枯竭气藏储气库环保型油基钻井液体系研制及性能评价

殷 鹏

（大庆油田有限责任公司天然气分公司，黑龙江大庆163457）

1 概述

由于SK储气库区块的采气井均已开采20年以上，开采井周围的储层地层压力系数较低，并且储层埋藏较浅，岩芯物性较好，在SK储气库先导试验井钻井过程中，钻井液有可能发生渗漏或漏失，对储层造成损害，使储层渗透率下降，从而大大降低储气库的注采效果[1-3]。因此需要针对性选择合适的钻井液体系，尽可能减少钻井液污染储层和防止井漏，提高储层渗透率恢复值，保证储气库达到设计注采能力。传统的油基钻井液虽然具有较好的保护井壁稳定性能，同时也有较大的毒性[4-5]。为此本文研发出一种环保型油基钻井液体系，该钻井液体系井壁稳定性好、对储层污染小，同时还兼备屏蔽暂堵性能，对合理建设储气库资源具有重要的意义。

2 钻井液体系设计

目前油基钻井液体系多采用柴油作为基础油，但柴油中芳香烃含量较高，毒性、储层污染也比较严重[6]。为此本文选用大庆产重烃（理化指标为：馏程80℃～270℃；硫含量260ppm；芳烃含量6%～10%；烯烃含量2.5%～3.5%）研制的低芳香烃基础油DQ-1[7]，主要组成为C12-C22烃类物质，芳烃含量低于0.5ppm、硫含量低于0.5ppm，杂质含量低，比重小，易挥发易降解，符合环保低毒研制要求。

油基钻井液体系中除了基础油外，还需要对有机土、乳化剂、润湿剂、降滤失剂四种主要组成进行优选。同时考虑到SK储气库储层物性较好且有微小裂缝，在体系中设计添加屏蔽暂堵剂，进一步减小钻井过程中体系对储层的损害。

2.1 有机土优选

选取四种有机土加入不同基础油当中，在静置24h后，测定有机土成胶率[8]。计算公式为：胶体率＝（悬浊液总量-油析出量）/悬浊液总量×100%。实验数据见表1。

表1 有机土在不同基液中成胶数据

由表1可知，相同有机土在柴油、气制油和DQ-1中的成胶性能有所不同，在DQ-1中的成胶率最高，其中有机土2号在DQ-1中的成胶率可以达到83%，因此优选有机土2号作为环保型油基钻井液体系用有机土。

2.2 乳化剂优选

选取NEP-1、NEP-2、环烷酸钙和十二烷基苯磺酸钙，分别测定单一乳化剂、复合乳化剂的破乳电压[9]，实验数据见表2、表3。

表2 单一乳化剂实验数据

由表2、表3可知，复合乳化剂的乳化效果要强于单一乳化剂，其中NEP-1和NEP-2两种乳化剂复合比例为1∶1时的乳化效果最好，乳状液的破乳电压能够达到1210V。此时油—水界面可以形成一种复合膜，乳状液在复杂条件下依然可以保持较高的稳定性。因此优选NEP-1+NEP-2（1∶1）作为环保型油基钻井液体系用乳化剂。

表3 复合乳化剂实验数据

2.3 润湿剂优选

选取ZY-1、ZY-2，分别测定10%土侵污染和10%水侵污染的钻井液体系加入润湿剂后的流变性能[10-11]，实验结果见表4。

表4 润湿剂对油基钻井液体系性能的影响（测定温度50℃）

由表4可知，当体系受到10%土侵污染和10%水侵污染时，仅加入0.5%的润湿剂就可改善钻井液的流变性，其中ZY-1的效果更好，因此优选ZY-1作为环保型油基钻井液体系用润湿剂。

2.4 降滤失剂优选

选取合成树脂类I、改性树脂类Ⅱ开展降滤失实验，老化条件为160℃×16h，HTHP为160℃×3.5MPa，实验数据见表5。

由表5可知，在体系中分别加入降滤失剂后，可以减小钻井液的滤失量，其中加入改性树脂类Ⅱ的钻井液高压滤失量小于等于5mL，因此优选改性树脂类Ⅱ作为环保型油基钻井液体系用降滤失剂。

2.5 屏蔽暂堵剂优选

基于SK储层平均孔隙半径为5.59μm，设计屏蔽暂堵剂颗粒尺寸为6μm，选取四种屏蔽暂堵剂进行滤失量测定[12-13]，实验结果见表6。

由表6可知，体系中加入3%SK3的封堵效果最好，因此优选SK3作为环保型油基钻井液体系用屏蔽暂堵剂。结合已取得较好应用的油基钻井液体系，最后确定环保型油基钻井液体系的配方为：基础油（DQ-1）+有机土（1号）+2%乳化剂（NEP-1+NEP-2）+0.5%润湿剂（ZY-1）+5%降滤失剂Ⅱ型+3%屏蔽暂堵剂SK3+2.5%氧化钙+25%无水氯化钙溶液+重晶石。

表5 降滤失剂实验数据

表6 API失水和高温高压滤失量实验数据

3 室内性能评价

选取环保型油基钻井液、气制油钻井液、柴油钻井液、钾盐共聚物钻井液、低固相氯化钾钻井液和微泡沫钻井液，开展室内储层保护评价实验，岩芯选用SK储气库天然岩芯，实验结果见表7。

表7 不同体系污染后岩芯渗透率恢复值

由表7可知，对于SK储气库天然岩芯，油基钻井液体系对储层的污染要小与水基钻井液体系，其中注入环保型油基钻井液体系后的岩芯渗透率恢复值最高，可达96.31%，表明该体系具有较好的储层保护性能。

4 结论

（1）加入屏蔽暂堵剂SK3后，钻井液体系滤失量由14.9mL降低至4.4mL，表明该剂可有效暂堵SK微裂缝储层。

（2）优选得到环保型油基钻井液体系的配方为：基础油（DQ-1）+有机土（1号）+2%乳化剂（NEP-1+NEP-2）+0.5%润湿剂（ZY-1）+5%降滤失剂Ⅱ型+3%屏蔽暂堵剂+2.5%氧化钙+25%无水氯化钙溶液+重晶石。

（3）对于SK储气库天然岩芯，注入环保型油基钻井液体系后的岩芯渗透率恢复值最高，可达96.31%，表明该体系具有较好的储层保护性能。