现场废弃油基钻井液的优化研究.pdf

第 2 9卷 第 3期 2 0 1 2年5月 钻井液与完井液 DRI LLI NG FLUI D COM PLETI oN FLUI D 、 ， o 1 ． 29 NO． 3 M a y 2 01 2 【 理论研究与应用技术 】 现场废弃油基钻井液的优化研究 梁文利 中国石化江汉石油管理局钻井二公司，湖北潜江 梁文利 ． 现场废弃油 基钻 井液 的优化研究 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 2 ，2 9 3 9 1 2 ． 摘要针对新疆油田完钻废弃的油基钻井液进行了室内优化研究，将密度为 1 ．2 3 g ／ c m3 的钻井液优化成密度 为 2 ． 3 g ／ c m 的钻井液。通过进行配方优化实验发现 随着白油比例的增大，流动性有所好转 ； 添加辅助乳化剂之 后，黏度明显增大，流变性变差； 稀释剂与优化体系不配伍，破坏体系的沉降稳定性； 最终优选出最佳优化配方为 3 3 ％ 井浆 6 7 ％ 白油 5 ％ 主乳化 剂 十 4 ％ 润湿 剂 3 ％MOT E X 0 ． 5 ％ 流 型调 节剂 十重晶石 密度 为 2 - 3 g ／ c 1 ，该 钻井液流变性良好，滤失量低，乳状液稳定，具有 良好的抗钻屑和地层水污染能力，抗温达到 2 0 0 o C，能够满足 高温高压井以及复杂井段的钻井技术要求。 关键词 油基钻井液 ； 废弃钻井液 ； 钻井液配方 ； 重复利用 中图分类号 T E 2 5 4 ． 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 1 2 0 3 ． 0 0 0 9 0 4 油包水乳化钻井液 由于具有 良好的润滑性 、抑 制性能 、稳定井壁性能和油层保护性能，已经在大 斜度井 、水平井等复杂井中成功使用 ，起到了决定 性的作用。但油基钻井液成本 比较高 ，对环境污染 也 比较严重，因此对老浆进行优化并重复使用 ，显 得尤为重要。本文对 P 1 0 5 井完钻废弃的油 基钻井 液进行了配方优化研究。 1 原来井场油基钻井液性能评价 对 P 1 0 5 井完钻废弃油基钻井液进行性能评价 ， 结果见表 1 。由表 1 可知 ，该钻井液在密度为 1 ． 2 3 g ／ c m 时 ，塑性 黏度高 达 7 0 mP a S以上 ，说 明已 经有大量固相侵入钻井液中。通过 固相含量测定仪 测得 ，该钻井液固相、水相、油相体积比分别为 4 8 ％、 1 6 ％、 3 6 ％， 油水 比为 7 3 。从表 1 还可看出， 该钻井液低剪切速率黏度较大 ，破乳 电压较稳定 ， 高温高压滤失量稍微偏大。 该钻井液原始配方如下。 8 0 ％5 白油 2 0 ％水 2 0 ％C a c l ， 溶液 4 ％ 主 乳化剂 3 ％辅乳化剂 2 ％ 润湿剂 3 ％MOT E X 3 ％ 有机土 2 ％ 石灰 重晶石 密度为 1 ． 2 g ／ c m 表 1 井场油基钻井液性能评价 注 热滚条件为 1 6 0 o C、1 6 h； 测试温度为 5 0℃ ； 钻井 液密度为 1 ． 2 3 g ／ c m 。 2 废弃油基钻井液的性能优化 莫北地区深井具有高温高压的特点 ，并存在大 段的泥岩 ，井壁不稳定 ，容易发生井塌 、掉块 卡钻 等井下复杂情况。为满足该地区钻井要求 ，需研制 出一种能抗 1 6 0℃以上高温、密度高达 2 -3 g ／ c m 的油基钻井液 ，要求其流动性好 、破乳 电压不低于 4 0 0 V、高温高压滤失量不大 于 1 5 mL、沉降稳定 性好 、 具有 良好的带砂能力。因此对上述密度为 1 ． 2 3 g ／ c m 的油基钻井液进行 了优化研究 。 2 ． 1 井浆与白油的配比对钻井液性能的影响 在现场使用之前，应先用离心机对油基钻井液 中的固相进行清除，尽最大程度地降低有害固相。 