有利于提高鉆井效率的低自由水鉆井液和改進(jìn)EC鉆井液體系與應(yīng)用中海油年會(huì)

湖北漢科新技術(shù)股份有限公司2013年08月有利于提高鉆井效率的低自由水鉆井液和改進(jìn)型PEC體系研究與應(yīng)用匯報(bào)內(nèi)容低自由水鉆井液技術(shù)研究及應(yīng)用低自由水鉆井液作用機(jī)理低自由水鉆井液配套技術(shù)低自由水鉆井液現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用改進(jìn)型PEC鉆井液技術(shù)研究及應(yīng)用PEC鉆井液作用機(jī)理及有機(jī)正電膠作用的影響因素PEC鉆井液體系改進(jìn)改進(jìn)型PEC現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用一、低自由水鉆井液技術(shù)研究與應(yīng)用匯報(bào)內(nèi)容1、低自由水鉆井液作用機(jī)理水通過各種方式（壓差、滲透作用、毛管作用）進(jìn)入地層，增加孔隙壓力；水和固相進(jìn)入地層后產(chǎn)生的堵塞、敏感性損害和水鎖傷害。水基鉆井液儲(chǔ)層傷害井壁穩(wěn)定本質(zhì)常規(guī)手段降低水侵入量（形成低滲透的泥餅以及封堵層）各種封堵技術(shù)（剛性、柔性、可變形顆粒、無滲透等）1、低自由水鉆井液作用機(jī)理研究入井流體中水的存在狀態(tài)，將自由水轉(zhuǎn)化為束縛水－－實(shí)現(xiàn)鉆井液的低自由水（Lowfreewater---LFW)；使鉆井液對(duì)水的束縛力增強(qiáng)，降低鉆井液液相侵入；改變鉆井液中的水為低張力、強(qiáng)抑制性；降低井壁巖石對(duì)水的毛管作用，降低地層巖石的毛細(xì)管自吸水能力。低自由水——低侵入、低張力、強(qiáng)抑制性減少鉆井液中自由水含量=侵入地層水的總量降低取鉆井液20ml于API失水杯中，在0.7MPa下濾失6h左右，無濾液滴出，記錄濾液的體積即為鉆井液中自由水的體積，計(jì)算自由水含量。低自由水鉆井液自由水含量1、低自由水鉆井液作用機(jī)理低自由水鉆井液絡(luò)合水能力048121620PEMPECPRD低自由水巖心吸水率（%）巖心毛管自吸水將干燥后的低孔低滲巖心放置16h，測(cè)定巖芯放置前后的重量，以考察巖心在不同鉆井液中的自吸水情況。1、低自由水鉆井液作用機(jī)理低自由水體系特殊的束縛水作用機(jī)理表現(xiàn)出：水侵入地層的驅(qū)動(dòng)力減小；鉆井液濾液侵入地層的速率和總量降低；鉆井液對(duì)地層的壓力傳遞作用降低；優(yōu)良的儲(chǔ)層保護(hù)效果（特別是低孔低滲）。1、低自由水鉆井液作用機(jī)理有利于井壁穩(wěn)定孔隙壓力向隨時(shí)間從井壁向地層擴(kuò)散泥頁(yè)巖井壁穩(wěn)定的納微米封堵技術(shù)鉆井液高效深部抑制技術(shù)鉆井液防水鎖技術(shù)2、低自由水鉆井液配套技術(shù)1、全巖和粘土礦物分析

2、分散性和膨脹性

3、掃描電鏡

4、巖屑浸泡實(shí)驗(yàn)

5、巖屑自吸水實(shí)驗(yàn)

（1）泥頁(yè)巖井壁穩(wěn)定納微米封堵技術(shù)1）深部硬脆性泥頁(yè)巖特性分析第11頁(yè)渤海海地地區(qū)區(qū)東東營(yíng)營(yíng)組組和和沙沙河河街街地地層層安安全全密密度度范范圍圍小小，，易易漏漏易易垮垮含含有有脆性性泥泥頁(yè)頁(yè)巖巖，，富富含含微微裂裂縫縫，，容易易破破碎碎掉掉塊塊地地層層傾傾角角大大，，容容易易造造成成井井壁壁垮垮塌塌。。BZ28-1沙河街的掉塊BZ28-2s-2東下段的掉塊（1）泥頁(yè)巖巖井壁穩(wěn)穩(wěn)定納微微米封堵堵技術(shù)東海地區(qū)區(qū)各層位位均存在在灰色、、灰褐色色、綠灰灰色泥巖巖，鉆井過程程易出現(xiàn)現(xiàn)剝落掉掉塊、起起下鉆遇遇阻等問問題，（1）泥頁(yè)巖巖井壁穩(wěn)穩(wěn)定納微微米封堵堵技術(shù)井號(hào)井深粘土礦物粘土礦物組成混層比(S)(%)I/SSIKCHY2-3-13651.0054.777－108530HY2-3-13651.0061.472－912745HY2-3-13651.0066.480－97440HY2-3-13651.0062.283－105270粘土礦物物分析12-1/4’井段塌塌塊礦物物組分1）泥頁(yè)巖巖特性分分析井段m粘土礦物相對(duì)含量伊/蒙混層比%SIKCI/SS%I%3106.56016667210903092.20021796320803098.1202588592080（BZ34-6-1井）（1）泥頁(yè)巖巖井壁穩(wěn)穩(wěn)定納微微米封堵堵技術(shù)理化性能能掉塊分組膨脹率，%30min2h16h一組合片狀灰色泥巖15.7818.2219.52一組合塊狀灰色泥巖17.2418.6520.67一組合褐色泥巖21.8022.2322.17二組合片狀灰色泥巖16.1517.5520.45二組合塊狀灰色泥巖19.2020.4620.70二組合褐色泥巖16.6918.7119.39HY2-3-112-1/4’井段塌塌塊易水化膨膨脹分散性較較弱1）泥頁(yè)巖巖特性分分析掉塊分組回收率/%一組合片狀灰色泥巖69.97一組合塊狀灰色泥巖60.83一組合褐色泥巖80.97二組合片狀灰色泥巖77.60二組合塊狀灰色泥巖64.57二組合褐色泥巖81.23HY2-3-112-1/4’井段塌塌塊井號(hào)深度mR40（%）KL10-1-1300089.4BZ35-2-3井2638.688.8（1）泥頁(yè)巖巖井壁穩(wěn)穩(wěn)定納微微米封堵堵技術(shù)掃描電鏡鏡180倍下泥巖巖石致密，孔隙發(fā)育差。