硅氟聚磺防塌钻井液体系在苏37

硅氟聚磺防塌钻井液体系在苏37

【摘要】苏37-49井是内蒙古呼伦贝尔地区设计最深的一口评价井，设计井深3300m，完钻井深3580m。该井裸眼井段长，井底温度高，地层倾角大，煤层易发生井漏，泥岩井段易坍塌，钻井完井难度大。施工中采取新型硅氟聚磺防塌钻井液体系，有效解决了上述难题。介绍了苏37-49井的施工情况，提出了几点认识和建议。【关键词】硅氟高温降粘剂；钻井液体系；技术措施；苏37-49井

0.前言

苏37-49井位于内蒙古自治区呼伦贝尔市新巴尔虎左旗铜钵庙乡北北西24.5km处，构造位置：海拉尔盆地贝尔湖坳陷乌尔逊凹陷苏仁诺尔构造带苏八号构造群苏八-6号构造上。乌尔逊凹陷位于贝尔湖坳陷的北部，是贝尔湖坳陷的一个负向二级构造单元。乌尔逊凹陷北部围绕乌北次洼由北向南共分为四个构造带，分别为黄旗庙构造带、苏仁诺尔构造带、乌北次洼带和铜钵庙构造带。苏仁诺尔构造带是由近东西向的苏仁诺尔断裂及其伴生的次级断裂形成一

系列断块圈闭所构成的。苏八构造群发育在苏仁诺尔断裂南侧，由9个四级构造组成，本井即位于苏八-6号构造上。

苏37-49井是一口评价井，完钻井深3580m，目前是海拉尔地区钻探最深的井。钻探目的：探索乌北地区基岩含油气情况，进一步了解苏仁诺尔构造带的含油气性，扩大苏仁诺尔构造带的含油气面积，分析苏仁诺尔构造带油气分布规律。苏37-49井目的层位：基

底，兼探大二段、南屯组、铜钵庙组。完钻原则：钻入基底150m

无油气显示完钻。

1.苏37-49井地层及施工基本情况

苏37-49井有中原钻井一公司塔海项目45709队承钻。钻井周期87天，建井周期113天。苏37-49井完钻井深3580米，井身结构φ311.1mm钻头×717.15米+φ215.9mm钻头×3580米，完钻层位布达特群。取芯进尺24.38米，岩心长度22.58米，取芯收获率92.62%。全井安全无事故，电测、声幅一次成功，采用双级固井，固井质量优良。

苏37-49井伊敏组和大漠拐河组地层夹有黑色煤层，容易发生缩径、坍塌、井漏；南屯组和铜钵庙组地层倾向、倾角大，是海拉尔地区井壁最不稳定的地层，经常发生井塌及井壁周期性失稳；基底岩性为灰、灰黑色凝灰质泥岩与灰、深灰色碎裂砂岩、沉凝灰岩互层，钻时慢、浸泡周期长，容易发生井塌。地层地温梯度大，井底温度达到145.3℃，抗温也是重点之难点。地质分层及岩性见表1。表1 地质分层及岩性

针对该井地层及施工情况，必须使用强抑制性抗高温钻井液体系。通过优选钻井液体系，决定采用新型硅氟聚磺防塌钻井液体系，该体系是在原硅氟钻井液体系及聚磺钻井液体系基础上进行有效

的结合，使之具有抑制性强，易于维护，抗温稳定性强、防塌效果好等特点，有效解决了井壁坍塌、掉块严重的现象，保证了井下安全，提高了钻进速度和井身质量，对于储集层段的防塌作用较为明

