 1 号构造 l 一 5区南堡 1 7南断块构造 较 高部位 ， 完钻 井深 2 9 4 4 m， 最大井斜 3 6 ． 0 2 。 。二 开 O 2 4 1 _ 3 mi l l 9 5 1 - 2 9 4 4 m， 依 次钻 穿 明化 镇 、 馆陶组 、 东 营组东一 段 ， 岩性 主要为泥岩 、 细砂岩、 砂 砾 岩不 等厚互 层 ， 采 用海 水钾 盐 聚合 物 聚合醇 钻井 液 体 系 ， 配 方 为 海 水 0 ． 2 ～ 0 ． 3 ％Na O H 0 ． 2 ～ 0 - 3 ％Na ， C O -4 - 0 ．4 ～ 0 ． 8 ％强 力 包 被 剂 H C ． PLH 0 ． 2 - 0． 3％ P AC． L V 0 ． 1 - 0． 2 ％XC 3 ． 5 ％KC I 1 ～ 3 ％聚合醇 -4 - 1 ～ 2 ％T E X 1 ～ 3 ％ 极压润滑剂 HC ． L UB E 。钻 进至 1 5 0 0 m 时， 地层是 蒙脱石含量高且极易水化分散 的软泥岩、 黏泥岩 ， 6 0 目振动筛 出现钻井液糊筛布 ， 跑浆 ， 钻井液性能密度 1 ． 1 4 g ／ c m ， 漏斗黏度 7 2 S ， 塑性黏度 3 2 mP a S ， 动切 力 2 3 P a ， 初切 5 P a ， 终切 1 2 P a ， A P I 失水 7 ． 0 m L， 滤 饼厚 1 ． 0 Ⅱ u n ， 钻井液体系加入并逐渐补充聚胺 H I B、 快钻剂 KS J ， 钻进至 1 6 5 0 m， 钻井液性能稳定 ， 没有 出现 因为泥页岩水化分散而导致 的造浆问题 ， 漏斗 黏度始终控制在 4 8 S 左右， A P I 失水 5 m L以下， 滤 饼致密光滑， 从振动筛返出的钻屑成型不糊筛布， 振 动筛除砂效果 良好 ， 不存在钻屑黏结和泥包现象 ， 能 较好地反映钻时和地层变化 ， 钻速由 1 5 0 0 m处 的7 ． 8 m／ h提高到 1 6 5 0 1 T I 处的 1 5 ． 4 m ／ h ， 钻进过程井壁稳 定， 无垮塌掉块现象， 起下钻无挂阻， 电测一次到底 ， 井径规则。 表 5为 NP 1 7 ． 1 5 0 6井和 NP 1 7 一 1 5 1 1 井应用 效果对比， N P 1 7 一 1 5 0 6 井二开一直采用钾盐聚合 刘 晓栋等 活性 泥 页岩 快速钻 井钻 井 液技 术 6 1 物聚合醇钻井液体系完钻 ， 平均机械钻速 6 ． 8 8 m／ h ， 南堡 2 1 ． x 2 4 6 2井二开 由钾盐聚合物聚合醇钻井液 体系 向快 速钻井液体 系转化 ， 平均 机械钻速 1 0 ． 5 0 m／ h ， 有效提 高了钻井速度 ， 并解决 了二开井段 明化 镇 、 馆 陶组软泥岩 、 黏泥岩水化分散导致的钻井液黏 切升高 、 流变性能恶化 、 井径扩大率高等问题。 表 5 NP 1 7 一 1 5 0 6井和 NP 1 7 ． 1 5 1 1 井 1 6 0 0 m 钻井液性能和应用效果比较 5 结论 与认识 1 钻井液具有 良好的抑制性能是确保活性泥页 岩优质钻井 的关键 ， 应从 多方面 、 多角度去评价钻井 液抑制剂的抑制性能 ， 同时应注重改进 、 完善钻井液 抑制剂 的评价方法 ， 使其能够反映钻井液与井壁岩 石 、 岩屑接触后 的真实情况。 2 以聚胺抑制剂和防泥包快钻剂为主处理剂 ， 研制的适合活性泥页岩高效钻井的快速钻井液体系 抑制性能和润滑性 能接 近油基钻井液 ， 可解决高活 性泥页岩钻进过程中 现的泥岩造浆严重 、 钻头泥 包 、 泥团过 多形成 的岩屑床 、 起下钻不畅 、 机械钻速 慢等问题 ， 可保持井径规则 、 振动筛岩屑干净成型。 3 活性泥页岩快速钻井钻井液技术对于提高勘 探开发进度与成功率， 油气井工程的井下安全 、 井壁稳 定 、 环境保护均具有重要意义， 特别是为活性泥页岩安 全 、 快速 、 高效钻井提供强有力的钻井液技术支持。 参考文献 [ 1 ] 孙金声， 杨宇平， 安树明， 等 ． 提高机械钻速的钻井液理 论 与技 术研 究 [ J ]． 钻 井液 与完井液 ， 2 0 0 9 ， 2 6 2 1 - 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c a n t h e y r e p l a c e o i l b a s e d mu d s l R j． S P E 1 0 6 4 7 6 ， 2 0 0 7 ． [ 8 ] R AMI RE Z M A， B E NAI S S A S ， R AGNES G， e t a 1 ． Al u m i n u m b a s e d HP W BM s u c c e s s f u l l y r e p l a c e s o i l ba s e d mud t o dr i l l e x pl or a t or y wel l i n t he M a g e l l a n St r a i t ， Ar g e n t i n a l R J． S P E 1 0 8 2 1 3 ， 2 0 0 7 ． [ 9] MO NT I L V A J ， OO R T E V ’ B R AH I M R ， e t a 1 ． I mp r o v e d dr i l l i n g pe r f or m a nc e i n Lake M a r a ca i b o u si ng a l ow s a l i n i ty , h i g h p e r f o r ma n c e wa t e r - b