2556倍下伊利石粘土發(fā)育及微孔縫可見。井深，m巖性綜合描述照相內(nèi)容放大倍數(shù)2209.7泥巖巖石致密全貌，孔隙不發(fā)育180巖石致密，少見微孔縫1600伊利石粘土及微孔縫2556NB13-4-2井1）泥頁(yè)巖巖特性分分析（1）泥頁(yè)巖巖井壁穩(wěn)穩(wěn)定納微微米封堵堵技術(shù)1）泥巖孔孔喉較小小，孔喉喉半徑分分布范圍圍4.0～160nm。90%的孔隙小于100nm。2）其中最大孔喉喉半徑160.0nm,中值孔喉喉半徑42.5nm，平均孔孔喉半徑徑為33.8nm。泥巖的的孔徑徑分布布?jí)汗ǚ?）泥頁(yè)頁(yè)巖特特性分分析（1）泥頁(yè)頁(yè)巖井井壁穩(wěn)穩(wěn)定納納微米米封堵堵技術(shù)術(shù)自吸水水能力力強(qiáng)微孔縫縫開啟啟加劇劇自吸吸水侵侵入和和擴(kuò)散散泥巖自吸水水4h后的泥泥巖自吸水水24h后的泥泥巖自吸水水72h后的泥泥巖泥巖樣樣品（（79.7761g）自吸吸水質(zhì)質(zhì)量隨隨時(shí)間間變化化曲線線泥巖的的自吸吸水實(shí)實(shí)驗(yàn)（1）泥頁(yè)頁(yè)巖井井壁穩(wěn)穩(wěn)定納納微米米封堵堵技術(shù)術(shù)1、泥巖巖粘土礦礦物含含量高高，粘土土礦物物以伊伊蒙混混層為為主，，混層層比在在30%～45%；2、泥頁(yè)巖易水水化膨脹，，分散性弱弱；3、表面致密密堅(jiān)硬，孔孔隙不發(fā)育育，2556倍掃描電鏡可可見微孔縫縫；4、泥巖孔喉喉半徑分布布在4.0～160nm,90%分布在100nm以下；5、泥巖自吸水可促促使微孔縫縫開啟并逐漸變大大，微孔縫縫開啟會(huì)加劇自吸水水侵入和擴(kuò)擴(kuò)散。1）泥頁(yè)巖特特性分析（1）泥頁(yè)巖井井壁穩(wěn)定納納微米封堵堵技術(shù)2）泥頁(yè)巖失失穩(wěn)機(jī)理泥巖微孔隙、孔縫正壓差驅(qū)動(dòng)+毛管自吸+滲透壓微孔縫開啟并逐漸變大內(nèi)部粘土礦物膨脹壓泥巖剝落掉塊，井壁失穩(wěn)形成微裂縫、裂縫+天然微裂縫液相侵入加劇，孔隙壓力增加納-微米級(jí)孔縫4.0～160nm微米級(jí)-毫米級(jí)孔縫關(guān)鍵---封堵納微孔縫納米級(jí)微孔縫+微米級(jí)微裂縫（1）泥頁(yè)巖井井壁穩(wěn)定納納微米封堵堵技術(shù)評(píng)價(jià)方法封堵材料1、納米微孔孔濾膜測(cè)試試技術(shù)2、泥頁(yè)巖壓壓力傳遞測(cè)測(cè)試技術(shù)優(yōu)選納米-亞微米級(jí)封封堵材料建立泥頁(yè)巖巖封堵的評(píng)評(píng)價(jià)方法優(yōu)優(yōu)選了納微微米封堵材材料（1）泥頁(yè)巖井井壁穩(wěn)定納納微米封堵堵技術(shù)序號(hào)暫堵劑粒度范圍（μm）粒度中值（μm）平均粒徑（μm）1QCX-1（輕鈣）0.1-159.64.4712.202WC-1（重鈣）0.1-110.916.8522.674TEX（磺化瀝青）0.1-142.07.53810.385DYFT（低熒光磺化瀝青）0.1-229.712.0516.976LSF（瀝青樹脂）0.1-209.78.16118.827LPF（成膜劑）0.1-301.836.2757.38常規(guī)封堵材材料的粒徑徑均屬于微米米級(jí)（1）泥頁(yè)巖井井壁穩(wěn)定納納微米封堵堵技術(shù)2）納微固壁壁劑HGW4）微納米封封堵技術(shù)研研究1）膠束封堵堵劑HSM膠束，又稱稱膠團(tuán)，嵌段共聚聚聚醚高分子子表面活性性劑，其形形成的膠束束在水溶液液中可呈球球狀、層狀狀、棒狀，，其尺寸大大小在1nm-100nm之間，膠束束粒子在孔孔喉中相互互聚集還產(chǎn)產(chǎn)生疏水膠膠團(tuán)，能夠夠快速封堵堵泥頁(yè)巖納納米孔喉，，阻止鉆井井液中的自自由水向泥泥頁(yè)巖深部部侵入。小型膠束覆蓋成膜憎水水原理：當(dāng)其覆蓋在井井壁巖石上面面后，在壓力力作用下可變變形粒子緊密密堆積形成一一層憎水膜，，阻止水對(duì)巖巖石的接觸，，從而防止泥泥頁(yè)巖的水化化，并加固井井壁，阻止鉆鉆井液沖蝕井井壁。憎水性的微交交聯(lián)的丙烯酸酸酯微納米乳乳液。乳液的的顆粒尺寸100nm-1000nm之間。