论文部分内容阅读
摘 要： 高温地热井的开发不同于常规油气井，其地质环境比较恶劣，井底温度高，可达200℃以上，钻井液受高温影响，流变性极易发生变化影响正常作业施工的顺利进行。为此通过室内实验评价，优选了水基抗高温聚合物钻井液体系，通过现场实践应用表明，该体系具有抑制性强、高温稳定性好、抗污染能力强、无毒以及对环境保护和对储层保护效果好的特点。
关键词： 高温地热；抗高温；强抑制；防腐蚀
【中图分类号】 TE254. 3 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2018）08-0195-02
引 言
高温地热钻井最突出的特点就是高温。高温会使钻井液组分的化学结构破坏和膨润土的絮凝，导致井下复杂情况的发生，堵塞或封闭生产层。为此，研究一套抑制性强，热稳定性高，有利于加快钻井速度，且具有良好的保护储层效果，符合环保要求的抗高温钻井液很有必要 ，下面对这一研究进行阐述。
1.抗高温聚合物钻井液体系的室内研究
1.1抗高温聚合物钻井液体系的要求及理念思路
1.1.1地热井对钻井液的要求：
高温钻井液体系在钻井液的高温稳定性方面要求更高，因此，对高温地热井钻井液提出以下要求：
a.处理剂高温下不降解，高温下不发生高温胶凝和高温固化 。
b.可有效地抑制泥岩吸水膨胀分散造浆。
c.泥浆应具有良好的流变特性以满足井径大、岩屑多、排量小的地热井施工情况。
d.进入储层要尽量减少钻井液对地层和环境的污染。
1.1.2理念及思路。
通过以上对地热井钻井液的要求的了解与温度情况，土耳其K区块的地层，四开以前以砂泥岩与页岩为主，下部储层为变质岩，温度高、压力系数较低，钻井液抗高温能力、密度控制、坂土含量和固相含量的控制是首要解决问题。因此提出了体系的增强抑制、有效携带、抗温防腐和无毒环保的理念思路。
1.2 处理剂优选。
地热井对处理剂的选择要求比较苛刻，根据室内试验表明利用抗高温聚合物与聚阴离子纤维素配合使用，可使钻井液抗高温性能达到比较理想的效果。最终选择了以低粘聚阴离子纤维素、选择性聚丙烯酰胺、抗高温聚合物亚硫酸钠除氧剂为主要处理剂。
1.3抑制性评价。
体系的抑制性进行评价从以下二个方面进行，即线膨胀、岩屑回收实验。
A 线膨胀实验
从表1数据可知，抗高温聚合物钻井液体系的线性膨胀降低率88%，说明该体系具有很强的抑制粘土水化分散的能力。
B 岩屑回收实验
岩屑回收率实验，77℃下热滚16h，岩屑颗粒6—10目。
表2中数据说明，抗高温聚合物钻井液体系有较高的岩屑回收率和较强的抑制性。有长效的抑制性保护能力，确保了钻屑的完整性，避免了岩屑的水化分散。
1.4热稳定评价。
抗高温聚合物钻井液体系优选配方：
水+2%膨润土+0.5%抗高温聚合物+0.5%HVPAC+1%LVPAC+0.3%生物聚合物+适量烧碱（PH=10-11）
从表3实验可以看出，120 ℃时，该体系的滤失量能够基本保持不变，150℃ 时，钻井液仍具有良好的流变性。由此证明其具有良好的高温稳定性。
通过一系列的室内实验评价，可以看出抗高温聚合物鉆井液体系有着很强的抑制性和抗高温能力，适应于高温热水井储层地层钻进使用。
2.高温钻井液冷却设备及防腐处理
2.1 高温冷却设备。
在高温地热井施工中，冷却钻井液是关键的施工工艺之一，现场使用冷却塔与大功率风扇对返出的高温钻井液进行降温。经过降温后的钻井液再流入循环系统，在循环灌内再进一步的自行散热降温，最终达到降温的最佳效果。
2.2 防腐处理。
应冷却设备会使钻井液与空气充分接触，会造成空气中的大量氧气进入钻井液，会加重其对设备和钻具的腐蚀，钻井液中氧的含量越高，腐蚀速度越快。因此，为了防止氧气对钻具及设备的不断侵蚀，现场使用除氧剂对进入钻井液的氧气进行中和清除。
