聚合物型钻井液滤饼的清洗技术研究.pdf

石油天然气学报2 o l 2 年 8 月第3 4 卷第 8 期 J o u r n a l o f Oi l a n d Ga s T e c h n o l o g y Au g ． 2 0 1 2 Vo 1 ． 3 4 No ． 8 聚合物型钻 井液滤饼 的清洗技术研 究 连洲洋 ，陈东升 周永璋 ，魏无 际 南京工业大学 江办 省工 业节水减排重点实验室， 江苏南京 ’ 0 。 0 g [ 摘要]通过采用 自行设计 制作 的试验装 置，制定 了评价 滤饼 清洗效果 的方法 ，研 究出适合聚合 物钻 井液 滤饼 的清洗工艺 ，并确定 了清洗液 的最优配方 。研 究结 果表 明，压制 出来 的滤饼 放入烘 箱 内干燥 时间为 5 0 m i n ；随着清洗时间的增加失重率增加 ，当清洗 时间达到 6 0 mi n时失重率达 到 9 7 ． 9 6 ，此后再延 长清 洗时 间失重率变化不大 ；滤饼在清洗过程 中旋转速度 变大 ，失重 率也随之 升高，转速达 到 1 r ／ s时清洗效 果最好 ；清洗过程 中温度增加 ，滤饼清除率提高 ，5 O ℃ 时已经达到 9 7 ． 9 6 ；同时该 清洗液可 以使 污染后 岩心渗透率 改善值达 6 6 ． 7 O 。 [ 关键词] 聚合 物钻 井液；滤饼 ；化 学清 洗液 ；失重率 [ 中图分类号]T E 2 5 4 [ 文献标 识码 ]A [ 文章编号]1 0 0 09 7 5 2 2 O 1 2 0 8 0 1 0 7 0 3 在钻井 过程 中希 望获 得质量 好 的滤饼 以保 护井 壁 ，但钻 井完 成后 ，需要 采 油时 ，则需 要把形 成 的这 些滤饼 清 除 ，因为这 些滤 饼堵 塞 了井壁 四周 的孔 隙 ，使 井壁 四周 油层 中 的油不 能够 流入井 中。因此 ，滤 饼清 除得越 干净 越有 利于 采油L 1 ] 。钻 井液 中 的 固相 颗 粒像 钻 屑 、重 晶石等 ，使 钻 井 液 的流 动性 能变 坏 ， 不但破坏了钻井液性能的稳定 ，而且增大了循环系统的摩擦力 ，使设备过早磨损 。 ] 。 目前，国内外都 对滤饼 的清除技术 即解堵技术进行了大量研究 ，吴梅芬等 ～ 采用 D MH 化学 冲洗液在一定速度下 冲洗定时间后 ，其冲洗率为 8 O 。陈渊[ 6 ] 研究 的新生态二氧化氯复核解堵技术先后在双河 油 田和下 二门油 田现场应用 1 O井次，工艺成功率 1 0 0 ，有效率 i 0 0 ，平均有效期在 8个月 以上 ，阶段增油 4 4 7 5 , 8 t ，增注 7 1 2 7 9 m。 ，增油增注效果较显著 。另外 ，由于清洗效率普遍偏低 ，需要大量的清洗剂才 能达到 目的。提高清洗效率 ，可以减少资源的浪费尤其是 日益紧缺的水资源的浪费 。 中国石油集 团渤海钻探工程有限公司的钻进设备磨损严重 ，导致出油率下降。为保证该设备长周期 安全有效运行 ，分析原因进而提出有效的防护措施是十分必要的。为此，笔者结合现场取样分析通过实 验室试 验来 解决 这一 问题 ，并且 通 过现场 验证 。 1 试验方法 1 ． 1 聚 合物钻 井液 的组 成 水 5 膨 润 土 0 ． 2 5 0 o 纯 碱 o ． 3 Xc 0 ． 3 C M C 0 ． 5 NH4 一 HPAN 1 HF T一 2 0 1 1 S AS 1 不 渗透 剂 。 1 ． 2清洗 装置 的制作 自行设 计制 作 的清洗 装置 ，如 图 1 所 示 。 1 ． 3试验 步骤 1 滤 饼 制 备 ① 根 据 配 浆 量 准 备 好 用 水 量 ； ②根据 水量 在搅 拌 状 态 下均 匀加 入 5 的膨 润 土 ，充 分搅拌 开；③ 加入 0 ． 