（亞微微米）（1）泥頁(yè)巖井壁壁穩(wěn)定納微米米封堵技術(shù)1）膠束封堵劑劑HSM2）微納固壁劑劑HGW納米激光粒度度儀（1-5000nm)4）微納米封堵堵技術(shù)研究（1）泥頁(yè)巖井壁壁穩(wěn)定納微米米封堵技術(shù)納米微孔濾膜膜測(cè)試評(píng)價(jià)方方法濾紙快速：孔徑為為80～120微米中速：孔徑為為30～50微米慢速：孔徑為為1～3微米孔徑：10-150nm納米微孔濾膜膜模擬泥頁(yè)巖表表面微孔隙模擬砂巖孔隙隙1、中壓納-微濾失實(shí)驗(yàn)2、高溫高壓納納-微濾失實(shí)驗(yàn)突破傳統(tǒng)濾紙紙實(shí)驗(yàn)；封堵濾失介質(zhì)質(zhì)統(tǒng)一；提高實(shí)驗(yàn)重復(fù)復(fù)性。（1）泥頁(yè)巖井壁壁穩(wěn)定納微米米封堵技術(shù)基礎(chǔ)配方：3%海水土漿+0.15%Na2CO3+0.3%NaOH+0.4%PF-PLUS+0.3%PF-PAC-LV+1.0%HXY-3+2.0%PF-FLOCAT+1.5%PF-LSF+2%HCM+5%KCL+2%PF-LUBE+1%HPI加重至1.3g/cm3配方熱滾條件AVmPa·sPVmPa·sYPPaΦ6/Φ3基礎(chǔ)配方滾前37.52413.56/5滾后3221114/33%固壁劑HGW+2%膠束封堵劑HSM滾前4026147/6滾后36.52412.56/5注：老化條件件120℃×16h（1）泥頁(yè)巖井壁壁穩(wěn)定納微米米封堵技術(shù)時(shí)間（h）FLHTHP濾失量空白3%固壁劑HGW+2%膠束封堵劑HSM濾紙濾膜濾紙濾膜0.010.50.50.50.80.2533.22.62.50.564.44.53.619.85.88.252157.6136.2320.29.417.67.8425.411.220.88.8530.213.421.89.2635.214.622.29.5注：濾紙HTHP:120℃××3.5MPa濾膜HTHP：80℃×3.5MPa1、濾紙6h濾失降低36.9%；2、濾膜6h濾失降低34.9%；3、在濾紙和濾濾膜都具有很很好的封閉性性。濾紙（砂巖孔孔隙）濾膜（泥巖孔孔隙）4）微納米封堵堵技術(shù)研究（1）泥頁(yè)巖井壁壁穩(wěn)定納微米米封堵技術(shù)泥頁(yè)巖滲透率率極低，微孔隙常被地層水充填，僅少量濾液液侵入，即可可導(dǎo)致井壁圍圍巖內(nèi)孔隙壓力顯著著提高；再疊加上“壓壓力傳遞”作作用，導(dǎo)致圍圍巖孔壓提高高，降低有效應(yīng)力力支撐作用，加劇井壁力學(xué)學(xué)失穩(wěn)問題；；研究鉆井液““液相侵入”和“壓力傳遞”情況可反映鉆鉆井液對(duì)泥頁(yè)頁(yè)巖井壁封堵效果和穩(wěn)穩(wěn)定性。5）泥頁(yè)巖壓力力傳遞測(cè)試技技術(shù)（1）泥頁(yè)巖井壁壁穩(wěn)定納微米米封堵技術(shù)技術(shù)參數(shù)：工作壓力：≤≤1000psi；溫度范圍：：室溫～100°C；物模尺寸：Φ25.4×（12～50）mm；上游容器的容容積：500ml*2；下游容器的的容積：50ml*2；泥頁(yè)巖壓力傳傳遞測(cè)試技術(shù)術(shù)（1）泥頁(yè)巖井壁壁穩(wěn)定納微米米封堵技術(shù)基礎(chǔ)配方：3%海水土漿+0.15%Na2CO3+0.3%NaOH+0.4%PF-PLUS+0.3%PF-PAC-LV+1.0%HXY-3+2.0%PF-FLOCAT+1.5%PF-LSF+2%HCM+5%KCL+2%PF-LUBE+1%HPI加重至1.3g/cm31#水2#基漿3#基漿+3%固壁劑HGW+2.0%膠束封堵劑HSM泥頁(yè)巖巖心使使用20g膨潤(rùn)土×12MPa×5min人工壓片制成,巖心長(zhǎng)度2.5cm，先用標(biāo)準(zhǔn)鹽鹽水飽和上游容器的壓壓力600psi（鉆井液）下游容器的壓壓力100psi（標(biāo)準(zhǔn)鹽水））壓差500Psi=3.5Mpa實(shí)驗(yàn)通過精密密壓力傳感器器監(jiān)測(cè)下游端壓力變變化情況。5）微納米封堵堵技術(shù)的壓力力傳遞情況微納米封堵材材料（3%固壁劑HGW+2.0%膠束封堵劑HSM）可以明顯降降低鉆井液的的壓力傳遞，，有效的阻止止鉆井液對(duì)泥泥頁(yè)巖井壁的的侵入。（1）泥頁(yè)巖井壁壁穩(wěn)定納微米米封堵技術(shù)樣品巖心烘干前質(zhì)量（g）巖心烘干后質(zhì)量（g）105℃×4h初始含水率%總含水量%侵入的水量%水22.8517.689.822.6312.83基漿22.0217.99.818.718.91+封堵材料20.6217.839.813.543.73巖心30h侵入量測(cè)定室內(nèi)在泥頁(yè)巖巖壓力傳遞測(cè)測(cè)試后，取出出巖心，測(cè)定定了不同體系系污染后的巖巖心含水量。。6）微納米封堵堵技術(shù)降低鉆鉆井液濾液侵侵入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明明，微納米封封堵技術(shù)可有有效的降低鉆鉆井液對(duì)巖心心的侵入。