貴州打井的兩類常用抗高溫鉆井液

我國抗高溫深井鉆井液技術(shù)的發(fā)展大致可分為鈣處理鉆井液，硝化(三磺)鉆井液和聚磺鉆井液等三個(gè)階段。鈣處理鉆井液是20世紀(jì)60年代至70年代初使用的基本鉆井液類型，下面著重介紹近20年發(fā)展起來的后兩類深井鉆井液體系。

1貴州打井磺化鉆井液

磺化鉆井液是以SMC、SMP-1＼SMT和SMK等處理劑中的一種或多種為基礎(chǔ)配制而成的鉆井液。由于以上磺化處理劑均為分散劑，因此磺化鉆井液是典型的分散鉆井液體系。20世紀(jì)70年代后期，四川女基井和關(guān)基井分別用此類鉆井液鉆達(dá)6011m和7175m。其主要特點(diǎn)是熱穩(wěn)定性好，在高溫高壓下可保持良好的流變性和較低的濾失量，抗鹽侵能力強(qiáng)，泥餅致密且可壓縮性好，并具有良好的防塌、防卡性能，因而很快在全國各油田深井中推廣應(yīng)用。常用的磺化鉆井液有以下幾種類型；

（1）SMC鉆井液

這種體系主要利用SMC既是抗溫稀釋劑，又是抗溫降濾失劑的特點(diǎn)，在通過室內(nèi)試驗(yàn)確定其適宜加量之后，用膨潤土直接配制或用井漿轉(zhuǎn)化為抗高溫深井鉆井液。一般需加入適量的表面活性劑以進(jìn)一步提高其熱穩(wěn)定性，該類體系可抗180~220'C的高溫，但抗鹽、鈣的能力較弱，僅適用于深井淡水鉆井液。

其典型配方為：4％～7％膨潤土+3％～5％SMC+0.3％～1％表面活性劑(可從AS、ABS、Span-80和OP-10中進(jìn)行篩選)，并加入燒堿將pH值控制在9～10之間。必要時(shí)混入5％～10％原油或柴油以增強(qiáng)其潤滑性。

在用膨潤土配漿時(shí)，必須充分預(yù)水化，否則所配出鉆井液的粘度、切力過低，不能得到滿意的性能。但需注意膨潤土切勿過量，若一旦出現(xiàn)膨潤土過度分散或量過高時(shí)，可加入適量CaO降低其分散度，然后再加入SMC調(diào)整鉆井液性能。在現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)方面，可以使用與井漿濃度相同的SMC膠液(一般5～7％)控制井漿的粘度上升，并保持膨潤土含量在100～130g／l之間。若因膨潤土含量過低造成粘度達(dá)不到要求，則可補(bǔ)充預(yù)水化膨潤土漿，并相應(yīng)加入適量SMC。四川女基井曾使用該類鉆井液順利鉆至6011m。

（2）SMC-FCLS混油鉆井液

為了提高磺化鉆井液抗鹽、鈣污染的能力，可將SMC與FCLS復(fù)配使用。試驗(yàn)表明，利用它們之間的相互增效作用，可有效地控制鹽水鉆井液的流變性和濾失造壁性。并常使用紅礬(Na2Cr2O7)提高FCLS的抗溫能力，使加重后的鹽水鉆井液在高溫下具有良好的性能。該類體系抗溫可達(dá)180℃，最高礦化度可達(dá)15×104mg／1，并能將鉆井液密度提高至2.0g／cm3左右。

這種鉆井液通常用井漿轉(zhuǎn)化。經(jīng)試驗(yàn)，膨潤土的適宜含量為80～100g／1，SMS和FCLS的加量隨體系中含鹽量增加而增大。其典型配方為：3％～4％膨潤土十2％～7％SMC十1％～5％FCLS。與此同時(shí)，加人0.1％～0．3％NaOH調(diào)節(jié)pH值至9～10，加入0．1％～0．2％紅礬以提高抗溫性。通常需混入5％～10％原油或柴油以降低泥餅的摩擦系數(shù)。由于鹽水鉆井液的pH值在鉆進(jìn)過程中呈下降趨勢(shì)，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，加入0．2％Span-80或0．3％AS有利于穩(wěn)定pH值，并消除因使用FCLS而經(jīng)常產(chǎn)生的泡沫。華北油田寧1井和四川油田魚1井均使用該類鉆井液，分別順利鉆達(dá)5300m和5 585m。

（3）三磺鉆井液

這種體系使用的主處理劑為SMP-1(或SMP-2)、SMC和SMT(或SMK，也可用FCLS代替)。其中SMP-1與SMC復(fù)配，使鉆井液的HTHP濾失量得到有效的控制SMT或SMK用于調(diào)整高溫下的流變性能，從而大大地提高了鉆井液的防塌、防卡、抗溫以及抗鹽、鈣侵的能力。試驗(yàn)表明，抗鹽可至飽和，抗鈣達(dá)4000mg／1；鉆井液密度可提至2.25g／cm3；若加入適量Na2Cr2O7，抗溫可達(dá)200-220℃。

配制三磺鉆井液時(shí)，可先配成預(yù)水化膨潤土漿，再加入各種處理劑，亦可直接用井漿轉(zhuǎn)化。維護(hù)時(shí)，通常加入按所需濃度比配成的處理劑混合液。若粘度、切力過高，可加入低濃度混合液或SMT(SMK和FCLS亦可)；若濾失量過高，可同時(shí)補(bǔ)充SMC和SMP-1。這類鉆井液已在全國務(wù)油田廣泛應(yīng)用于深井中。

