如何提高钻井液的抑制性

发布网友 发布时间：2022-04-28 21:43

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热心网友 时间：2022-06-23 08:05

气制油合成基钻井液研究与应用摘要　新型气制油合成基钻井液是一种以水滴为分散相,气制油为连续相并添加高效乳化剂、润湿剂、亲油胶体等配制而成的乳化钻井液。该钻井液基液黏度低,无多环芳烃,生物降解能力强,能满足环境保护要求。所配成的钻井液塑性黏度小、抑制性好、润滑性强,高温高压滤失量低,形成的泥饼质量好且完井时易被清除,岩心的渗透率恢复值高,储层保护效果好。该钻井液在渤海及印尼油田的应用效果好,在渤海油田的平均机械钻速较常规油基钻井液提高了30%,而在印尼油田的机械钻速则更高。关键词　气制油合成基钻井液;抑制性;润滑性;乳化剂;环境保护;滤饼清除;防止地层损害　　传统的油基钻井液基液黏度偏高,塑性黏度高,不利于提高机械钻速;而原来的油包水钻井液乳化剂用量大(8%～10%),既增加了现场工作量,又使钻井综合成本升高,难于进入国际市场。为了提高合成基钻井液的使用效率,研究了一套抑制性、润滑性好,有利于提高机械钻速,适用于钻大斜度井、水平井及深水井,有良好的储层保护效果,又符合环境保护要求的气制油合成基钻井液。[1214]1　合成基钻井液的研制1.1　基液的优选通过对酯基、醚基、聚α2烯烃、线性石蜡、矿物油及气制油等基液的理化性能分析(见表1),选择气制油为该钻井液的基液。气制油是脂肪烃,它是由C12～C26的直链或支链烷烃组成的混合物。由表1可以看出,气制油不含芳烃,运动黏度低,B OD5相对较高,COD相对较低,满足环境保护要求。气制油的黏度随温度的变化情况见图1。由图1可以看出,气制油的黏度较低,且其黏度受温度的影响较小,适合于作该钻井液的基液。1.2　乳化剂的优选与评价选用乳化剂遵循的原则为:①HLB值为3～6;②非极性基团的截面直径必须大于极性基团的截面直径;③盐类或皂类,应选用高价金属盐;④与油的亲合力要强;⑤能较大幅度地降低界面张力;⑥抗温能力好,在高温下不降解,解吸不明显;⑦选用的乳化剂要无毒或低毒。图1　气制油的黏度随温度的变化情况　　室内对RN1、RN2、……、RN12等12种非离子表面活性剂进行了复合选择评价,其中RN1、RN6、RN7、RN11、RN12的性能较差,而RN2、RN3、RN4、RN5、RN8、RN9、RN10的性能较好,对其进行两两复配,在150℃条件下热滚16 h,测试结果见表2及图2。从表2可以看出,效果较好的主乳化剂是RN2,辅乳化剂是RN4,其最佳复配比例是RN2∶RN4=60∶40。从图2可以看出,RN2和RN4乳化剂总加量为3.5%时,效果最好。表2和图2中钻井液配方如下。1#　280 mL气制油+4%乳化剂+0.5%润湿剂+1.5%CaO+2%有机土+120 mL(30%CaCl2)+重晶石(加重至钻井液密度为1.2 g/cm3)1.3　润湿剂与其他处理剂优选与评价使用不同的表面活性剂作为润湿剂,测定1#配方钻井液性能,结果见表3。由表3可以看出,PF2WE T润湿剂的效果最好。润湿剂PF2W E T加量对破乳电压的影响见图3。由图3可以看出,PF2W E T最佳加量为0.7%。通过实验发现,磺化沥青、氧化沥青、腐植酰胺及聚合物等降滤失剂以聚合物的降滤失效果最好,其加量为1.5%～2.0%;有机土加量为2%～3%;CaO加量为2.0%,由此即可得到性能较好的钻井液配方如下。气制油+(3%～4%)乳化剂+0.5%润湿剂+(1.5%～2%)CaO+2%有机土+30%CaCl2水溶液+重晶石对该配方在不同的油水比及密度下的性能进行了测定,结果见表3。从表3可以看出,该钻井液在不同的油水比及密度为1.3～2.0 g/cm3的广泛范围内都具有较好的稳定性,适合于高密度钻井作业。