（1）泥頁(yè)巖井壁壁穩(wěn)定納微米米封堵技術(shù)深部抑制劑HPI抑制劑為有機(jī)硅氟類高高分子，分子中的Si-OH鍵容易與粘土土上的Si-OH鍵縮聚成Si-O-Si鍵；從而在粘土表表面形成烴基朝外的RCH2-Si吸附層,C-F鍵所具有的極極強(qiáng)的疏水性及較低的分子子內(nèi)聚力；使粘土表面產(chǎn)產(chǎn)生潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)，阻止和減緩了了粘土表面的水化作用。（2）鉆井液深部部抑制技術(shù)濾液侵入地層層地層深部粘土土礦物水化膨膨脹壓增加地層孔隙壓力力增加井壁失穩(wěn)HPI具有良好的粘粘土抑制能力力，能夠有效效的抑制粘土顆粒造漿漿和提高體系系粘土容量限限。1、HPI抑制粘土水化化造漿水+10%膨潤(rùn)土+HPI相對(duì)抑制率%=（Φ1001Φ1002)×100/Φ1001抑制劑膨潤(rùn)土累計(jì)加量%AVmPa·sPVmPa·sYPPaΦ6/Φ3036422/16221111195812150/1482%HPI37522/169544/39302289/81250381222/182、HPI提高粘土容量量限（2）鉆井液深部部抑制技術(shù)HPI抑制劑具有較較好的抑制效效果，能夠明顯提高巖屑屑的回收率，，回收率高達(dá)93.3%。3、HPI抑制巖屑分散散BZ35-2-3東三段巖屑熱滾條件：140℃×16h（2）鉆井液深部部抑制技術(shù)配方8h膨脹率%16h膨脹率%海水18.4825.55DHS9.8512.75DHS+1%有機(jī)正電膠7.569.88DHS+1%HPA6.858.58DHS+1%深部抑制劑HPI4.255.98（2）鉆井液深部部抑制技術(shù)4、HPI抑制水化膨脹脹油基泥漿浸泡泡巖塊強(qiáng)度基基本無降低，，體系使用HPI作為抑制劑巖巖石強(qiáng)度降低低最少（2）鉆井液深部部抑制技術(shù)試驗(yàn)材料：花花港組上段試驗(yàn)時(shí)間：24小時(shí)防塌性能—巖石抗壓強(qiáng)度度（3）鉆井液防水水鎖技術(shù)鉆井液防水鎖鎖劑1、起泡性2、界面張力體系類型起泡率%（10min）濾液表面張力mN/m油-液界面張力mN/m空白063.538.52%ABS315%38.85.22%OP-10275%40.44.92%AES425%37.86.22%A-20215%41.77.22%TWEN20150%36.99.22%1227280%39.515.23%JLX-B1%41.310.92%HAR12%28.55.22%HAR-D0.5%32.57.8代號(hào)加量‰名稱作用BENTONITE30膨潤(rùn)土配制基漿、增加體系粘度PF-PLUS4水解聚丙烯酸鹽降低濾失量、提高體系粘度PF-PAC-LV3～5低粘聚陰離子纖維素改善泥餅質(zhì)量，降低濾失量HXY-310自由水絡(luò)合劑降低體系內(nèi)自由水含量FLOCAT/HFL-T20降濾失劑降低體系濾失量LSF/DYFT10～20瀝青樹脂提高泥漿封堵性能HGW30化學(xué)固壁劑在井壁表面形成納微米高分子封堵膜HSM20膠束封堵劑對(duì)納米孔喉進(jìn)行封堵KCl30～50氯化鉀抑制粘土分散膨脹LUBE20潤(rùn)滑劑提高體系潤(rùn)滑能力HPI10深部抑制劑降低深部井壁水化程度HAR-D1～2防水鎖劑降低表面和界面張力（4）低自由水鉆鉆井液配方實(shí)驗(yàn)條件AVmPa.sPVmPa.sYPPaΦ6/Φ3FLAPImlFLHTHPml滾前4026147/6滾后36.52412.56/52.87.8老化條件:16h×120℃；測(cè)定溫度度:50℃；HTHP失水測(cè)定條件件:3.5MPa×120℃；抗溫能力達(dá)到到200℃密度可加重至至2.4g/cm3常溫壓膨脹試驗(yàn)0102030400510152025試驗(yàn)時(shí)間(h)膨脹率(%)蒸餾水PEM體系低自由水體系試驗(yàn)時(shí)間：24小時(shí)（4）低自由水鉆鉆井液評(píng)價(jià)HTHP濾失試驗(yàn)02468101214PEM體系低自由水體系濾失量（mL）（4）低自由水鉆鉆井液評(píng)價(jià)低自由水鉆井井液儲(chǔ)層保護(hù)護(hù)效果低自由水鉆井液建立阻水屏障降低鉆井液總的自由水含量濾液改造技術(shù)巖心號(hào)流體KO(md)K1(md)K1/KO(%)K0d2（切片0.5cm）(md)K0d2/KO（切片0.5cm）(%)B-07氮?dú)?.9587.907888.28B-16氮?dú)?.81557.854289.091#氮?dú)?.050.0413282.650.045891.632#氮?dú)?.110.0885080.450.0992390.21巖心號(hào)井號(hào)取自井深(m)巖心長(zhǎng)(cm)直徑(cm)ф%B-07HY2-3-1井3420.64.202.5014.1B-16HY2-3-1井3420.95.312.4815.811#TT12-1-1井3680.31~3680.426.4822.4227.092#TT12-1-1井3680.46~3680.526.4702.438.30（4）低自由水鉆鉆井液評(píng)價(jià)主要復(fù)雜情況況起下鉆遇阻蹩扭矩、蹩泵泵劃眼困難東海地區(qū)復(fù)雜雜情況原因分分析煤層的失穩(wěn)砂泥巖互層的的失穩(wěn)泥巖水化膨脹