摘要 中亞地區天然氣藏埋藏深、產層壓力大、井底溫度高且存在巨厚鹽膏層（深度超過4000m），要求鉆井液的密度介于2.20～2.60g/cm³,井底溫度超過200℃。為此，針對目前鉆井液抗高溫能力不足、抗污染性能差的問題，以抗高溫降濾失劑KJL為核心處理劑，采用優選的復合鹽配方來提高液相密度，研制出了一種抗高溫的高密度飽和鹽水鉆井液：抗高溫220℃，抗鈣鎂污染、密度2.60g/^cm3，流變性良好，滿足了土庫曼斯坦、烏茲別克斯坦的3個合同區塊天然你去鉆井作業要求。

關鍵詞  抗高溫  高密度  飽和鹽水  鉆井液  抗污染  降濾失劑  中亞地區  土庫曼斯坦  烏茲別克斯坦

土庫曼斯坦的阿姆河和南約洛坦兩個合同區塊，鹽膏層深度超過4000 m，井底溫度高達180℃；烏茲別克斯坦的費爾干納合同區塊，膏鹽層埋藏深度5 500～6000 m，井底溫度超過200 ℃，對鉆井液的密度要求達2.60 g／cm³。此前鉆探的井曾由于使用的鉆井液抗高溫能力不足，抗污染性能差，重晶石大量沉淀，高密度始終無法維持最終導致報廢^[1-2]。因此具有抗污染能力強的抗高溫高密度鹽水鉆井液體系成為能否在順利施工的前提條件。為此，結合土庫曼現場施工情況對高密度鉆井液的技術難點進行了分析，并針對這些難點進行重點改進，研制抗高溫高密度飽和鹽水鉆井液體系。

1抗高溫高密度飽和鹽水鉆井液體系設計

通過分析，確立體系研究的技術路線：篩選抗高溫處理劑，使用高濃度鹽水降低固相含量，提高鉆井液的抑制性。

體系設計時應重點考慮：①使用飽和鹽水提高液相密度減少固相含量；②控制膨潤土含量，防止高溫絮凝或高溫稠化；③選用抗溫性能較強的降濾失劑，以利于簡化鉆井液配方；④體系必須具有較強的抗鈣、鎂污染的能力，適應鹽膏層鉆井需要；⑤優選復合鹽，優選合適的鹽及合理用量，達到性能要求的同時控制成本。

1．1鉆井液體系處理劑的優選

針對不同地質條件對鉆井液的要求，分別以抗高溫降濾失劑KJL-1和KJL-2為核心處理劑研制出兩套抗溫性能不同的鉆井液體系。

1．1．1  抗高溫降濾失劑的優選

將降濾失劑KJL-1和KJL-2的性能與市場銷售的降濾失劑進行對比，測試200℃×l6 h熱滾后150℃鉆井液的高溫高壓濾失量，試驗結果見圖l。配方如下：4％降粘劑+0.5％PAC+2％高溫降濾失劑+0.2％NaOH+0.5％Na₂C0₃+25％復合鹽+5％抑制劑+2％膨潤土+加重材料。

由圖l可知，200℃×l6 h熱滾后加入KJL降濾失劑的鉆井液高溫高壓濾失最小，因此將KJL-1、KJL-2作為體系的降濾失劑。

1．1．2  復合鹽的篩選

為獲得所需的高密度鉆井液主要通過增大加重材料的用量來實現。體系使用復合鹽提高液相密度，減少固相加重材料的用量，避免高密度鉆井液因固相含量高帶來的復雜問題^[3-4]。向體系中分別加入KCl、NaCl、KBr及BaCl2以提高液相密度并增強抑制性，實驗考察200℃×l6 h熱滾后體系的流變性，結果見表l。

