“双保”体系与聚磺体系在神8区块的应用对比研究

杨国栋 杨国梁 田娟锋（西部钻探工程有限公司吐哈钻井公司，新疆 鄯善 838200)

“双保”体系与聚磺体系在神8区块的应用对比研究

杨国栋 杨国梁 田娟锋（西部钻探工程有限公司吐哈钻井公司，新疆 鄯善 838200)

神泉8区块在过去的勘探开发中，由于其地质结构的复杂性，一直是吐哈油田的事故高发区。通过改进钻井液技术，降低复杂事故率达到提速增产的目的，显得非常重要。聚磺钻井液体系作为该区块惯用的成熟体系，在抗污染和防塌抑制方面已经不能充份满足安全钻井的需要。针对聚磺体系的局限性，引进了“双保”体系。对比两系在该区块的应用，进行必要的分析和研究，可以帮助现场技术人员更好的认识和使用“双保”体系。

“双保体系”聚磺体系;神8区块;应用对比

1 神泉8区块地质概况及特点

神泉8区块位于吐哈盆地以北，地质结构复杂，第三系含大段盐膏层，易吸水膨胀导致缩径，造成起下钻阻卡。盐岩溶解还易造成井壁剥落、坍塌，丼径扩大率超标。盐膏还会污染钻井液，影响性能。该区块侏罗系地层泥页岩水敏性也较强，易水化分散导致井壁失稳，造成携砂和开泵困难，增加施工风险。

该区块主要复杂有缩径、井壁垮塌、开泵憋卡等。为克服大段划眼和卡钻事故，针对聚磺体系的局限性，引进了“双保”体系。近期施工的神8-35、神8-34井均采用该体系施工，取得了良好的效果。

2 室内研究

2.1 作用机理对比

2.1.1 “双保”体系特点及作用机理

“双保”钻井液又被称为天然高分子钻井液，是一种新型的环保型钻井液体系，满足安全钻井的同时还能起到保护环境、保护油气层的作用，其配套处理剂主要有包被剂IND30、降滤失剂Redu1、无荧光白沥青NFA-25、固体润滑剂PGCS-1、有机盐加重剂Weigh2。

IND30是一种利用天然植物胶分子合成的高分子包被剂，分子量可达500万以上，能有效抑制钻屑分散，具有较强的抗盐、抗钙污染能力。

Redu1是含磺酸基的接枝低分子共聚物，主链为“C-C”键和少量“C-O”键，具有优良的抗盐降滤失作用。

NFA-25具有良好的封堵造壁性和润滑性，能有效改善滤饼质量。因为无荧光反应，有利于地质录井。

PGCS-1是一种非离子型表面活性剂，吸附在粘土表面形成“亲油疏水”层，润滑性能突出，还能有效抑制粘土水化分散和膨胀。

Weigh2溶解度高，水溶液活度低，具有较强的抑制性，可作为盐膏层钻进的加重剂。

2.1.2 聚磺钻井液特点及作用机理

聚磺钻井液是吐哈油田广泛采用的一种成熟体系，在聚合物钻井液体系的基础上，引入磺化处理剂，提高抗温性能的同时，使原有的抑制体系呈现一定的弱分散性，降低滤失的同时还能够保持良好的滤饼质量，流变性好，成本低、易于维护。神8区块采用聚磺体系的主处理剂有聚丙烯酸钾K-PAM、水解聚丙烯晴钠盐Na-HPAN、羧甲基纤维素钠CMC-MV、磺化酚腐殖酸PSC、磺化沥青DBFT-201等。

K-PAM是一种良好的絮凝包被剂，能够有效抑制泥页岩的水化分散。Na-HPAN和CMC-MV是聚合物钻井液常用的降滤失剂，Na-HPAN也有一定的降粘作用，CMC-MV降低滤失的同时还可以提高粘切。但是它们的抗污染能力较弱，钻遇含石膏地层时钻井液易污染，侵入大量的Ca2+导致钻井液过度絮凝，粘切和滤失量都会增大，流动性变差，PH值也会降低。此外，钻遇盐层时，随着Cl-含量的增加，CMC-MV的护胶能力也会减弱，滤失量逐渐增加，需要消耗更多的CMC-MV。

PSC是一种调流型降滤失剂，DBFT-201可以增强钻井液封堵造壁性，具有良好的防塌作用。磺化处理剂的应用虽然提高了钻井液的抗温性，能保持良好的流变性和滤饼质量。但体系的弱分散性也使得钻井液固相容纳限相对增大，坂土含量和固相含量相对增加，不利于抗盐膏污染。