脹分散、掉塊主要原因（4）低自由水鉆鉆井液應(yīng)用案案例（4）低自由水鉆鉆井液應(yīng)用案案例NB22-1-1121/4’’2013年3月,井深（2400-4128.5m）LS36-2-1TWT-A6HY1-1-2NB13-4-2NB31-1-3HTT12-1-1NB22-1-1NB14-6-1平均井徑擴(kuò)大大率僅3.42%井名井段起下鉆次數(shù)直接起下鉆時(shí)間（h）劃眼時(shí)間（h）開泵循環(huán)時(shí)間（h）總時(shí)間（h）NB31-1-212-1/41017.2573.7537.5128.58-1/2564.755.7513.584全井段158279.551212.5NB31-1-3H12-1/4621.2535.7510668-1/257822.252.5102.75全井段1199.255812.5168.75低自由水應(yīng)用用井低自由水東海?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用總總結(jié)（1）井壁穩(wěn)定、、井徑規(guī)則低自由水鉆井井液通過束縛縛自由水表現(xiàn)現(xiàn)出強(qiáng)抑制、、低侵入同時(shí)時(shí)配合煤層封封堵溫壓成膜膜以及深部抑抑制技術(shù)加固固了井壁，有有效的解決了了泥頁(yè)巖、煤層層和砂泥巖互互層的井壁垮垮塌和掉塊問問題，平均井徑擴(kuò)擴(kuò)大率僅3.42%。（2）測(cè)井取芯周周期長(zhǎng)，測(cè)井井取芯順利NB22-1-1井六趟電測(cè)、、八次RCOR旋轉(zhuǎn)井壁取芯芯順利，累計(jì)計(jì)取芯115顆，通井、電測(cè)一次成功功、下套管順順利到位，在電測(cè)和下下套管時(shí)間長(zhǎng)長(zhǎng)達(dá)10天的情況下井井壁仍然穩(wěn)定定。（3）提高了鉆井井時(shí)效起鉆倒劃眼無無蹩卡、起下下鉆順利、下下套管過程中中無阻卡現(xiàn)象象，從而提高了鉆井時(shí)時(shí)效。（4）防水鎖技術(shù)術(shù)有效的保護(hù)護(hù)油氣層低自由水鉆井井液體系通過過防水鎖劑降低低鉆井液的表表面張力，有利于減小小液相侵入儲(chǔ)儲(chǔ)層造成的水水鎖傷害。（4）低自由水鉆鉆井液應(yīng)用案案例前期期鉆鉆井井過過程程中中的的技技術(shù)術(shù)難難題題：：（1）館館陶陶組組、、東東營(yíng)營(yíng)組組大大段段玄玄武武巖巖井井壁壁失失穩(wěn)穩(wěn)（2）東東營(yíng)營(yíng)組組下下部部、、沙沙河河街街組組大大段段硬硬脆脆性性泥泥頁(yè)頁(yè)巖巖井井壁壁失失穩(wěn)穩(wěn)（4）低低自自由由水水鉆鉆井井液液應(yīng)應(yīng)用用案案例例低自由水水在冀東東油田應(yīng)應(yīng)用情況況低自由由水鉆鉆井液液體系系從2009年至今今在冀東東油田田玄武武巖以及中中深層層硬脆脆性泥泥頁(yè)巖巖井段段地層成功應(yīng)應(yīng)用近40口井，完鉆鉆井深深最高高4800m，密度度最高高1.45g/cm3,最高溫溫度180℃℃?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)應(yīng)用表表明，，該體體系具具有很很好的的流變變特性性，潤(rùn)潤(rùn)滑性性、抑抑制性性及封封堵能能力，，不僅僅解決決了井井壁穩(wěn)穩(wěn)定問問題、、同時(shí)時(shí)提高高了機(jī)機(jī)械鉆鉆速、、降低低了鉆鉆井液液密度度、縮縮短鉆鉆井周周期。。（4）低自自由水水鉆井井液應(yīng)應(yīng)用案案例低自由由水在在冀東東油田田應(yīng)用用情況況井號(hào)完鉆井深m最大水平位移m鉆井周期，d建井周期，d鉆井液體系鉆井隊(duì)NP4-554513.02185.8870.1786.04低自由水鉆井液長(zhǎng)城鉆探50007NP4-334528.02517.3554.0875.46低自由水鉆井液大慶70133NP4-604453.02442.9460.8887.25低自由水鉆井液長(zhǎng)城鉆探50013NP4-574707.02095.57190.88215.38KCL成膜封堵低侵入鉆井液體系長(zhǎng)城鉆探50013NP4-324474.02264.8980.62104.46KCL成膜封堵低侵入鉆井液大慶70133鉆井時(shí)時(shí)效（4）低自自由水水鉆井井液應(yīng)應(yīng)用案案例低自由由水在在冀東東油田田應(yīng)用用情況況井號(hào)層位井深

m射孔厚度