3.现场应用
土耳其地热井开发项目已安全顺利完成了6口井的施工任务。
3.1 一开。
开钻前配置5%的膨润土浆预水化后开钻，钻进期间根据实际情况及时补充配置好的斑土浆。完钻钻井液性能：密度1.16g/cm3；粘度55s；API失水8ml。
3.2 二开。
本井段使用抑制性聚合物钻井液体系。本井段为大井径（444.5mm）长裸眼井段。该井段施工中，在有效保证携岩能力的基础上以抑制地层造浆、防塌和防缩径为主要目标。利用BORECAP RD调节流变性，钻进时以聚合物胶液维护为主，均匀补充，利用PAC-LV将API失水控制在8mL以内。
3.3 三开。
三开井段从1090-1650米为红色泥岩夹砾岩，钻进过程中使用三级固控设备及时清除无用固相，同时用BORECAP RD、LIME提供钙离子抑制粘土分散。
1650-2311米，为页岩、灰质泥岩为主，为白色、灰色石英。本井段钻井液还是以BORECAP RD、PAC-LV为主处理剂调节性能。
3.4 四开。
该段地层岩性为变质岩，以解决钻井液抗高温的问题为主。为了更好地实现抗高温污染，现场采用了抗高温聚合物钻井液体系，该体系主要特点是密度、粘度、切力和固相含量等都比较低，且耐温能力强等特点。
该体系目前已施工4口井，井径规则，确保了多层套管下井顺利，施工安全。
4.结论
（1）上部井段采用的不分散聚合物钻井液体系可抑制粘土分散，并且能减少成本浪费和环保压力。
（2）该体系具有抗温能力强（可达150-200℃），坂土含量低（20g/L）、密度低（1.08g/cm3）、流变性好、润滑性能好、维护工艺简单、抑制性强等特点，很好的解决了钻井液性能在高温下大幅度发生变化而导致井下复杂。
（3）四开井段开钻前在套管内一次性将MBT降至20g/L以内，可避免高温下因粘土颗粒分散、高温钝化影响钻井液性能，同时可更好地保护产层。
参考文献
[1] 牟德刚.ZK201 高温地热定向井钻井技术[J].石油钻探技术.2008.28：11-13.
关键词： 高温地热；抗高温；强抑制；防腐蚀
【中图分类号】 TE254. 3 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2018）08-0195-02
引 言
高温地热钻井最突出的特点就是高温。高温会使钻井液组分的化学结构破坏和膨润土的絮凝，导致井下复杂情况的发生，堵塞或封闭生产层。为此，研究一套抑制性强，热稳定性高，有利于加快钻井速度，且具有良好的保护储层效果，符合环保要求的抗高温钻井液很有必要 ，下面对这一研究进行阐述。
1.抗高温聚合物钻井液体系的室内研究
1.1抗高温聚合物钻井液体系的要求及理念思路
1.1.1地热井对钻井液的要求：
高温钻井液体系在钻井液的高温稳定性方面要求更高，因此，对高温地热井钻井液提出以下要求：
a.处理剂高温下不降解，高温下不发生高温胶凝和高温固化 。
b.可有效地抑制泥岩吸水膨胀分散造浆。
c.泥浆应具有良好的流变特性以满足井径大、岩屑多、排量小的地热井施工情况。
d.进入储层要尽量减少钻井液对地层和环境的污染。
1.1.2理念及思路。
通过以上对地热井钻井液的要求的了解与温度情况，土耳其K区块的地层，四开以前以砂泥岩与页岩为主，下部储层为变质岩，温度高、压力系数较低，钻井液抗高温能力、密度控制、坂土含量和固相含量的控制是首要解决问题。因此提出了体系的增强抑制、有效携带、抗温防腐和无毒环保的理念思路。
1.2 处理剂优选。
地热井对处理剂的选择要求比较苛刻，根据室内试验表明利用抗高温聚合物与聚阴离子纤维素配合使用，可使钻井液抗高温性能达到比较理想的效果。最终选择了以低粘聚阴离子纤维素、选择性聚丙烯酰胺、抗高温聚合物亚硫酸钠除氧剂为主要处理剂。
