钻井液用高效桥联型防塌剂的研发及现场应用

来源：钻井液与完井液杂志2017年第1期北京时间：

作者：张县民,蒋官澄,宣扬,付建国,董伟

单位：1. 中国石油大学(北京)石油工程学院, 北京 102249;；2. 西部钻探工程有限公司准东钻井公司, 新疆阜康 831511；

摘要：井壁失稳一直是钻井过程中未能彻底解决的问题。根据防塌剂与钻井液中的黏土及地层矿物吸附联结的作用机理，采用AM、AMPS和一种强吸附单体M，通过以过硫酸钾作引发剂，在60℃反应4 h，合成了一种抗温达150℃的高温桥联型防塌剂QFT，产物为白色黏稠状，QFT分子量约为（8~60）×104 g/mol，有效含量为10%。该防塌剂具有强抑制、降滤失及对基浆黏度影响小的特点，对其进行了性能评价和机理分析，并介绍了其现场应用情况。与清水相比，3% QFT水溶液使泥页岩岩心线性膨胀量降低44.56%，泥页岩岩屑150℃滚动回收率提高34.1%，回收率大于KCl及KPAM和FA-367；在清水中浸泡10 min后完全分散开的岩心，在QFT溶液中浸泡24 h仍保存完整。X-射线衍射分析结果说明，QFT由于分子量较小，可以进入黏土层间，阻止水分子进入黏土层。含有QFT的基浆老化后黏土颗粒粒径较小，比表面积较大，说明该防塌剂可以通过与黏土的桥联吸附，阻止基浆中固相颗粒高温聚集，保证基浆中具有一定量的细颗粒，有利于形成薄而致密的滤饼，老化后3% QFT可以使4%基浆的API滤失量降低48.33%。钾钙基钻井液体系中引入QFT后，有效地降低了滤失量，现场的泥岩岩屑滚动回收率在95%以上，且120℃下浸泡后的人造岩心强度比原体系提高14%以上。通过在红山嘴H160井的应用，表明该防塌钻井液体系能够防止井塌等复杂事故。此外，由于该体系有良好的降滤失及抑制性，试验井钻井周期比邻井H170-X井缩短43%，钻机月速提高了70%，显著提高了钻井时效，降低钻井成本。

关键词：水基钻井液, 防塌剂, 桥联, 聚合物, 井壁稳定

基金资助：

国家“863”项目“致密气藏高效钻井技术研究”（2013AA064803）；国家自然科学石油化工联合基金重点支持项目（U1262201）；国家自然科学基金面上项目（51474231）；中石油重点项目（2014D-4407）；中石油新方法新技术项目（2014A-4212）。