m表皮系數(shù)NP1-17側(cè)Ed13310-33166.0-1.423276-328812.0-2.323145-3162.617.6-1.61NP11Ed1Ⅲ③3174.8-3178.84.00.98NP11-B45-X503Ed12725.6-2729.03.41.62Ed12581.8-2597.615.8-2.37Ed12549.2-2557.07.8-3.82NP11-K18-X307Ed12822.4-2888.666.2-2.65Ed12699.4-2709.09.60.18NP23-X2245Ed1Ⅲ①3162.6-3168.05.4-0.12Ed1Ⅱ②3016.4-3027.811.40NP23-X2540Ed13392.6-3396.23.6-2.87NP11-F11-X218Ed12877.8-2883.25.41.37Ed12742.0-2750.08.0-1.28Ed12721.4-2728.26.8-1.56NP23-X2228Ed1Ⅲ②3222.6-3229.26.61.71Ed1Ⅲ①3104.2-3114.09.8-0.81NP2-19Ed13030.4-3038.07.6-2.84NP203X2Ed1Ⅱ②2831.2-2839.07.8-0.91NP13-X1102Ed12961.00-3076.4022.8-1.73NP13-X1035Ed1Ⅱ②3058.2-312250.80.72（4）低自自由水水鉆井井液應(yīng)應(yīng)用案案例低自由由水在在冀東東油田田應(yīng)用用情況況表皮系系數(shù)小小，儲(chǔ)儲(chǔ)層未未受到到污染染玉北地地區(qū)鉆鉆井液液技術(shù)術(shù)難點(diǎn)點(diǎn)：二疊系系沙井子子組高滲砂砂巖和和砂泥泥巖互互層，，粘卡和和泥包包；二疊系系開派茲茲雷克克組大段玄武巖巖井徑徑擴(kuò)大大；二疊系系庫(kù)普庫(kù)庫(kù)茲滿滿組和和石炭系系卡拉拉沙依依組泥巖水水化剝剝落掉掉塊；該地區(qū)區(qū)井深6000m左右，，鉆井井周期期平均均250天左右，，鉆速慢慢。現(xiàn)有鉆鉆井液液難以以有效效解決決三開開井段段存在在的復(fù)復(fù)雜情情況（4）低自自由水水鉆井井液應(yīng)應(yīng)用案案例低自由由水在在中石石化西西北油油田玉玉北地地區(qū)應(yīng)應(yīng)用2012年低自由水水鉆井液在在玉北13井成功應(yīng)用用。玉北13井是低自由由水鉆井液液在玉北區(qū)區(qū)塊現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)應(yīng)用的第一一口井，地地層復(fù)雜施施工難度高高，在周邊邊鄰井因?yàn)闉樾鋷r垮塌塌都發(fā)生了了卡鉆事故故，特別是玉北8井和玉北6-1井使用油基基泥漿都發(fā)發(fā)生了卡鉆鉆事故的情況下，，低自由水水鉆井液以以其優(yōu)良的的泥漿性能能，確保了了三開施工工過程中井井下未出現(xiàn)現(xiàn)異常情況況，整個(gè)施施工安全、、順利。（4）低自由水水鉆井液應(yīng)應(yīng)用案例低自由水在在中石化西西北油田玉玉北地區(qū)應(yīng)應(yīng)用井號(hào)鉆井周期d中完井深m三開進(jìn)尺m三開周期d三開周期所占比例%玉北1井267.256031603165.5861.98YB1-1井264.359571831141.7553.63YB1-2X井221.75137.261616.25111.0850.1玉北5井265.459032051134.9650.74玉北13井204.85827.52174.5117.7957.5井號(hào)鉆井液體系最大井徑mm最小井徑mm平均井徑擴(kuò)大率%

玉北1鉀鹽聚磺449.81213.4120.63YB1-1鉀鹽聚磺305.05213.6110.07

玉北3鉀鹽聚磺299.72215.397.34

玉北5鉀鹽聚磺332.73215.397.17玉北13井低自由水241.3215.93.8（4）低自由水水鉆井液應(yīng)應(yīng)用案例二、改進(jìn)型型PEC體系研究與與應(yīng)用匯報(bào)內(nèi)內(nèi)容明化鎮(zhèn)組、、館陶組活活性軟泥頁(yè)頁(yè)巖粘土礦物含含量很高，，達(dá)到了20～50％左右，其中粘土土礦物含量量中主要以以伊蒙混層為為主，含量量為60～～80％左左右，且伊蒙混混層中有以以蒙脫石為為主，占混層比的45％～70％；其次為伊伊利石占10～35％左右，，高嶺石與與綠泥石含含量較少分分別占據(jù)了了6％和5％左右，，渤海地區(qū)區(qū)明化鎮(zhèn)組組大段活性軟軟泥頁(yè)巖非非常容易水水化分散、、陽(yáng)離子交交換容量非非常高。（1）PEC鉆井液產(chǎn)生生背景硬脆地層水化地層硬脆地層水化地層濾液、K＋鉆井液硬脆地層水化地層硬脆地層水化地層濾液、K＋鉆井液硬脆地層水化地層硬度地層水化地層硬度地水化地層濾液、K＋鉆井液層較高較高砂巖砂巖泥巖泥巖JFC/PLUS

起泥球，蹩抬鉆具，造漿嚴(yán)重，個(gè)別井起鉆相對(duì)困難KCl/PLUS/JLX鉆進(jìn)時(shí)倒劃有蹩卡現(xiàn)象，起鉆時(shí)倒劃比較困難PEC