2 5 ％纯碱 ；④搅 拌 1 h后 静 置 图1 清洗装置 [ 收稿 日期]2 0 1 1 1 20 6 [ 作者简介]连洲洋 1 9 8 5 一 ，男 ，2 0 0 8年大学毕业 ，博 士生 ，现 主要从事腐蚀与防护方面的研究工作。 [ 通讯作者]魏无际 ，T e l 1 3 6 0 1 4 0 2 0 9 5 ；E ma i l w u j i w e i n i u t ． e d u ． c n 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油 天然气学报 * 油气 田开发工程 2 0 1 2 年 8月 2 4 h ；⑤根据配方组成均匀加入上述其他组分 ，加入时要慢速加入 ，保证充分溶开；⑥称量用来制作滤 饼 的滤 纸 的重量 ，计 算单位 面积 滤纸 的重 量 g ／ d m ；⑦全 部加完 后搅 拌 1 h进 行滤 饼制 作 ，压 缩 时 间 为 3 0 mi n ，压力为 1 ． 0 MP a ；⑧ 压制好 的滤饼 放人烘箱 干燥 ；⑨把烘干的滤饼剪切成大 小约 6 5 ram 3 3 mm 的块 ，称重 W g ；⑩ 测定 实 际剪 切 的滤饼 面积 ，并计 算 出滤饼 中滤 纸 的重 量 W g 。 2 滤饼清洗①配制清洗用的溶液；②将剪切好的滤饼 固定在滤饼清洗装置上；③在一定的温度 、 转速下进行清洗 ；④清洗一定时间后将滤饼从装置中取下送进干燥箱 中干燥一定时间后放入干燥器中 2 0 mi n ；⑤称 重 W 3 g 。 1 ． 4失重 率计算 根据失重率计算公式 失重率 一 [ w 一W。 ／ w 一W ] 1 0 0 ，计算滤饼失重率 。 2 试验结果与讨论 2 ． 1 干燥 时间 的确定 滤饼 制作 的压 力 1 MP a ，压 缩时 间 3 0 mi n ，水 洗条 件 为转 速 1 r ／ s ，洗 涤 时 间 6 0 mi n 。考 察滤 饼 成 型 后 不 同干燥 时 间对滤 饼水洗 失重 率 的影响 。分别 将其 在烘 箱 中进 行 2 O 、3 0 、4 O 、5 0 、6 0 mi n这 5个 时间 点 的 干燥 ，然后 测定 其失 重率来 确定 滤饼 烘干 时间 。 褂 干燥 时间／ mi n 图 2 干 燥 时 间 与 失 重 率 的 关 系 a 干燥 5 0 mi n b 干燥6 0 mi n 图 3不 同干燥时间的滤饼成型样品 从 图 2可 以看 出，当滤饼 成型 后在 8 0 ℃下干燥 5 0 mi n ，滤饼 的失 重率最 低 ，说 明该 条件 下制 作 的滤 饼 结构 最 紧凑 如 图 3 a ；当再延 迟干燥 时 间 时 ，滤 饼 可能 会 出现 龟 裂 如 图 3 b ，反 而在 水 中 清洗后失重率会上升 。因此滤饼的干燥时间定为 5 0 mi n 。 2 ． 2配 方的选择 结 果 根 据 聚合物 型 钻 井 液 滤 饼 的性 质 ，选 取 了 6种 不 同 的 清 洗 液 配 方 在 相 同 的 条 件 下 来 进 行 洗 涤 表 1 。 根据 滤饼 的失 重率 以及 清洗 时的现 象来确 定较 佳配 方 。 