1.3抑制性评价。
体系的抑制性进行评价从以下二个方面进行，即线膨胀、岩屑回收实验。
A 线膨胀实验
从表1数据可知，抗高温聚合物钻井液体系的线性膨胀降低率88%，说明该体系具有很强的抑制粘土水化分散的能力。
B 岩屑回收实验
岩屑回收率实验，77℃下热滚16h，岩屑颗粒6—10目。
表2中数据说明，抗高温聚合物钻井液体系有较高的岩屑回收率和较强的抑制性。有长效的抑制性保护能力，确保了钻屑的完整性，避免了岩屑的水化分散。
1.4热稳定评价。
抗高温聚合物钻井液体系优选配方：
水+2%膨润土+0.5%抗高温聚合物+0.5%HVPAC+1%LVPAC+0.3%生物聚合物+适量烧碱（PH=10-11）
从表3实验可以看出，120 ℃时，该体系的滤失量能够基本保持不变，150℃ 时，钻井液仍具有良好的流变性。由此证明其具有良好的高温稳定性。
通过一系列的室内实验评价，可以看出抗高温聚合物鉆井液体系有着很强的抑制性和抗高温能力，适应于高温热水井储层地层钻进使用。
2.高温钻井液冷却设备及防腐处理
2.1 高温冷却设备。
在高温地热井施工中，冷却钻井液是关键的施工工艺之一，现场使用冷却塔与大功率风扇对返出的高温钻井液进行降温。经过降温后的钻井液再流入循环系统，在循环灌内再进一步的自行散热降温，最终达到降温的最佳效果。
2.2 防腐处理。
应冷却设备会使钻井液与空气充分接触，会造成空气中的大量氧气进入钻井液，会加重其对设备和钻具的腐蚀，钻井液中氧的含量越高，腐蚀速度越快。因此，为了防止氧气对钻具及设备的不断侵蚀，现场使用除氧剂对进入钻井液的氧气进行中和清除。
3.现场应用
土耳其地热井开发项目已安全顺利完成了6口井的施工任务。
3.1 一开。
开钻前配置5%的膨润土浆预水化后开钻，钻进期间根据实际情况及时补充配置好的斑土浆。完钻钻井液性能：密度1.16g/cm3；粘度55s；API失水8ml。
3.2 二开。
本井段使用抑制性聚合物钻井液体系。本井段为大井径（444.5mm）长裸眼井段。该井段施工中，在有效保证携岩能力的基础上以抑制地层造浆、防塌和防缩径为主要目标。利用BORECAP RD调节流变性，钻进时以聚合物胶液维护为主，均匀补充，利用PAC-LV将API失水控制在8mL以内。
3.3 三开。
三开井段从1090-1650米为红色泥岩夹砾岩，钻进过程中使用三级固控设备及时清除无用固相，同时用BORECAP RD、LIME提供钙离子抑制粘土分散。
1650-2311米，为页岩、灰质泥岩为主，为白色、灰色石英。本井段钻井液还是以BORECAP RD、PAC-LV为主处理剂调节性能。
3.4 四开。
该段地层岩性为变质岩，以解决钻井液抗高温的问题为主。为了更好地实现抗高温污染，现场采用了抗高温聚合物钻井液体系，该体系主要特点是密度、粘度、切力和固相含量等都比较低，且耐温能力强等特点。
该体系目前已施工4口井，井径规则，确保了多层套管下井顺利，施工安全。
4.结论
（1）上部井段采用的不分散聚合物钻井液体系可抑制粘土分散，并且能减少成本浪费和环保压力。
（2）该体系具有抗温能力强（可达150-200℃），坂土含量低（20g/L）、密度低（1.08g/cm3）、流变性好、润滑性能好、维护工艺简单、抑制性强等特点，很好的解决了钻井液性能在高温下大幅度发生变化而导致井下复杂。
（3）四开井段开钻前在套管内一次性将MBT降至20g/L以内，可避免高温下因粘土颗粒分散、高温钝化影响钻井液性能，同时可更好地保护产层。
参考文献
[1] 牟德刚.ZK201 高温地热定向井钻井技术[J].石油钻探技术.2008.28：11-13.