阳离子乳液体系的应用

一、体系介绍：

阳离子悬乳液体系具有良好的页岩抑制性和极强的抗盐、抗钙与抗温能力,体系稳定性能好,渗透率恢复值高,损害半径和表皮系数低,抗温达150℃,润滑系数最低可以降到0.036,摩阻降低率达到94.3%,页岩回收率达90%以上,静态渗透率恢复值最高可以达到96.5%,具有较好的油气层保护效果,适于环境敏感地区的大位移延伸井、大斜度定向井、深定向井以及探井的钻井施工。使用阳离子悬乳液体系,不仅很好地解决了白垩系、侏罗系、三叠系泥页岩的水化分散,保证了井壁稳定,而且有效地降低了摩阻,提高了平均机械钻速,取得了较好的技术经济效益。 二、钻井液基本数据

三开钻井液基本数据表

井段(m) 井眼尺寸 钻遇地层 3298～55039 215.9mm K1bs K1b K1s K1y J1 T3h2 T3h1 T2a4 钻井液体系

阳离子乳液聚磺钻井液 井眼容积(m) 地面循环量(m) 损耗量(m) 333240 120 200 三、钻井液性能表：

钻井液性能 井段 ρ (g/cm3) FV (s) FL (mL) HTHP(mL) 设计性能 三开 3300-4153.5 1.16-1.18 40-55 ≤6 / 4153.5-5039 3300-4131 1.17-1.19 45-55 ≤4 ≤12 1.16-1.17 45-47 4.0-4.8 / 实际性能 三开 4131-5008.73 1.17-1.19 46-55 3.4-4.0 11.6-11.8 pH PV(mpa.s) YP(pa) Q10″/10′(pa) Vs (%) Cs(%) Cb(kg/m3) K f(45min)

8.5-9.5 12-25 4-10 2-4/5-10 ≤10 ≤0.2 30-40 ≤0.10 9-10 12-25 5-10 2-5/6-15 ≤12 ≤0.1 25-30 ≤0.06 9 8 6 2/6 8 0.1 30 ≤0.07 9-10 19-22 6-9 2-3/6-8.5 8-10 0.1 30 ≤0.0524 四、钻井液材料消耗（三开阳离子体系）

材料名称 土粉 NaOH 纯碱 HV-CMC FA-367 K-PAM MLL-1 LV-CMC QS-2 BYJ-1

数量（吨） 3 2.4 0.2 0.1 2 2.6 2 2.5 6 14 材料名称 DFD-1 石灰石粉 SHC-2 PSC-2 SMP-1 YK-H RHJ-1 DS-301 SA-302 DST 数量（吨） 2 27 7 9.9 18.8 14.6 20 2.4 4 5 五、钻井液维护处理

1、二开中完后将锥形罐、1号罐清掉，用淡水配制一罐8~10%坂土浆水化备用。

2、继续使用二开浆钻水泥塞，钻水泥塞时可用少量纯碱（0.1~0.2%）处理，同时将膨润土含量调整至25-30g/L。钻进时，配制阳离子悬乳液聚合物胶液补充消耗量、调整钻井液性能，将钻井液体系转化为阳离子悬乳液聚合物体系。胶液配方为：清+0.25%NaOH+0.25%Na2CO3+0.5-0.8%K-PAM+1%SA-302+2%RHJ-1+0.5%DS-301。

3、阳离子悬乳液聚合物体系维护以阳离子乳液聚合物DS-301、乳化石蜡、有机硅醇抑制剂SA-302为主要处理剂，DS-301是一种含有高分子聚合物的阳离子乳液，通过包被作用压缩水化膜和改变水化层电性，从而使粘土的水敏性基本丧失。纳米级乳化石蜡在改变钻井液体系连续相的同时，对泥岩中的微裂缝进行有效封堵，不仅提高了钻井液的润滑性能，而且能够有效阻止自由水进入微裂缝。SA-302不仅与聚合醇一样可以吸附在岩屑或者井壁表面，达到抑制泥岩水化的作用，而且其特有的结构能够使钻井液在高坂含的状态下起到降低粘切的作用。阳离子乳液聚合物DS-301、乳化石蜡RHJ-1以混合胶液形式加入，有机硅醇抑制剂SA-302可直接加入钻井液中。