表 1不 同配方的清洗效果 注1 号配方为水3 ％Hc l 溶液 ；2号配方为水3 Hcl 3 wJ F _ 7 自行合成 的强氧化剂 ；3号配方为水 3 Na C l 0 3 HC I ；4号配方为水5 N a OH；5号配方为水3 WJ F 一 7 5 Na OH；6号配方为水3 WJ F 一 7 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 4卷第 8期 连 洲洋 等 聚合 物型钻井液滤饼的清洗技术研究 通 过 以上试 验结 果与 现象 ，选定 对 聚合 物钻 井液 滤饼 清 洗效 果最 佳 的 5号 配方 来 进行 下 面 的试 验 ； 同时 又对助 氧化 剂 、表 面活 性 剂 、螯 合 剂 和 渗透 剂 进 行 选 择 ，得 出最 终 配 方 为 水 3 ％WJ F 一 7 5 ％ Na OH1 ． 5 Na C 1 O0 ． 0 3 十二烷 基 苯磺 酸钠 0 ． 5 三 聚磷 酸钠 。 2 ． 3滤饼 清洗 工艺参 数 的确定 在 选用 已定 配 方 的 情 况 下 分 别 考 察 清 洗 时 间 5 、1 5 、3 O 、4 5 、6 0 mi n 、转 速 和 温 度 3 0 、4 0 、 5 O 、6 0 、7 0 ℃对清洗效果 的影响 ，以此来确定最佳的清洗工艺参数 ，结果如图 4 ～6 。 锝 l ；豳 { 洗 涤时间／ rai n 图 4清洗时间与失重率关系 图 4表 明 ，在 清 洗 6 0 mi n后 能 将 滤饼 洗 掉 9 7 以上 ，因此 试验 以清 洗 6 0 mi n为 佳 图 5表 明 ，随着 转 速 的增 加 ，失 重率 增加 ，滤 饼 的清洗 效 果 就 越好 ，实验 室 拟 定以转速 l r ／ s 为试验条件 。图 6表明，随 着温度 的升高 ，失重率 基本 上呈 增加 趋 势 。5 0 、6 O ℃时变 化 已经 很小 ，7 0 ℃ 的时 候完 全融 掉无 法称 量 计 算 。 由于 井下 温 度 较高 ，特 别 做 了 1 4 0 ℃ 的 高 温 试 验 ，结 果 表 明其清 洗效 果 基 本 不变 。另 外 ，最 佳 工 艺 的确 定有 利 于对 清 洗所 需 资 源尤 其 是水 资源 的节 约 。 l 0 O 僻9 5 褂 ．；l墨 l1 图 5转速对清洗效果 的影响 图 6 温 度对清洗效果的影响 2 ． 4清洗 液对 泥浆 损害后 岩 心渗透 率 的影 响评价 从表 2中可看出清洗液可提高岩心的渗透率。污染后岩心渗透率改善值达 6 6 ． 7 o N，说 明清洗液对 聚合物 钻井 液滤饼 有较 好 的清洗 作用 。 表 2清 洗 液 对 泥 浆 损 害 后 岩 心 渗 透 率 的影 响 2 ． 5 清 洗机 理 根据滤饼 中聚合物含有较多的酸性基团特点，创造性地研发出碱性氧化型清洗剂 用强碱破坏聚合 物中有交联倾 向的有 机基 团，使 这些 聚合 物不 能进一 步生成 更大 分子 的交联 聚合 物；用 强氧化 剂 WJ F 一 7 破坏滤饼中的聚合物的主链骨架 ，使高分子物质在强氧化剂 的作用下发生高分子链的断链反 应 ，生成 分子 量较 小 的低聚 物或 高分 子齐 聚物 ，甚 至小分 子 的有机 物 。 下转 第 1 1 6页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 * 油气田开发工程 2 0 1 2 年 8月 3 关于固井软件未来发展方向的几点认识 着 眼于提 高 固井质量 及 降低 固井成本 这一 长远 目标 ，笔者认 为还 需要 加强 固井 工程信 息技术 的针 对 性研 究 ，重点 在 以下方 面做好 固井 软件 的完 善工作 。 1 针对 水平 井 、大位移 井 、热采井 、小 井 眼井 及深 井超 深 井 等特 殊 井 固井 工程 理 论 与技 术 开展 系 统 深入 的研 究 ，优 化 与完善 特殊 井 固井 设 计 与分 析 技 术 ， 以满 足现 场 特 殊 井 固井 施 工设 计 与 分 析 的需 求 。 