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【摘要】目前辽河油田钻遇的潜山油气藏、存在溶洞型白云岩油气藏，地层压力系数低，温度高，经常发生井漏，储层污染严重，油气产量低。而水基可循环微泡沫钻井液技术是用于勘探开发潜山裂缝性油气藏、易发生严重漏失油气藏和能量枯竭油气藏及实现近平衡压力钻井或欠平衡钻井所需的一项新技术。水基可循环微泡沫钻井液一方面在钻井液中存在微泡沬可降低钻井液密度，另一方面微泡沫具有良好的防漏、堵漏、保护储层的功能，从而可为低压裂缝性潜山油气藏、溶洞性白云岩油气藏钻井提供新的技术手段。
【关键词】可循环微泡沫 欠平衡 保护储层
辽河油田地区已经处于开发的中、后期，油层能量枯竭严重，如果用常规钻井液体系钻井，极易发生井漏，出现井下复杂事故，损害油气层，所以，欠平衡钻井液技术越来越多被应用到钻井施工过程中。潜山钻进采用近平衡或欠平衡工艺，取得了较好的效果，特别是欠平衡钻井工艺，不但可以有效地解决裂缝性储层漏失问题，有利于发现和保护储层。
1 微泡沫理论模型
微泡沫是由多层膜包裹着气核的独立球体组成的，其中液膜是维持气泡强度的关键。由于微泡沫之间相互独立，因此在连续相同的条件下，微泡沫体系的密度要大于普通泡沫体系的密度，但是小于纯水的密度。微泡沫体系应用有以下特点：
（1）微泡沫是气泡分散在液体中所形成的稳定分散体系；
（2）气泡群体可能是以单个悬浮和部分互相连接的方式存在于体系中，其稳定性主要靠膜的强度和连续相的特定性能共同实现；
（3）微泡沫之间接触为平面上的点接触；
（4）微泡沫中的气泡呈大小不等的圆球.
2 可循环微泡沫钻井液体系2.1 体系特点
2.1.1微泡沫钻井液体系的特点
（1）微泡沫钻井液是由气-液或由气-液-固多相组成的分散体系。
（2）微泡沫钻井液中的气泡以均匀、非均匀、非连续状态存在。
（3）微泡沫钻井液密度钻井现场可控制在0.90g/cm3～1.40g/cm3 范围内。
2.1.2体系优点
水基可循环微泡沫钻井液体系跟普通水基钻井液体系相比其优点是：
（1）可将密度控制在0.90g/cm3～1.40g/ cm3范围内，充入空气进行发泡后可预防井漏，在易漏失地层减少漏失量，可大幅度降低钻井液成本；
（2）是该体系具有很好的保护储层的功能。
（3）不需要增加钻井设备，减少成本，保护环境。
2.2 微泡沫钻井液的组成及在常温下的性能
微泡沫钻井液的基本组成为：基液+发泡剂+稳泡剂+降滤失剂+增粘剂，按配方进行室内配制，对该钻井液在常温下的性能进行了测试，结果如下：微泡沫钻井液的密度为0.81，表观粘度为45，塑性粘度为29，动切力为16，10S和10min的初切力为7，终切力为19，API滤失量问哦10ml，PH值为9.5.从数据可以看出，微泡沫钻井液在常温下性能良好。
2.3 微泡沫钻井液在高温下的性能
在室内，对该钻井液在120条件下热滚24h后进行了常规性能的测量，搅动时间为10min，搅动速率为2800，测量结果如下：微泡沫钻井液的密度为0.90，表观粘度为42，塑性粘度为28，动切力为14，10S和10min的初切力为5，终切力为13，动切力与塑性粘度之比为0.5，API滤失量为9.6ml，PH值为9.5.从这些数据可以看出，微泡沫钻井液在高温后的性能也达到了现场使用的要求。
3 微泡沫钻井液防漏封堵原理