2　合成基钻井液性能评价2.1　抗污染性钻井液的抗污染性能见表4。由表4可知,海水侵污量达到15%时,钻井液的破乳电压仍然高达526 V;钻井液受石膏侵污后,其流变性能和电稳定性变化很小,石膏侵污量为3%时,钻井液的高温高压滤失量也只有3.8 mL;随着钻屑含量的增加,钻井液的黏度有所增加,但增加幅度不大,说明该合成基钻井液的抗海水、石膏、钻屑侵污能力较强。2.2　储层保护效果在70℃、3.5 MPa、污染时间为2 h的条件下,使用密度为1.2 g/cm3的合成基钻井液对渤海A油田储层岩心进行污染,结果见表5。从表5可以看出,岩心的直接返排渗透率恢复值较高,均在88%以上,说明气制油钻井液对储层的污染程度较小,对储层的保护效果好。2.3　生物毒性室内采用发光细菌法对合成基钻井液的生物毒性进行了评价,结果见表6。从表6可以看出,采用的各种处理剂无毒;合成基基液自身的开口闪点高、凝固点低、类芳香烃含量低,所以该钻井液具有较好　的生物降解性,对环境的污染较小,可以在海洋及环境敏感地区使用。2.4　合成基钻井液的完井工艺研究为了防止钻井液内滤饼损害储层及外滤饼堵塞筛管缝隙,在完井过程中必须最大程度地清除滤饼。构成合成基钻井液滤饼的固相成分是加重材料重晶石、有机土、钻屑和沥青类降滤失剂,因此滤饼的清除方法为:①用强渗透剂使整个滤饼松动;②用溶剂型有机物来溶解沥青类降滤失剂;③用高效清洗渗透剂处理滤饼,同时加入黏土稳定剂,防止滤饼解除液进人储层引起黏土水化膨胀伤害产层;④室内对合成基钻井液滤饼清除液HiClear作了一系列的评价。2.4.1　滤饼静态浸泡评价在30℃、3.5 MPa和30 min的条件下,用高温高压钻井液滤失装置做出3张滤饼,然后分别用100 mL海水、油和HiClear滤饼解除液在60℃水浴中浸泡1 h。结果表明,在海水中浸泡的滤饼无明显变化;在油中浸泡的滤饼油溶性物质被溶解、油变色;在HiClear中浸泡的滤饼松散并且脱落,油溶性物质被溶解,油与HiClear对比浸泡后的现象见图4。将HiClear浸泡后的滤饼在30℃、1.0 MPa的实验条件下,用300 mL海水做滤失速度评价,测出滤失速度为321 mL/min,在相同条件下用洁净滤纸测得的滤失速度为900 mL/min,而用原始滤饼直接测得的滤失速度为18 mL/min;用油和海水测出的滤失速度与浸泡前的相比变化很小,都在20mL/min左右,可以看出,在静态情况下,HiClear对滤饼的消除效果就已经较好。而在实际的应用中,对于滤饼的冲蚀是在一定的循环速度下进行,于是室内在动态情况下也作了相应的评价。2.4.2　滤饼动态浸泡评价将与前面相同条件下获得的滤饼放在60℃水浴中加热30 min,观察发现滤饼松散、开始脱落,模拟实际使用情况,以较低速度轻轻振荡烧杯30 s,滤饼大量脱落;继续在水浴中浸泡30 min,轻轻振荡30 s后,滤饼脱落较静态浸泡明显,在相同情况下测出海水的滤失速率为540 mL/min,其脱落情况见图5。2.4.3　不同浓度的HiClear动态浸泡评价将在相同条件下形成的滤饼3张,分别用浓度为10%、20%和50%的HiClear水溶液进行动态浸泡。实验结果表明:20%的HiClear水溶液就可以达到很好的滤饼清除效果,当其浓度为50%时,滤饼清除率接近100%,如图6所示。3　现场应用2005年、2008年7月使用气制油合成基钻井液分别在渤海及印尼成功钻完了3口井的<215.9mm井段及一口开窗侧钻井,钻井液性能见表7。　　由表7可以看出,A井的<215.9 mm井段平均机械钻速为22.8 m/h,比A平台其它井提高了30%;印尼AC13井的<215.9 mm井段平均机械钻速为46.9 m/h,AC203井的开窗侧钻井平均机械钻速为48.8 m/h,都很高,井眼清洁,钻头水马力高,表明气制油合成基钻井液具有好的流变性。