4、钻至井深4130m后，用0.2％NaOH＋0.3%K-PAM+0.2%聚合物降滤失剂LV-CMC（PAMS-900）+3~5%SMP-1+3~5%抗高温材料（SHC-2\\PSC-2）+2%RHJ-1+0.2%DS-301+0.1%SA-302配制高浓度乳液聚磺胶液，边循环边混入钻井液内，使钻井液中SMP-1与抗温材料的总量达到3%以上。将中压失水控制在4ml以内、高温高压滤失量控制在12mL以内。

5、斜导眼和水平段施工过程中，加足阳离子悬乳液聚合物、乳化石蜡、有机硅醇抑制剂，确保钻井液具有良好的润滑性，以减少阻卡发生。

6、随井深增加逐步控制较低的滤失量（4000 m后＜4ml），同时加入1%~2%超细碳酸钙+1%非渗透处理剂+2%沥青改善钻井液的造壁性，以利于在井壁迅速形成光滑而致密的泥饼。并随井深的增加不断补充屏蔽暂堵剂加量，防止滤液及其它固相颗粒侵入储层，提高渗透率恢复值。

7、钻进过程中，适度提高动塑比值，提高钻井液携带能力，减少钻屑重复破碎程度。此外，钻井过程中要坚持短起下钻和一定的旋转钻具洗井，控制合理的流型确保钻屑及时携带出井筒，防止形成岩屑床。

8、本开次振动筛筛布要尽可能使用细的，原则上要求使用100目，如果设备条件好，可同时使用双筛，根据过筛情况应及时更换更细的筛布。除砂器、除泥器的使用率必须达到100%，并保证有足够的工作压力（0.3~0.4MPa）。视钻井液性能及井下情况来使用离心机，原则上要求定期间断使用（6-8h/d）。

9、深井起下钻时，因钻井液静止后受井底温度作用及大段砂岩的渗滤作用，下部裸眼内的钻井液不但粘切会升高，密度也会显著上升，下钻时开泵过猛或排量提高太快都可能造成井漏，下钻时应采取分段循环的措施，每次循环不能少于一个循环周，到底后应坚持用小

排量将井底的钻井液循环出井口，才能将排量提高至正常，循环时应注意监测井口返出钻井液的性能，发现密度升高应及时调整胶液的补充速度，将返出钻井液的密度调整至正常。

六、总结

1、坂土含量控制在30-38g/l比较适宜，加入前要做好小型试验，

同时要保持固相含量在设计范围内。

2、乳化石蜡RHJ-1对现场钻井液的流变性影响较小，但加入DS-301后，有一定程度的增粘现象，瞬时失水和API失水微增。一般加足量后就稳定了，所以DS-301应该一次性加足，也可以复配适量的稀释剂和降滤失剂，维持性能稳定。

3.在钻进至白垩系发育砂岩地层时，要及时补充乳化石蜡，复配一些磺化沥青、超细碳酸钙和单封等，改善泥饼质量，保护油气层。

4、严格检测滤液氯离子含量，如果有盐水侵，及时补充降失水材料，和适当提高钻井液密度，维持性能稳定。

5、测井和下套管前适当加大乳化石蜡的用量，提高钻井液的润滑性，保证完井作业顺利进行。 七、应用效果评价

1、钻井液包被抑制性强、钻屑成型度好、棱角分明，录井岩屑

层次分明，成型度好、PDC钻头切削的痕迹几乎没有任何变化。

2、短起及起下钻顺利，摩阻一般在八吨左右。

3、井径规则、井深质量优秀。

4、钻井液抗污染能力强、高温稳定性好，流变性和失水稳定。 5、全烃值及荧光级别控制良好，应用的正电性材料对录井无影响。

6、有利于发现油气层。 八、认识与建议

1、由于转化前钻井液为强负电性，受正电性处理剂的影响，该体系的API失水和高温高压失水在没有完全转化的阶段，要高于常规聚磺钻井液。

2.加入封堵材料、补充乳化石蜡和防塌材料后，钻井液的滤失及润滑性不如常规聚磺混油钻井液。

3、在水平井段钻进中，定向调整井眼轨迹时，阳离子乳液体系不断补充乳化石蜡后，仍然存在一定的脱压现象存在。不能满足水平井水平段的调整。