由于微泡沫钻井液中含有多级分散的稳定泡沫球体，当这些泡沫球体在压差作用下向多空介质或者细小裂缝内流动时，因其不与岩石发生润湿和球体变形的原因，弯曲界面收缩压产生附加阻力，从而产生封堵的作用。如果遇到大于微泡直径的地层渗流通道，一般认为是大的裂缝或溶洞，在压差及温度作用下，微泡流动速率大于水溶液速率，在通道粗糙处膨胀，堆积成横放圆锥状，分解了液柱压力，最终作用于最前方微泡的压力很小。在较小压差下，流体无法进一步进入地层。同时，流动速度降低，粘度增大，实现地层封堵。如遇小于微泡直径的漏失通道地层，一般为低孔低渗地层，微泡钻井液在进入漏失通道时，低剪切速率下的高粘度特性，足以使得高分子聚合物在井壁形成薄粘膜，阻止钻井液进入地层。
4 现场使用
辽河油田沈阳地区，边台-H21双分支水平井：辽河油田沈采边台潜山地区储层构造为微裂缝，其次为溶蚀孔洞，地层压力系数为1.003。从2011年7月8日转型为可循环微泡沫钻井液体系至2011年10月5日完钻，顺利完成了2分支4鱼剌的储层钻进，钻进过程中仪器信号，泥浆泵上水均正常。
储层钻进时，从井深2467m将原无固相钻井液密度从1.06g/cm3 ～ 1.14g/cm3转型为可循环微泡沫钻井液体系，密度降为0.95g/ cm3 ～ 1.01g/cm3 ，共实现进尺近1900米，无井漏发生（距边台-H21井距离最近的边台-H2Z、边台-H3Z井、边台-H3Z1-1井、边台-H20井在钻井过程中，均发生钻井液漏失）。 在储层钻进过程中，地质、录井及时捞砂、检测，根据2个分支的砂样分析评价认为，该井油气显示不理想，但实际开采时，初期产液为27t/d，原油19t/d；目前产液19t/d，原油15t/d，在该区块属中等产能，说明达到了保护油层的效果。
5 成果与结论
（1）微泡沫钻井液气泡均匀稳定，气液不分层，密度可调，可实现欠平衡压力钻井，钻进过程中能够反复泵送。循环使用，有一定的经济可行性。
（2）气泡变形产生的附加阻力是微泡沫钻井液具有防漏堵漏的功能。
（3）通过钻井过程砂样分析与后期开采产液量比对，充分证明可循环微泡沫具有保护油气层的特点。
（4）相比其他低密度鉆井液，具有操作简单、随时介入、较低成本的特点。
6 结束语
欠平衡钻井技势必会越来越广泛的应用于油田开发过程中。作为欠平衡钻井的重要组成部分，可循环微泡沫钻井液技术由于其独特的有事，已经在辽河油田部分区块广泛应用。
参考文献
[1] 张振华.可循环微泡沫钻井液研究及应用[N].石油学报，2004；25（6）
[2] 蒲晓林，李霜，李艳梅.水基微泡沫钻井液防漏堵漏原理研究[J].天然气工业，25（5）
[3] 孙延德，李建成，等.可循环微泡沫钻井液在辽河油田的研究与应用[R].全国油气工程科学研究新进展与石油钻井工程技术高级研讨会.2009：127-129
作者简介
郭林昊（1983-），工程师，2006年7月毕业于沈阳化工学院，主要从事特钻井液技术研究与应用工作，现任长城钻探工程公司工程技术研究院钻井液研究所研究员。
【关键词】可循环微泡沫 欠平衡 保护储层
辽河油田地区已经处于开发的中、后期，油层能量枯竭严重，如果用常规钻井液体系钻井，极易发生井漏，出现井下复杂事故，损害油气层，所以，欠平衡钻井液技术越来越多被应用到钻井施工过程中。潜山钻进采用近平衡或欠平衡工艺，取得了较好的效果，特别是欠平衡钻井工艺，不但可以有效地解决裂缝性储层漏失问题，有利于发现和保护储层。
1 微泡沫理论模型
微泡沫是由多层膜包裹着气核的独立球体组成的，其中液膜是维持气泡强度的关键。由于微泡沫之间相互独立，因此在连续相同的条件下，微泡沫体系的密度要大于普通泡沫体系的密度，但是小于纯水的密度。微泡沫体系应用有以下特点：
（1）微泡沫是气泡分散在液体中所形成的稳定分散体系；
（2）气泡群体可能是以单个悬浮和部分互相连接的方式存在于体系中，其稳定性主要靠膜的强度和连续相的特定性能共同实现；
（3）微泡沫之间接触为平面上的点接触；
（4）微泡沫中的气泡呈大小不等的圆球.
