油基钻井液研究与应用

油基钻井液研究与应用

陈伟

胜利石油工程有限公司渤海钻井总公司仙河协调部山东东营257237

摘要：胜利油田勘探开发中，存在一定水敏储层和泥页岩储层，对该类储层应用油基钻井液具有较好的开发效果，本文立足于室内试验科学确定油基钻井液配制比例，并结合实际对应用成效及维护措施等进行了探究。

关键词：油基钻井液；性能维护；技术难点

油基钻井液是油田开发中较为常用的钻井液类型，可显著降低扩径、增强井壁稳定性，比较适宜在水敏地层应用。而胜利油田开发中，也存在一定水敏地层和泥页岩储层。因此，要结合该类储层钻井液应用难点，对钻井液配制、应用和维护进行探究。

1油基钻井液体系的试验研究与配制

1.1油基钻井液的应用必要性

在当前油田开发中，存在水敏储层和泥页岩储层，因水敏性较强，在钻井中井壁稳定性要求较高，岩层易水花膨胀造成井壁剥蚀掉块或坍塌，个别粘土矿物虽本身不易吸水膨胀，但含有少量蒙脱石等易吸水膨胀，改变泥页岩整体强度，也会引发井壁失稳。随着水平井应用增多，井斜角较大，水平段极易形成岩屑床，对井眼清洁度要求较高，甚至在循环状态下岩屑依然存在“垂沉”现象，易加大摩阻、增加钻具悬重和扭矩，造成起钻困难，甚至出现下钻划眼、卡钻等事故。同时，对造斜段而言，滑动定向钻进中，对钻井液润滑性要求较高，特别是水平段滑动钻进中钻具与井壁存在较大摩阻，钻头钻进扭矩较大，需要增强润滑性，确保低摩阻下高效钻进。

基于以上油田钻井技术难点，结合胜利油田水敏储层、泥页岩储层特点，进行了大量室内试验，结合实际研究出了适宜胜利油田水敏储层和泥页岩储层应用的油基钻井液体系，基本配制为：油水比9：1溶液（油相为精制5号白油，水相为浓度20%氯化钙溶液）+主辅乳化剂（分别为3%和2%浓度）+有机土（2%）+降滤失剂MOTEX（3%）+氧化钙（2%）。通过以上配方，添加适量重晶石作为加重剂，将整体密度调整到1.2g/cm3，改体系基本性能如表1所示。

（注：该体系老化条件为150℃*16h，破乳电压测定和流变性测定温度均为50℃，AV-表观粘度；PV-塑性粘度；YP-动切力；FLAPI为API失水量；FLHTHP为高温高压状态下钻井液滤失量；Es为破乳电压。）

可以发现，在油水比降低后，钻井液体系粘切增加、破乳电压下降，HTHP滤失量基本不变，整体性能较好。结合室内储层岩心污染试验，在强水敏性地层中油基钻井液可实现75%以上储层渗透率恢复，基本不存在污染和损坏。通过油基钻井液优选，可实现泥页岩岩心滚动回收率98%以上。所以，适宜在强水敏地层和泥页岩地层应用。

（注：该体系老化条件为150℃*16h，破乳电压测定和流变性测定温度均为50℃）

2油基钻井液体系的应用优化

2.1油基钻井液体系的应用

通过在胜利油田典型水敏储层和泥页岩储层应用，油基钻井液体系具有如下应用成效：一是岩屑抑制性较强。通过对现场应用返排岩屑观察，应用后无分散现象，说明该体系抑制性较强，可实现岩屑充分返排，增强井壁稳定性和钻井安全性，通过降低水敏性储层钻井伤害，实现保护储层的目的。二是抑制扩径问题。井壁岩层吸水膨胀后剥蚀掉块等会造成扩径，影响钻井。油基钻井液应用后可抑制扩径，基本情况如表3所示。可见该体系可增强井壁稳定性。

表3：不同类型钻井液在不同油井中的扩径现象

三是提升岩性收获成功率。随着油田井网加密部署、水平井应用增多，以及油田长期开发后地层出水状况增多等，钻井中大都会出现井下复杂状况，应用油基钻井液体系，在连续取心下可确保取心成功率100%，且能维持较为规则的井径形态，电测次数基本1次可达标。四是完井周期较短。应用油基钻井液后，相比常规水基钻井液可缩短钻井周期60%以上，减少钻井液对岩层浸泡和储层伤害，降低钻井成本。整体而言，应用油基钻井液，API、HTHP滤失量均保持较低水平，可分别控制在2ml和7ml以内，减少钻井液液相和固相对储层伤害和储层孔隙封堵；井径整体较为规则，扩大率可控制在5%以下；流变性和液电稳定性较强，可抵御岩屑污染，加快钻井进尺；密度调整范围较大，可在0.9-2.3g/cm3范围内调整，压力系数较低储层可实施欠平衡钻井，提升储层利用率。

2.2油基钻井液体系的优化维护应用措施

一是加强流变性控制。油水比降低后，钻井液塑性粘度、动切力会升高，井深加大后适量添加降滤失剂和膨润土，可增强流变性，配套应用除砂器、振动筛、除泥器和离心机等固控设备，可降低劣质固相。

二是加强井眼净化控制。可适量添加膨润土、降滤失剂和乳化剂，加大动塑比，实现由尖峰型层流向平板型层流转变，提升携岩性。在当前水平井应用中，可配套短起下每进行一个立柱钻进就进行钻具上下提拉活动除砂，以100m为间距进行稠浆泵入，确保钻进顺利、无岩屑床。

三是加强井壁稳定性控制。该体系可加大水敏泥页岩毛细管压力，防止钻井液侵入，减少对井壁岩层损害，增强井壁稳定性。通过调整钻井液密度，可加大对泥页岩井壁动力支撑，确保井壁无剥蚀掉块等问题。

四是加强乳化稳定性控制。体系应用中必须保证乳状液稳定，确保破乳电压稳定，一般油包水乳化破乳电压要在400V以上，可通过适量补充主辅乳化剂和提切剂，实现乳化稳定。

3结论

综上所述，当前油基钻井液在油田应用增多，适用于水敏储层和泥页岩储层，通过结合区块开发实际试验研制最佳体系配比，并结合实际应用采取适宜优化维护措施，有利于更好地发挥油基钻井液优势。

参考文献：

[1]王中华.关于加快发展我国油基钻井液体系的几点看法[J].中外能源，2012（02）.

[2]谭希硕.国产油基钻井液在涪陵页岩气水平井中的应用[J].江汉石油职工大学学报，2015（01）.