显，满足了井下安全和优快钻井、保护油气层的需要。

2.硅氟聚磺防塌钻井液体系的特点

硅氟聚磺防塌钻井液体系是以硅氟为主要处理剂，并协同聚合物大分子、磺化材料而构建的一套水基钻井液体系，该体系可显著提高钻井液的工作性能，有利于保护储层和环境。硅氟高温降粘剂核心成分是有机硅和有机氟通过特定的化学反应形成共聚物，因其中特有的硅-氟稳定化合健使其共聚物具有优异的抗高温降粘性能。硅氟高温降粘剂是一种无毒、无污染的绿色环保型新产品。硅氟高温降粘剂在泥浆中有超强的稀释降粘能力，突出的特点是抗高温能力强，可达260℃。抗盐、抗钙性能优异，抗粘土侵蚀能力好，土容量高，作用持久。对钻井液体系有分散、润滑、消泡等作用，高温降粘效果远优于铁铬盐，并能有效地抑制页岩水化，改善钻井液的造壁功能。在钻井液密度1.5g/cm3时仍有良好的稳定性，钻井液维护处理期可长达7天以上；且凝胶强度低，降低了切力，大大提高了钻井效率。

2.1作用机理及特点

硅氟高温降粘剂是一类非离子表面活性剂，水融性强，常温下为粘稠状黑色液体，无毒、无害、无腐蚀性，-15℃时仍然具有良好的流动性。通过对硅氟高温降粘剂的浊点效应、吸附量、界面活性和有机大分子处理剂之间的相互作用分析，硅氟高温降粘剂改善钻井液性能有以下特点：

⑴硅氟高温降粘剂与聚磺钻井液体系具有很好的相容性。

⑵硅氟高温降粘剂能改善聚磺钻井液体系的热稳定性，能将聚磺钻井液体系抗高温极限提高20℃以上。

⑶硅氟高温降粘剂的荧光级别低，有利于识别和发现油气储层，生物毒性低，满足环保要求。

2.2技术指标（见表2）

表2 硅氟高温降粘剂技术指标

3.室内实验

硅氟聚磺防塌钻井液体系，和普通硅氟钻井液体系相比，在原先聚合物的絮凝、防塌、剪切稀释的基础上，加进了抑制粘土分散的硅-氟稳定化合健，它能进入粘土晶层间，靠静电作用吸引晶层，抑制粘土和页岩的膨胀水化作用，改善井眼稳定性。另外，硅氟聚磺防塌钻井液有非常好的稳定性，长时间静止其性能无大的变化，改善了泥饼质量，保护了油气层，进而降低钻井液成本。硅氟聚磺防塌钻井液在配制时对基浆的坂土不敏感，坂含较低时，钻井液性能容易控制，坂含较高时，性能也不难控制。在现场转化前，在室内试验的基础上，给出定量方案。

3.1硅氟用量的选择

根据以往在海拉尔地区打井的经验，如果硅氟的加量过高或过低，就会使钻井液体系不稳定，现场转化处理复杂，劳动强度增大。通过室内对几口井井浆转化的试验，确定硅氟含量在2～3%时钻井液性能较容易处理，性能也比较稳定。经室内页岩回收率试验可知，不加入聚磺类药品时该体系抑制岩屑分散能力也较强，但加入聚磺

类药品后抑制效果更好。试验数据见表3。

表3 页岩回收率试验数据

3.2坂土含量的选择

在转化硅氟聚磺防塌钻井液时，采用老井浆直接转化的方法即省时省力又简便。在室内试验中我们发现，老井浆中的坂含一般都在65g/l以上，直接转化后钻井液性能难处理，粘、切较高。因此，采用配胶液加入、留大部分老井浆的办法，降低体系中的坂含。但要注意坂含不能过低，否则粘、切偏低，不利于井眼清洁。通过试验，我们认为将转化后钻井液中的坂含确定在30～45g/l的范围内最好。

3.3配方的确定

转化钻井液时，我们依据处理剂与储层矿物及地层水的配伍性优选了一些处理剂进行了试验，最终确定了胶液的配方：

5%膨润土浆（或井浆+清水）+0.2～0.4%高聚物降失水剂+4～5%有机硅腐植酸钾+1%pams-900+2%阳离子褐煤+2～3%硅氟高温降粘剂，用naoh调ph值为10左右。如果转化时井深超过2800m，加入2～3%磺化类抗高温处理剂。

3.4热稳定性试验

将室内按配方配制好的硅氟聚磺防塌钻井液在不同温度下滚动16h后，在70℃下测得其钻井液性能，结果见表4。

结果表明，硅氟聚磺防塌钻井液具有良好的高温稳定性。

3.5润滑性试验