縮短了起鉆時(shí)間，提高了鉆井時(shí)效現(xiàn)場(chǎng)流變性調(diào)控比較困難軟抑制（1）PEC鉆井液產(chǎn)生生背景渤海地區(qū)上上部軟泥頁(yè)頁(yè)巖壓縮粘土顆顆粒的擴(kuò)散散雙電層軟抑制解決起下鉆鉆遇阻提高鉆井時(shí)時(shí)效有機(jī)正電膠膠提切能力；現(xiàn)場(chǎng)流變性調(diào)控控；失水量較大大；體系抑制性不足足。現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的的不足（1）PEC鉆井液產(chǎn)生生背景（2）有機(jī)正電電膠作用機(jī)機(jī)理有機(jī)正電膠膠作用機(jī)理壓縮雙電層層水化膜變薄薄抑制水化化絮凝現(xiàn)象象1、地層粘粘土礦物物及陽(yáng)離離子交換換容量井號(hào)層位CEC(mmol/Kg)膨潤(rùn)土550渤中25-1明化298渤中34-1明化226JZ25-1明化108.5配方：2%海水土漿漿+0.15%Na2CO3+0.3%NaOH+0.3%LV-PAC+1.5%RS-1+0.2％PLH+5%鉆屑（過過100目）在不同區(qū)區(qū)塊，地地層陽(yáng)離離子交換換容量存存在差異異；地層CEC高的地區(qū)區(qū)提切能能力越強(qiáng)強(qiáng)，加量量越小。。PEC體系YP要達(dá)到20Pa；BZ25-1需要有機(jī)機(jī)正電膠膠加量為為0.6%；BZ34-1需要有機(jī)機(jī)正電膠膠加量為為0.8%；JZ25-1需要有機(jī)機(jī)正電膠膠加量為為1.2%。（3）影響有有機(jī)正電電膠作用用的因素素2、PEC體系般土土含量配方：%海水土漿漿+0.15%Na2CO3+0.3%NaOH+0.2%LV-PAC+1.5%RS-1+0.2％PLH+0.1%XC體系搬含越高，有機(jī)正電電膠提切切作用越強(qiáng)強(qiáng)；搬含正電膠加量AVPVYPΦ6/Φ31%空白13941/0+0.8%有機(jī)正電膠13.594.51/03%空白231763/2+0.8%有機(jī)正電膠42.51725.517/155%空白12932/1+0.8%有機(jī)正電膠55223339/30（3）影響有有機(jī)正電電膠作用用的因素素3、體系護(hù)膠能能力配方：3%海水土漿+0.15%Na2CO3+0.3%NaOH+%LV-PAC+1.5%RS-1+0.2％PLH+0.1%XC體系護(hù)膠能力力越強(qiáng)，有機(jī)正電膠提提切作用越弱；體系護(hù)膠能力力越強(qiáng)，有機(jī)機(jī)正電膠加量量越大。配方正電膠加量AVPVYPΦ6/Φ30.2%LV-PAC空白231763/2+0.8%有機(jī)正電膠42.51725.517/150.5%LV-PAC空白201552/1+0.8%有機(jī)正電膠29.51811.56/4護(hù)膠劑能夠使使粘土顆粒雙雙電層Zeta（ζ）電位和和水化膜厚度度增加，粘土土粒子穩(wěn)定性性增強(qiáng)，另外外包被劑和護(hù)護(hù)膠劑等都屬屬于陰離子聚聚合物對(duì)有機(jī)機(jī)正電膠的正正電荷有中和和作用，從而而使有機(jī)正電電膠提切能力力會(huì)有所下降降。（3）影響響有機(jī)機(jī)正電電膠作作用的的因素素現(xiàn)象一一：有有機(jī)正正電膠膠提切切能力力有強(qiáng)強(qiáng)有弱弱?。?）影響響有機(jī)機(jī)正電電膠作作用的的因素素現(xiàn)象二二：現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)流流變性性難以以調(diào)控控！現(xiàn)象三三：現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)體體系濾濾失量量增加加！現(xiàn)象四四：體體系后后期的的抑制制性不不足??！現(xiàn)象五五：一一些井井起下下鉆倒倒劃眼眼困難難?。?）PEC鉆井井液液體體系系改改進(jìn)進(jìn)堅(jiān)持持軟軟抑抑制制理理念念延續(xù)續(xù)活活性性軟軟泥泥頁(yè)頁(yè)巖巖井井壁壁穩(wěn)穩(wěn)定定機(jī)機(jī)理理選擇擇易易調(diào)調(diào)控控處處理理劑劑提提高高抑抑制制性性適當(dāng)當(dāng)有有機(jī)機(jī)正正電電膠膠加加量量提提高高攜攜砂砂性性1、引入胺胺基硅醇醇HAS作為抑制制劑胺基硅醇醇HAS為含硅羥基、胺基的有機(jī)高高分子；；分子中的的Si-OH鍵與粘土土上的Si-OH鍵縮聚成成Si-O-Si鍵，胺基通過過電荷吸吸附在粘粘土顆粒粒表面，，同時(shí)形成牢固固的化學(xué)吸附附；HAS在胺基的的基礎(chǔ)上上引入了了硅羥基，，通過對(duì)對(duì)粘土表表面形成成疏水層層，阻止止了胺基基對(duì)粘土土顆粒的的影響，，因此HAS的加入對(duì)對(duì)體系的的流變性性和濾失失量影響響較??；；在粘土表表面形成成一層疏疏水基團(tuán)團(tuán)朝外具具有疏水特性性的吸附層層;阻止和減減緩了粘粘土表面面的水化化作用。。從而增增加PEC體系的抑抑制能力力。SiRNH2OHR’-(-CH2-CH2-)n-NH2R’-(-CH2-CH2-)n-NH2HAS分子結(jié)構(gòu)構(gòu)聚胺胺基硅醇醇硅羥基聚胺升級(jí)級(jí)產(chǎn)品（4）PEC鉆井液體體系改進(jìn)進(jìn)具有潤(rùn)濕濕反轉(zhuǎn)作作用，有有效防止止泥包。。鉆井液保保持穩(wěn)定定的流變變性。抑制劑加加入后對(duì)對(duì)流變性性、失水水影響較較小。