第一作者简介 梁文利， 工程师， 1 9 7 9年生， 毕业于长江大学油气田开发工程专业， 现从事钻井现场技术管理工作。地址 湖北省潜江市向阳江汉油田钻井二公司 ； 邮政编码4 3 3 1 2 3；电话 1 5 8 2 6 5 6 8 8 7 8； E ． ma i l n ij i a n g 2 0 0 7 1 6 3 ． c o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m l 0 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 2年 5月 由于室内实验设备限制，现直接对原井浆进行性能 优化。向取 自现场的钻井液中加入不同浓度的白油 ， 并且添加主乳化剂、辅乳化剂、润湿剂和降滤失剂 ， 用重晶石加重到密度为 2 - 3 g ／ c m ， 测定钻井液性能 ， 结果见表 2 。从表 2可以看 出 随着 白油 比例 的增 加， 黏度逐渐降低； 由于钻井液密度高， 固相含量高， 流动性 比较差。表 2中钻井液配方如下 。 l 井浆 3 0 ％ 白油 3 ％ 主乳化剂 2 ％辅 乳 化剂 1 ％ 润湿剂 3 ％MO T E X 2 井 浆 3 0 ％ 白油 4 ％ 主乳化剂 2 ％辅 乳 化剂 1 ％ 润湿剂 3 ％MO T E X 3 井 浆 5 0 ％ 白油 3 ％ 主乳化剂 2 ％辅 乳 化剂 1 ％ 润湿剂 3 ％MOT E X 4 井浆 5 0 ％ 白油 4 ％ 主乳化 剂 2 ％ 辅乳 化剂 1 ％润湿剂 3 ％MOT E X 5 井 浆 7 0 ％ 白油 5 ％ 主乳化剂 2 ％辅 乳 化剂 3 ％润湿剂 3 ％MOT E X 6 井 浆 7 0 ％ 白油 5 ％ 主乳化 剂 2 ％辅 乳 化齐 0 2 ％润湿齐 0 3 ％MOT E X 表 2 不 同井浆白油 比例对钻井液性能的影响 注 热滚条件为 1 6 0℃、1 6 h； 测试温度为 5 O 。 继续增加 白油浓度进行实验 ，结果见表 3 。可 以看 出 调整井浆和白油 比例为 1 2后 ，流动性有 所好转，因此将井浆和白油比例确定为 1 2； 加辅 助乳化剂之后 ，黏度明显增大，流变性变差 ，破乳 电压均比较低 ，因此在以后的配方优选中，不加入 辅助乳化剂 ； 随着稀释剂加量的增加，黏度大大降 低 ，尤其是动切力明显下降，其 中后 4个配方重 晶 石均 出现不同程度的沉降 ，说 明稀释剂加量应该降 低。表 3中钻井液配方如下。 7 5 0 ％井 浆 5 0 ％ 白油 5 ％ 主乳 化 剂 4 ％ 辅乳化剂 2 ％ 润湿剂 3 ％MO T E X 8 3 3 ％井 浆 6 7 ％ 白油 5 ％ 主 乳 化 剂 4 ％ 辅乳化剂 2 ％润湿剂 3 ％MO T E X 9 5 0 ％ 井 浆 5 0 ％ 白油 5 ％ 主乳 化 剂 3 ％ 润湿剂 3 ％M0T E x 7 ％稀释剂 1 0 5 0 ％ 井浆 5 0 ％ 白油 5 ％ 主乳 化剂 3 ％ 润湿剂 3 ％MOT E X 5 ％稀释剂 1 1 3 3 ％井 浆 6 7 ％ 白油 5 ％ 主乳 化剂 2 ％ 润湿剂 3 ％MOT E X 3 ％稀释剂 1 2 3 3 ％井浆 6 7 ％ 白油 6 ％ 主乳化剂 2 ％ 润湿剂 3 ％MO T E x 3 ％ 稀释剂 1 3 3 3 ％井浆 6 7 ％ 白油 5 ％ 主乳化剂 2 ％ 润湿剂 3 ％M0T E x 5 ％稀释剂 1 4 3 3 ％井浆 6 7 ％ 白油 6 ％ 主乳化剂 2 ％ 润湿剂 3 ％M0 T E X 5 ％ 稀释剂 表 3 不同井浆白油比例对钻井液性能的影响 注 热滚 条件 为 1 6 0℃、1 6 h； 7 配方 热滚 后 3 0 o、 2 1 0 0读数分别为 3 0 0 、1 9 4 、1 5 1和 1 1 0； 测试 温度为 5 0℃ ； 滚后有沉降现象。