2 加 强注 水泥 过程动 态模 拟与 仿真技 术研 究 ，以便 现场 固井施 工 人员 全 面 、直 观地 了解 固井 施 工 情况 。 3 深入开展固井参数采集技术、传输技术及控制技术研究，开发融固井施工参数实时采集 、实时 监测与实时控制等功能于一体的固井施工实时监测与控制系统 。 4 加 强 固井 施工 分析评 价技 术研 究 ，建 立 固井施 工 分析 评价 专 家 系统 ，实 现专 家 知 识 与经 验 的共 享 ，为 固井 施工设 计 与施工 提供 有力 支撑 。 [ 参考文献] E 1 3黄志强 ．定 向井下套管摩阻数值计算 及其应用 E J 3．石油地质与工程 ，2 0 0 9 ，2 3 4 7 9 ～8 1 ． [ 2 3黄志强 ． S QL S e r v e r 在固井数据管理 中的应用 E J ]．长江大学学报 自然科学版 ，2 0 0 9 ，6 1 7 2 7 4 E 3 ]黄志强 ．注水 泥动态过程研究与计算机模拟 E J 3．特种油气藏 ，2 0 0 9 ，1 6 3 9 2 9 4 ，9 8 ． [ 编辑] 萧雨 上接 第 1 0 9页 3结 论 1 滤饼干燥时间过短及过长都会造成结构的不紧凑 ，所以最终干燥时间定为 5 0 rai n 。 2 随着 清洗 时间增 加 ，滤饼失 重率 也增 高 ，6 0 mi n的失重率 达到 9 7 ． 9 6 。 3 随着 转速 的增加 ，滤饼 的清洗效 果越好 ，l r ／ s 为最 佳试 验转 速 。 4 随着 温度 的升 高 ，失 重率先 增加 后 降低 ，5 0 h C时失重 率达 到 9 7 ． 9 6 。 5 该清 洗液 可 以使污 染后 岩心渗 透率 改善值 达 6 6 ． 7 0 。 国 内石 油技 术公 司在实 际应 用 中大多采 用有 机乳化 液或 酸洗方 式来 完成 对滤饼 的清除 。 目前 国内外 对清洗剂 解堵剂的清洗机理研究还不够充分 ，没有依靠现有的先进分析测试技术对清洗机理作深入 探 讨 ，从而 使清 洗剂 的研 发处于 一种依 靠 经验和 文献 的简单 模仿状 态 ，对现 有 的清洗 剂类 型没 有太 大的 技术 革新 。现 在 ，越 来越 多 的实践证 明 了酸洗 的局 限性 。因此 ，开发 新型 的清洗 剂 ，研究 清洗 机理 ，以 提高 滤饼 的清 除效率 ，已成为 一种 迫切需 求 。 [ 参考文献] E 1 3李伟翰 ，颜红侠 ， 王世英 ，等 ．近井地带解堵技术研究进展 E J 3．油 田化学 ，2 0 0 5 ， 2 2 4 3 8 1 3 8 4 ． E 2 3苏春霞，孙立群 ，彭丽英 ．多功能解堵剂 AC M一 1的研究与应用 [ J ]．钻采工艺，2 0 0 1 ， 2 4 2 5 3 5 4 ． [ 3 3杨建华 ， 王和琴 ． J D J l化学解堵剂的研究及在濮城 油田的应用 E J ]．油气采收率技术 ，2 0 0 0 ， 7 2 5 2 5 4 ． E 4 3吴梅芬 ， 薛静 ，陈晓楼 ． DMH 化学冲洗液简介 [ J ]．钻井液与完井液，1 9 9 2 ，9 5 5 9 6 2 ． E 5 3李淑廉 ，孙 天锡 ． J HNC泥饼强度冲刷仪 E J ]．钻井液与完井液 ，1 9 9 3 ， 1 0 4 6 3 6 7 ． [ 6 ]陈渊 ．新 生态二氧化氯复合解堵技术在河南油田的应用 口]．石油钻探技术，2 0 0 5 ，3 3 6 5 1 ～5 3 ． [ 编辑] 萧雨 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m