由表l數據可知：BaCl₂與體系的配伍性差，加入BaCl₂熱滾后體系明顯稠化、濾失增大；KBr價格較高；因此選用KCl、NaCl和有機鹽復配作為體系的抑制劑。

1．1．3加重材料的篩選

選用普通重晶石和活化重晶石(密度4.20 g／cm³)來加重鉆井液至.60 g／cm³，考察加重材料對鉆井液性能的影響，結果如圖2所示。

從圖2可以看出：選用普通重晶石加重，鉆井液黏切高；活化重晶石加重后，鉆井液流變性改善，效果最好。加重材料對高密度鉆井液的流變性影響較大，活化重晶石表面的鋇離子吸附的活化劑分子的另一端有極強的親水基團，增強重晶石表面的親水性，改善了重晶石表面的親水能力^[5-6]。

1．2降濾失劑的用量

通過考察200℃×l6 h熱滾后體系流變性及高溫高壓濾失性能，確定降濾失劑KJL的最佳加量，試驗結果見表2。

從表2可看出，KJl．加量低于2.0％時，熱滾后出現沉淀，KJL加量高于2.5％時，鉆井液黏切過高，從成本考慮，選用2.0％即可。

2鉆井液體系性能評價

2．1抗溫性能

對鉆井液的抗溫性能進行評價，其中180℃和200℃試驗采用KJL-1降濾失劑，220℃使用KJL-2降濾失劑，試驗結果見表3。

從表3可看出，體系能夠承受220℃高溫考驗，高溫熱滾后無沉淀、稠化、絮凝等不良現象。通過抗溫試驗可知KJL-l的最高抗溫達200℃，220℃條件下需選用抗溫性能更強的KJL-2。

2．2體系的最高密度測試

由于中亞地區地層壓力高，必須加重鉆井液至較高密度，而高密度鉆井液中的固相含量對鉆井液的流變性能影響較大，測試了不同密度對鉆井液流變性的影響，結果如圖3、4所示。

由圖3、4可知，鉆井液的黏度隨著密度的增大而升高，當密度為2.80 ^g／cm³時，600 r／min旋轉黏度計讀數大于300 超出量無法測出，并且鉆井液黏稠，該鉆井液體系可達到的最高密度為2.60 g／cm³，中亞地區地層壓力系數一般低于2.40，因此密度為2.60 g／cm³已基本滿足鉆井的要求。

2．3抗鈣、鎂污染評價

對可應用于鹽膏層鉆井液來說，較強的抗鈣、鎂離子污染性能是其必須具備的基本性能。進行了抗鈣、鎂污染評價，試驗結果見表4。

該鉆井液體系可抗鈣離子4 000 mg／L，抗鎂離子500 mg／L，具有較強的抗鈣、鎂污染能力，220℃×l6h熱滾后，鉆井液無沉淀，無稠化，流變性好。

3  結論

1)研制的鉆井液體系抗溫可達220℃，密度2.60 g／cm³，流變性良好。

2)優化后的復合鹽配方，提高了液相密度，減少了固相加重材料的用量，避免了高密度鉆井液因固相含量高帶來的復雜問題。

3)抗高溫降濾失劑能有效避免鉆井液的高溫增稠且具有顯著的降濾失能力，簡化了抗高溫鉆井液的配方。

參考文獻

[1] 周長虹，崔茂榮，馬勇，等．深井高密度鉆井液的應用及發展趨勢探討[J]．特種油氣藏，2006，13(3)：8-11．

[2] 趙勝英，鄢捷年，丁彤偉，等．抗高溫高密度水基鉆井液流變性研究[J]．天然氣工業，2007，27(5)：78-80．

[3] 丁彤偉，鄢捷年，馮杰．抗高溫高密度水基鉆井液體系的室內實驗研究[J]．中國石油大學學報：自然科學版，2007，31(2)：73-80．

[4] 張喜鳳，李天太，施里宇，等．深井抗高溫高密度鹽水鉆井液實驗研究[J]．西安石油大學學報：自然科學版，2007，22(5)：37-40．

[5] 胡德云·超高密度(ρ≥3.O0 g／cm³)鉆井液的研究與應用[J]．鉆井液與完井液，2001，18(1)：6-11．

[6] 梁大川，汪世國，余加水，等．抗高溫高密度水基鉆井液體系研究[J]．西南石油大學學報，2008，30(1)：133-137．

本文作者：王京光  張小平  楊斌  曹輝  王勇強

作者單位：中國石油川慶鉆探工程公司鉆采工程技術研究院·低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室