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 9卷 第 3期 梁文利 现场废弃油基钻井液的优化研究 2 ． 2 废弃 油基钻井液 性能的优 化 为了优化钻井液的沉降稳定性和电稳定性 ，考 察了润湿剂加量对体系电稳定性的影响，并降低了 稀释剂加量 ，实验结果见表 4 。 表 4 油基钻井液性 能的优化 注 热滚条件为 1 6 0℃、1 6 h； 测试温度为 5 0 ； 滚 后有沉降现象。 表 4中钻井液配方如下 。 1 5 3 3 ％井浆 6 7 ％ 白油 5 ％ 主乳化剂 2 ％ 润湿剂 3 ％M0 T E x l ％稀释剂 1 6 3 3 ％井 浆 6 7 ％ 白油 5 ％ 主乳化剂 4 ％ 润湿剂 3 ％MO T E x 1 ％稀释剂 1 7 3 3 ％ 井浆 6 7 ％ 白油 5 ％主乳化剂 2 ％ 润湿剂 3 ％MO T E x 0 ． 5 ％稀释剂 1 8 3 3 ％ 井浆 6 7 ％ 白油 5 ％主乳化剂 2 ％ 润湿剂 3 ％M0 T E x 1 ． 5 ％稀释剂 1 9 5 0 ％ 井浆 5 0 ％ 白油 5 ％主乳化 剂 4 ％ 润湿剂 3 ％MOT E X 2 0 3 3 ％ 井浆 6 7 ％ 白油 5 ％ 主乳化 剂 4 ％ 润湿剂 3 ％MOT E X 2 1 5 0 ％ 井浆 5 0 ％ 白油 5 ％ 主乳化 剂 4 ％ 润 3 ％M0T E x 0 ． 2 5 ％ 稀释剂 2 2 3 3 ％ 井浆 6 7 ％ 白油 5 ％ 主乳 化剂 4 ％ 润 3 ％MO T E X 0 ． 2 5 ％稀释剂 从表 4 可以看出 固定井浆与白油比例为 1 2 ， 再加人适宜的乳化剂 、润湿剂和降滤失剂、稀释剂 ， 钻井液流变性和破乳电压都比较稳定 ； 加入少量的 稀释剂都能降低切力 ，但是滚后都有不 同程度的沉 降，说明稀释剂与优化体系不配伍，破坏体系的沉 降稳定性 ，决定在 以后的优化实验中，不加或者少 加入稀释剂 。 进一步的优化实验结果见表 5 。从表 5可以看 出 通过加入乳化剂 、 润湿剂 、 MOT E X、 流型调节剂 ， 高密度油基钻井液的流动性和稳定性以及滤失量均 达到理想的效果 ； 为了进一步验证辅乳化剂和稀释 剂对优化体系的影响 ， 做了 2 3 配方实验 ， 结果表明， 加入乳化剂和稀释剂之后体系的破乳电压降低，而 且失水也 比较大 ，所 以在最后 的优化配方 中，没有 加辅乳化剂和稀释剂 。因此将优化配方确定为 2 5 。 2 3 3 3 ％井 浆 6 7 ％ 白油 6 ％ 主乳化剂 4 ％ 润湿剂 3 ％MO T E X 2 4 3 3 ％井 浆 6 7 ％ 白油 5 ％ 主乳化剂 4 ％ 润湿剂 1 ％辅乳化剂 3 ％MO T E X 1 ％ 稀释剂 2 5 3 3 ％井 浆 6 7 ％ 白油 5 ％ 主乳化剂 4 ％ 润湿剂 3 ％MO T E X 0 ． 5 ％流型调节剂 2 6 3 3 ％ 井浆 6 7 ％ 白油 5 ％ 主乳化剂 4 ％ 润湿剂 3 ％M0T E X 1 ％ 流型调节剂 表 5 油基钻 井液性能的优化 注 热滚条件为 1 6 0 、1 6 h； 测试温度为 5 0℃。 3 优化后油基钻井液综合性能评价 优化后油基钻井液的抗污染能力和抗温能力评 价结果见表 6 、表 7和表 8 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m l 2 钻 井 液 与 完 并 液 2 0 1 2年 5月 表 6 优化后钻井液的抗钻屑污染性能评价 注 热滚条件为 1 6 0℃、1 6 h； 测试温度为 5 0℃。 由表 6可知 ，随着钻屑加量 的增加 ，黏度、滤 失量逐渐增加 ，破乳电压降低。