2 可循环微泡沫钻井液体系2.1 体系特点
2.1.1微泡沫钻井液体系的特点
（1）微泡沫钻井液是由气-液或由气-液-固多相组成的分散体系。
（2）微泡沫钻井液中的气泡以均匀、非均匀、非连续状态存在。
（3）微泡沫钻井液密度钻井现场可控制在0.90g/cm3～1.40g/cm3 范围内。
2.1.2体系优点
水基可循环微泡沫钻井液体系跟普通水基钻井液体系相比其优点是：
（1）可将密度控制在0.90g/cm3～1.40g/ cm3范围内，充入空气进行发泡后可预防井漏，在易漏失地层减少漏失量，可大幅度降低钻井液成本；
（2）是该体系具有很好的保护储层的功能。
（3）不需要增加钻井设备，减少成本，保护环境。
2.2 微泡沫钻井液的组成及在常温下的性能
微泡沫钻井液的基本组成为：基液+发泡剂+稳泡剂+降滤失剂+增粘剂，按配方进行室内配制，对该钻井液在常温下的性能进行了测试，结果如下：微泡沫钻井液的密度为0.81，表观粘度为45，塑性粘度为29，动切力为16，10S和10min的初切力为7，终切力为19，API滤失量问哦10ml，PH值为9.5.从数据可以看出，微泡沫钻井液在常温下性能良好。
2.3 微泡沫钻井液在高温下的性能
在室内，对该钻井液在120条件下热滚24h后进行了常规性能的测量，搅动时间为10min，搅动速率为2800，测量结果如下：微泡沫钻井液的密度为0.90，表观粘度为42，塑性粘度为28，动切力为14，10S和10min的初切力为5，终切力为13，动切力与塑性粘度之比为0.5，API滤失量为9.6ml，PH值为9.5.从这些数据可以看出，微泡沫钻井液在高温后的性能也达到了现场使用的要求。
3 微泡沫钻井液防漏封堵原理
由于微泡沫钻井液中含有多级分散的稳定泡沫球体，当这些泡沫球体在压差作用下向多空介质或者细小裂缝内流动时，因其不与岩石发生润湿和球体变形的原因，弯曲界面收缩压产生附加阻力，从而产生封堵的作用。如果遇到大于微泡直径的地层渗流通道，一般认为是大的裂缝或溶洞，在压差及温度作用下，微泡流动速率大于水溶液速率，在通道粗糙处膨胀，堆积成横放圆锥状，分解了液柱压力，最终作用于最前方微泡的压力很小。在较小压差下，流体无法进一步进入地层。同时，流动速度降低，粘度增大，实现地层封堵。如遇小于微泡直径的漏失通道地层，一般为低孔低渗地层，微泡钻井液在进入漏失通道时，低剪切速率下的高粘度特性，足以使得高分子聚合物在井壁形成薄粘膜，阻止钻井液进入地层。
4 现场使用
辽河油田沈阳地区，边台-H21双分支水平井：辽河油田沈采边台潜山地区储层构造为微裂缝，其次为溶蚀孔洞，地层压力系数为1.003。从2011年7月8日转型为可循环微泡沫钻井液体系至2011年10月5日完钻，顺利完成了2分支4鱼剌的储层钻进，钻进过程中仪器信号，泥浆泵上水均正常。
储层钻进时，从井深2467m将原无固相钻井液密度从1.06g/cm3 ～ 1.14g/cm3转型为可循环微泡沫钻井液体系，密度降为0.95g/ cm3 ～ 1.01g/cm3 ，共实现进尺近1900米，无井漏发生（距边台-H21井距离最近的边台-H2Z、边台-H3Z井、边台-H3Z1-1井、边台-H20井在钻井过程中，均发生钻井液漏失）。 在储层钻进过程中，地质、录井及时捞砂、检测，根据2个分支的砂样分析评价认为，该井油气显示不理想，但实际开采时，初期产液为27t/d，原油19t/d；目前产液19t/d，原油15t/d，在该区块属中等产能，说明达到了保护油层的效果。
5 成果与结论
（1）微泡沫钻井液气泡均匀稳定，气液不分层，密度可调，可实现欠平衡压力钻井，钻进过程中能够反复泵送。循环使用，有一定的经济可行性。
（2）气泡变形产生的附加阻力是微泡沫钻井液具有防漏堵漏的功能。
（3）通过钻井过程砂样分析与后期开采产液量比对，充分证明可循环微泡沫具有保护油气层的特点。
（4）相比其他低密度鉆井液，具有操作简单、随时介入、较低成本的特点。
6 结束语
欠平衡钻井技势必会越来越广泛的应用于油田开发过程中。作为欠平衡钻井的重要组成部分，可循环微泡沫钻井液技术由于其独特的有事，已经在辽河油田部分区块广泛应用。
参考文献
[1] 张振华.可循环微泡沫钻井液研究及应用[N].石油学报，2004；25（6）
[2] 蒲晓林，李霜，李艳梅.水基微泡沫钻井液防漏堵漏原理研究[J].天然气工业，25（5）
[3] 孙延德，李建成，等.可循环微泡沫钻井液在辽河油田的研究与应用[R].全国油气工程科学研究新进展与石油钻井工程技术高级研讨会.2009：127-129
作者简介
郭林昊（1983-），工程师，2006年7月毕业于沈阳化工学院，主要从事特钻井液技术研究与应用工作，现任长城钻探工程公司工程技术研究院钻井液研究所研究员。