高的固相相容量限限，容納納更多的的鉆屑流變性利于抑制劑、包被劑等的加入容納更多的鉆屑抑制性泥巖膠結(jié)成團(tuán)鉆屑水化分散井壁穩(wěn)定鉆井液增粘儲(chǔ)層保護(hù)不會(huì)造成成流動(dòng)性性變差2、胺基硅醇HAS的優(yōu)勢(shì)（4）PEC鉆井液體系改改進(jìn)水滴到親水性性的巖石表面面水滴到%胺基硅醇水溶溶液中浸泡8-12小時(shí)親水性的的巖石表面胺基硅醇HAS可改變巖石表表面的親水性性，抑制井壁壁水化，有利利于井壁穩(wěn)定定。3、胺基硅醇HAS的疏水特性（4）PEC鉆井液體系改改進(jìn)3）3%海水土漿4）4%海水土漿4、胺基硅醇HAS對(duì)土漿流變的的穩(wěn)定性（4）PEC鉆井液體系改改進(jìn)配方：3％海水漿＋0.3%NaOH+0.15%Na2CO3+0.2%PF-PAC-LV+0.2%PF-PLH+1.5%NPAN+2%磺化瀝青+處理劑+0.1%XC+CaCO3(500目)加重到1.2g/cm3胺基硅醇HAS在土漿和體系系中對(duì)流變性性影響不大。。5、胺基硅醇HAS對(duì)體系流變的的穩(wěn)定性（4）PEC鉆井液體系改改進(jìn)配方：3％海水漿＋0.3%NaOH+0.15%Na2CO3+0.2%PF-PAC-LV+0.2%PF-PLH+1.5%NPAN+2%磺化瀝青+處理劑+0.1%XC+CaCO3(500目)加重到1.2g/cm3+10%鉆屑粉HAS在體系中動(dòng)切切力、Φ3都都無明顯變化化，說明其有有對(duì)流變性無無影響，粘土土容納能力強(qiáng)強(qiáng)。5、胺基硅醇HAS對(duì)體系流變的的穩(wěn)定性（10%鉆屑粉）（4）PEC鉆井液體系改改進(jìn)海水中5、胺基硅醇HAS的抑制性均采用10g膨潤(rùn)土×12MPa×5min壓片，3.5MPa×98℃××16h測(cè)定（4）PEC鉆井液體系改改進(jìn)在PEC體系系中5、胺基硅醇HAS的抑制性通過在淡水、、海水、PEC體系中對(duì)對(duì)比，相比之之下，抑制型胺基硅醇具有強(qiáng)的抑制能力。（4）PEC鉆井液體系改改進(jìn)配方：3％海海水漿＋0.3%NaOH+0.15%Na2CO3+0.2%PF-PAC-LV+0.2%PF-PLH+1.5%FLOCAT+2%磺化瀝瀝青+1.5%HFS+0.1%XC+CaCO3(500目)加重重到1.2g/cm3+處理劑胺基硅醇HAS具有良好的流變性能調(diào)調(diào)控能力，且且加量對(duì)濾失失量影響很小小處理劑加量實(shí)驗(yàn)條件AV（mPa·s）PV（mPa·s）YP（Pa）YP/PVΦ6/Φ3FLAPI（ml）FLHTHP（ml）空白滾前4532130.418/7滾后45.53312.50.388/65.413.60.5%HAS滾前4028120.436/5滾后3827110.416/55.0131.0%HAS滾前36.52610.50.406/5滾后3828100.366/55.013.61.5%HAS滾前4431130.426/5滾后4432120.386/55.614.66、胺基硅醇HAS對(duì)濾失量的影影響HAS加量%（4）PEC鉆井液體系改改進(jìn)7、適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)機(jī)正電膠提高高攜砂性配方：3％海水漿＋0.3%NaOH+0.15%Na2CO3+0.2%PF-PAC-LV+0.2%PF-PLH+1.5%FLOCAT+2%磺化瀝瀝青+1.5%HFS+0.1%XC+CaCO3(500目)加重到1.2g/cm3+1%HAS（低攪3000轉(zhuǎn)/min）在含胺基硅醇醇的PEC體系中補(bǔ)加0.5%JMH-YJ，，體系粘、切切力明顯上升升，適用于先先期胺基硅醇HAS抑制，后期需需JMH-YJ提切的情情況。處理劑加量實(shí)驗(yàn)條件AV（mPa·s）PV（mPa·s）YP（Pa）YP/PVΦ6/Φ3+1%HAS滾前3828100.367/5滾后382990.316/5補(bǔ)加+5%鉆屑粉滾前4433110.337/5滾后4534110.327/5補(bǔ)加+0.5%JMH-YJ滾前5938210.5518/16滾后58.54018.50.4614/13（4）PEC鉆井液體系改改進(jìn)8、補(bǔ)加胺基硅硅醇穩(wěn)定流變變?cè)黾右种菩孕蕴幚韯┘恿繉?shí)驗(yàn)條件AV（mPa·s）PV（mPa·s）YP（Pa）Φ6/Φ3+1%JMH-YJ滾前51351612/11滾后44301412/11+5%鉆屑粉滾前56342218/17滾后55352014/13+1%HAS滾前46341210/8滾后48.53513.59/7鉆進(jìn)中補(bǔ)加1%胺基硅醇HAS，體系流變性性能穩(wěn)定，抑抑制性提高，，有一定降粘粘作用，不會(huì)會(huì)出現(xiàn)補(bǔ)加增增稠的現(xiàn)象；；后期胺基硅醇HAS可以作為維護(hù)護(hù)和補(bǔ)加，，增強(qiáng)抑制制性。配方：3％海水漿＋＋0.3%NaOH+0.15%Na2CO3+0.2%PF-PAC-LV+0.2%PF-PL