2聚磺鉆井液

聚磺鉆井液是在鉆井實(shí)踐中將聚合物鉆井液和磺化鉆井液結(jié)合在一起而形成的一類抗高溫鉆井液體系。盡管聚合物鉆井液在提高鉆速、抑制地層造漿和提高井壁穩(wěn)定性等方面確有十分突出的優(yōu)點(diǎn)，但總的來看其熱穩(wěn)定性和所形成泥餅的質(zhì)量還不適應(yīng)于在井溫較高的深井中使用。特別是對(duì)硬脆性頁巖地層，常常需加入一些磺化類處理劑來改善泥餅質(zhì)量，以降低鉆井液的HTHP濾失量。因此，很自然地逐漸將兩種體系結(jié)合在一起。聚磺鉆井液既保留了聚合物鉆井液的優(yōu)點(diǎn)，又對(duì)其在高溫高壓下的泥餅質(zhì)量和流變性進(jìn)行了改進(jìn)，從而有利于深井鉆速的提高和井壁的穩(wěn)定。該類鉆井液的抗溫能力可達(dá)200～250℃，抗鹽可至飽和。從20世紀(jì)80年代起，這種體系已廣泛應(yīng)用于各油田深井鉆井作業(yè)中。

聚磺鉆井液的配方和性能應(yīng)根據(jù)井溫、所要求的礦化度和所鉆地層的特點(diǎn)，在室內(nèi)試驗(yàn)基礎(chǔ)上加以確定。一般情況下膨潤土含量為40～808／1，隨井溫升高和含鹽量、鉆井液密度增加，其含量應(yīng)有所降低。

高相對(duì)分子質(zhì)量的聚丙烯酸鹽，如80A51、FA367、PACl41和KPAM等通常在體系中用做包被劑，其加量應(yīng)隨鉆井液含鹽量增加而增大，隨井溫升高而減少，一般加量范圍為0.1％～1.0％。

某些中等分子量的聚合物處理劑，如水解聚丙烯腈的鹽類，常在體系中起降濾失和適當(dāng)增粘的作用，其加量為0．3％～1.0％。

某些低分子量的聚合物，如XY-27等，在體系中主要起降粘、切的作用，其一般加量為0.1％～0.5％。

磺化酚醛樹脂類產(chǎn)品，如SMP-1、SPNH和SLSP等，常與SMC復(fù)配使用，用于改善泥餅質(zhì)量和降低鉆井液的HTHP濾失量。前者加量一般為1％～3％，后者為0～2％。此外，1％～3％的磺化瀝青常用于封堵泥頁巖的層理裂隙，增強(qiáng)井壁穩(wěn)定性和進(jìn)一步改善泥餅質(zhì)量。必要時(shí)還需加入0.1％～0.3％Na2Cr2O7或K2Cr2O7，以提高鉆井液的熱穩(wěn)定性。

聚磺鉆井液大多由上部地層所使用的聚合物鉆井液在井內(nèi)轉(zhuǎn)化而成。轉(zhuǎn)化最好在技術(shù)套管中進(jìn)行，可以先將聚合物和磺化類處理劑分別配制成溶液，然后按配方要求與一定數(shù)量的井漿混合，或者先用清水將井漿進(jìn)行稀釋，使其中膨潤土含量達(dá)到一個(gè)適宜范圍，然后再加入適量的磺化類處理劑和聚合物。如果在裸眼中進(jìn)行轉(zhuǎn)化，則最好按配方將各種處理劑配成混合液，在鉆進(jìn)過程中逐漸加入井漿內(nèi)，直至性能達(dá)到要求。

通常使用與配方等濃度的各種處理劑的混合液來對(duì)井漿進(jìn)行維護(hù)。若發(fā)現(xiàn)井漿性能發(fā)生變化，可適當(dāng)調(diào)整混合液中各種處理劑的配比。

適宜的膨潤土含量是聚磺鉆井液保持良好性能的關(guān)鍵，必須嚴(yán)加控制。如果泥餅質(zhì)量變差，HTHP濾失量增大，應(yīng)及時(shí)增大SMP-1、SMC和磺化瀝青的加量；若流變性能不符合要求，可調(diào)整不同相對(duì)分子質(zhì)量聚合物所占的比例以及膨潤土的含量；若抑制性較差，可適當(dāng)增大高分子聚合物包被劑的加量或加人適量KCl。

貴州打井聚磺鉆井液所使用的主要處理劑可大致地分成兩大類：一類是抑制劑類，包括各種聚合物處理劑及KCl等無機(jī)鹽，其作用主要是抑制地層造漿，從而有利于地層的穩(wěn)定；另一類是分散劑，包括各種磺化類、褐煤類處理劑以及纖維素、淀粉類處理劑等，其作用主要是降濾失和改善流變性，從而有利于鉆井液性能的穩(wěn)定。在深井的不同井段，由于井溫和地層特點(diǎn)各異，對(duì)兩類處理劑的使用情況應(yīng)有所區(qū)別。上部地層應(yīng)以增強(qiáng)抑制性和提高鉆速為主，而下部地層應(yīng)以抗高溫降濾失為主。目前，我國鉆井液科技人員在聚磺鉆井液的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用方面已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。他們通常將以上兩類處理劑分別簡(jiǎn)稱為“聚"類和"磺"類，提出了深井上部地層"多聚少磺"或"只聚不磺"；而下部地層"少聚多磺"或"只磺不聚"的實(shí)施原則，其分界點(diǎn)大致在井深2500～3000m。依據(jù)這一原則，聚磺鉆井液已在我國得到廣泛應(yīng)用。