由于钻井液密度高 达 2 - 3 g ／ c m ，再向钻井液 中加钻屑 ，固相含量增加 ， 钻屑吸附乳化剂和润湿剂等 ，降低 了他们在钻井液 中的有效含量 ，使钻井液性能发生变化 。因此在现 场生产 中，遇到黏度和稳定性严重变化时 ，可以考 虑加入乳化剂和润湿剂。综合来看 ， 钻屑侵入之后 ， 钻井液性能比较稳定，能够满足现场钻井要求 [1- 3] o 表 7 优化后钻井液抗地层水污染性能评价 注 热滚条件为 1 6 0℃、1 6 h； 测试 温度 为 5 0 。 由表 7 可知 ，随着地层水 的侵入 ，钻井液黏度 逐渐增加，破乳电压逐渐降低，但滤失量是先逐渐 降低 ， 在地层水侵入太多的时候， 滤失量还是增加。 这是 因为水相增加 ，黏度增加 ； 然而水分散在油相 中，分散的水珠具有堵孔作用 ，降低了滤失量 ，当 侵入过量 的水时 ，由于乳化剂和润湿剂加量一定 ， 不能将侵入的水完全乳化时，使钻井液液面上有少 量的 自由水出现 ， 自由水增加 ， 就会增加滤失量 [ 4 - 6 ] 。 表 8 优化后钻 井液抗污染性能评价 测试温度为 5 0℃ 从表 8 可 以看 出 随着热滚温度升高 ，黏度逐 渐降低，破乳电压逐渐降低，滤失量逐渐增加 ； 综 合来看 ，钻井液性能比较稳定 ，在 2 0 0℃老化之后 的性能能够达到钻井技术要求。 4 结论 对现场密度为 1 ． 2 3 g ／ c m 的废弃油基钻井液进 行 了优化。通过对白油比例 ，以及乳化剂 、润湿剂 、 降滤失剂和流型调节剂配伍性及加量的研究 ，最后 确定了密度为 2 ． 3 g ／ c m 的油基钻井液优化配方 。 参 考 文 献 [ 1 ] 李春霞，黄进军，徐英 ． 一种新型高温稳定的油基钻井 液润湿反转剂 [ J ] ． 西南石油学院学报，2 0 0 2 ，2 4 5 21 2 3． [ 2 ] 蓝强 ，苏长明，刘伟荣，等 ． 乳液和乳化技术及其在钻 井液完井液中的应用 [ J ] _ 钻井液与完井液，2 0 0 6 ，2 3 2 6 1 ． 6 7 ． [ 3 ] 高海洋，黄进军 ，崔茂荣，等 ． 高温下乳状液稳定性的 评价方法 [ J ] ． 西南石油学院学报，2 0 0 1 ，2 3 4 5 7 ． 5 8． [ 4 ] Mi l l e r ，J e f f r e y J ． Me t a l l i c s o a p s o f mo d i fie d t a l l o i l a c i d s [ P ] ． Un i t e d S t a t e s P a t e n t 7 5 3 4 7 4 6 ，2 0 1 0 ． [ 5 ] Ar v i n d P a t e l ，S y e d Al i ． Ne w Op p o r t u n i t i e s f o r t h e d r i l l i n g I n d u s t r y T h r o u g h I n n o v a t i v e E mu l s i fi e r C h e mi s t r y [ R] ． S PE 8 0 2 4 7，2 0 0 3 ． [ 6 ] Gr e e n ，H e a d l e y ，S c o t t ，e t a 1 ． Mi n i mi z i n g F o r ma t i o n Da m a g e w i t h a Re v e r s i bl e I n v e r t Em u l s i o n Dr i l l I n F l u i d [ R ] ． S P E 7 2 2 8 3 ， 2 0 0 2 ． 收稿 日期2 0 1 1 ． 1 1 - 1 7 ；HG F 1 2 0 3 W4 ；编辑 汪桂娟 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m