油基钻井液与合成基钻井液的ECD对比见图7。从图7可以看出,用1.54 g/cm3油基钻井液的ECD为1.638～1.667 g/cm3,而用同密度的气制油合成基钻井液的ECD为1.630～1.637 g/cm3,说明气制油合成基钻井液的循环当量密度比油基钻井液的小。图7　气制油合成基与油基钻井液ECD的对比4　结论11由于气制油不含芳烃,易生物降解,生物聚积潜能低,环境友好,用其配制的合成基钻井液能满足环境保护要求。21气制油合成基钻井液的塑性黏度较低,平均机械钻速高,缩短了纯钻时间,有利于节省总钻井费用。31气制油合成基钻井液的循环当量密度比常规油基钻井液的小,减小了钻井施工作业时的井漏风险。41气制油合成基钻井液对储层岩心污染小,其形成的泥饼容易清除,岩心渗透率恢复值大于85%,对储层保护效果较好,投产后均获得高产稳产,说明气制油合成基钻井液在渤海及印尼的应用是成功的。参考文献[1]　许明标,邢耀辉,肖兴金,等.酯基钻井液性能研究[J].油田化学,2001,18(2):1082110[2]　许明标,张娜,王昌军,等.聚α2烯烃合成基深水钻井液体系性能研究[J].江汉石油学院学报,2004,26(4):1122113[3]　达利H C H,格雷G R.钻井液和完井液的组分与性能[M].石油工业出版社[4]　徐同台,陈乐亮,罗平亚.深井钻井液[M].石油工业出版社[5]　黄汉仁,杨坤鹏,罗平亚.钻井液工艺原理[M].1981年第一版[6]　岳前升,舒福昌,向兴金,等.合成基钻井液的研制及其应用[J].钻井液与完井液,2004,21(5):123[7]　肖稳发,向兴金,罗春芝,等.合成基钻井液体系的室内研究[J].钻采工艺,2000,23(3):78281[8]　Kim B,Joannah E,Jo hn H,et al.New low visco sity es2ter is suitable for drilling fluids in deepwater applica2tions[R].S P E 66553,2001[9]　Messler D,Kippie D,Webb T.Imp roved techniques ofdeepwater SBM displacement s:A case histo ry[R].S P E 73711,2002[10]The Top 10 Mud2Related Co ncerns In DeepwaterDrill2ing Operations[R].S P E 59019[11]Rheology of Vario us Drilling Fluid Systems U nderDeepwater Drilling Co nditions and The Importance OfAccurate Predictions of Downhole Fluid Hydraulics[R].S P E 56632[12]New Low Visco sity Ester Is Suitable for Drilling Flu2ids In Deepwater Applications[R].S P E 66553[13]Fluids for Drilling and Cementing Shallow WaterFlows[R].S P E 62957[14]Imp roved Techniques of Deepwater SBM Displace2ment s:A Case Histo ry[R].S P E 73711

热心网友 时间：2022-06-23 08:06

提高抑制剂加量，如KPAM,FA367,聚合醇，KCl，等等。或者钙处理泥浆等。肯定油基是最好的。

热心网友 时间：2022-06-23 08:06

具体讲是什么样的钻井液体系，不能一概而论 ，