2.2 实验对比

分别对两种体系进行小型试验加量测试，结合神8区块实际情况，确定出配套处理剂的最优加量，得出以下两套体系配方：

①双保体系：4%坂土浆+0.1%NaOH+0.1%Na2CO3+0.3% IND30+1%Redu1+2%NFA-25+2%PGCS-1+10%Weigh2

②聚磺钻体系：4%坂土+0.1%NaOH+0.1%Na2CO3+0.2% K-PAM+0.5%Na-HPAN+0.3%CMC-MV+1.5%PSC+2%DBFT-201+2%JXFQ-6

2.2.1 抑制性评价对比

选取Esh-J3q地层钻屑和岩心样本，分别按最优配方进行抑制性评价测试，膨胀率测试时间为16h，实验结果见表1。

表1 抑制性评价对比

实验表明，“双保”体系的回收率达到85.8%，高于聚磺体系,其膨胀率也低于聚磺体系。具有更强的抑制性，能更有效的抑制钻屑分散和泥页岩水化膨胀。

2.2.2 抗污染评价对比

神8区块钻井液主要污染有盐、钙侵和粘土侵。配置一定浓度的NaCl、CaSO4溶液模拟盐膏侵，加入一定浓度的土粉模拟粘土侵，分别对两种体系进行抗污染测试。实验结果见表2、表3。

表2 双保体系抗污染实验

表3 聚磺体系抗污染实验

对比发现，聚磺体系经过污染后性能变化较大，流态变差；“双保”体系性能变化较小，仍能保持良好的流变性。实验表明，“双保”体系在抗污染方面有明显优势。

3 现场应用效果对比

聚磺体系虽然在吐哈应用成熟，适用性广，但在神8区块的施工中有着明显的局限性，不能有效解决盐膏层缩径、垮塌，钻井液污染，“糖葫芦”井眼等问题。引进“双保”体系后，复杂事故率大幅下降。

3.1 分段钻井液性能对比

从已施工井中选取有代表性的两口井：神8-13井和神8-34井。这两口井的井身结构及地层分布相近，神8-13井是该区块聚磺体系应用效果较好的一口井，在原体系的基础上加入了抗高温抗盐降失水剂HS-2。分段性能对比数据如下。

表4 分段性能对比

实践证明，“双保”体系在盐膏层及易造浆地层钻进中，性能更加稳定，具有良好的抗污染能力，能保持较低的滤失量和坂土含量。

3.2 井壁抑制和防塌效果对比

井壁剥落、坍塌容易导致丼径扩大率超标甚至卡钻。“双保”体系的应用有效解决了这一难题。应用“双保”体系的神8-35井，和应用聚磺体系的6口邻井对比如下。

表5 丼径扩大率对比数据

由于“双保”体系具有更强的抑制性，能够保持较低的滤失，有效减少了地层的水化渗透和粘土水化分散。护壁作用显著，丼径扩大率明显降低，有利于提高固井质量。

3.3 复杂事故控制和经济效益对比

“复杂事故率”和“经济效益”是综合评价一种钻井液体系能否充分满足钻井施工需要的两个重要参数。适用体系不但要能保证井下安全，还应降低维护成本和钻井液排放量，减轻劳动强度。通过统计近年来的施工数据，对比如下。

表6 近年来施工数据对比

对比发现，虽然采用双保体系后钻井液成本有所增加，但钻井周期大幅下降，复杂事故率得到控制，钻井液维护量和处理剂用量相对减少，降低了劳动强度。综合经济效益提高显著，有力保障了企业“提速增效”。

3 结语

通过室内实验及现场应用对比可以看出，“双保”体系相比传统的聚磺体系，更适宜于神8区块特殊地质构造下的钻井施工。其主要优势归纳为以下几个方面：

(1)“双保”体系抑制性强，能有效抑制粘土水化膨胀和分散，有效解决神8区块的缩径、井壁失稳和丼径扩大率超标问题，大幅降低了复杂事故率。

(2)“双保”体系具有优良的抗污染能力，无论是在盐膏层还是在易造浆地层钻进，都能保持稳定的性能。有效解决了聚磺体系抗盐、钙污染能力弱，滤失量大不易控制等问题。

(3)“双保”体系在保护环境、保护油层的同时，充份满足了快速、安全钻井的需要，综合经济效益提高显著。是一种安全环保、经济实用的新型钻井液体系，不仅适用于神8区块，也适用于其他地质结构较为复杂的区块，有着广阔的应用和发展前景。

[1]史鸿祥,杜晓勇,商勇,张民立.“双保”型改性天然高分子基钻井液技术[J].钻井液与完井液，2004,21(6):28-30

[2]史杰青.神泉区块Esh地层流变特性及井壁稳定分析研究[D].湖北:长江大学，2015:11-18

杨国栋（1984-）男，汉族，甘肃礼县人，本科学历，助理工程师，主要从事现场钻井液技术服务工作。