新型改性聚胺聚合物钻井液体系室内研究.pdf

石油天然 气学报 江汉石油学院学嘏 l o 年 8 月第3 2 卷第4 期 J o u r n a l o f Oi l a n d Ga s T c c h n o l o g _J ． ．f I ’ I Au g ． 2 0 1 0 Vo ． 3 2 N o ． 4 新型改性聚胺聚合物钻 井液体 系室 内研究 马雷 辽河 油田 分公司兴隆台采油 厂， 辽宁盘锦1 2 4 0 1 1 韩洪伟 ，李 渊 中原 石油 勘探 局西南工程技术项目管理部， 河南濮阳4 5 7 0 0 1 [ 摘要]通过对聚胺理化性能的比较分析 ，在传 统 的聚合 物钻井液 中加入 UAE聚胺进行 抑制性 改性，建 立 了聚胺 聚合物钻井液体系，并对该体 系进行 了常规 性能评价 。研 究表 明，经过 聚胺优 化改进 后的聚合 物钻井液体 系具有更加优 良的抑 制性 能和 更好 的流变性 能和抗 污染性 能，生物毒 性低、生物 降解 性好 ， 适宜于在 高水敏 、高造浆及高压和 易污染地层使用。 [ 关键词]钻 井液；流变性 ；聚胺 聚合 物；钻井液 ；渗流力学；地层压力 [ 中图分类 号]T E 2 5 4 ． 1 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 0～ 9 7 5 2 2 0 1 0 O 4 0 3 3 6 0 3 聚胺 水基 钻井液 P o l y a mi n e D r i l l i n g F l u i d 是 为 了满 足环保 需 要 而研 制 的一类 可 以替代 油 基钻 井 液 的新 型钻井 液体 系 。国外 对 聚胺 水基 钻井液 的室 内研 究 和工艺 技 术方 面取 得 的重 要 进 展 ，包括 其 性 能特点 、井壁 稳定机 理 、组 成及处 理剂作 用 、抑制性 评价方 法 和现场应 用效 果 。为此 ，笔者 主要对 室内研制 的一种 强抑 制聚胺钻 井液 体系进 行性 能评价 。 1 强抑制聚胺钻井液体 系的配方 强抑 制聚胺钻 井液体 系 的配方为 淡 水 0 ． 2 ％Na OH0 ． 2 Na C O。 2 ． 0 ％抑 制 剂 UAE 0 ． 4 P F VI S增粘剂2 ． 0 降滤失剂 P A c0 ． 4 9 ／ 5 包被剂 C P AM2 ． 0 ％润滑剂 HL B 8 K C I ，用重晶石加 重 到 1 ． 2 5 g ／ c m。 。 2 聚胺钻井液体 系评价 2 ． 1聚 胺 钻 井 液 流 变 性 能 评 价 低 剪切 速 率粘度 为了提 高 井 眼 净 化 能 力 ，防 止钻 屑 沉 降 或 者 向井 壁 靠 拢 ，粘 附在 井 壁 上 ，有 必 要 进 行 低 剪 切 速率下 粘 度 的测 定 。从 图 1可 以 看 出 钻 井 液 体 系 热 滚 后 的低 剪 切 速率 粘 度 较 高 并 且 在 热 滚 后 仍 保 持较 高 的值 ，能 够 满 足 悬 浮 携 砂 的要求 。 2 ． 2 聚胺 钻井液体 系抗 污染 评价 室 内对 该 体 系 的 抗 污 染 性 能 ．三 号 ＼ 图 1 钻 井液体 系滚前滚后在低剪切速率下的粘 度 [ 收稿 日期]2 0 1 O一0 51 7 [ 作者简介]马雷 1 9 7 4 一 ，男 ，1 9 9 8 年大学毕业 ，工程师，现主要从事石油工程方面的技术与管理工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 2卷第 4期 马 雷等 新型改性聚胺聚合物钻井液体系室内研究 3 3 7 进 行 了评 价 ，评 价 内容主要 包括抗 无机 盐污 染 以及 抗劣 质土 污染等 内容 。 2 ． 2 ． 1 抗 N a C I 污染评 价 从表 1 试验 数据 中可 以看 出 ，随 Na C 1 加量 的增 加 ，聚胺 钻井 液体 系 的表 观粘 度 、动切 应 力 以及滤 失量 均变 化不大 。这 表明钻 井液体 系有很 好 的抗 Na C 1 污染 的能 力 。 表 1抗 N a C i 污染能力评价 Na C 加 量 试验 条件 表观粘度 ／ mP aS 塑性粘度 ／ mPaS 动切应力 中6 ／ 中3 ／ Pa A P I 失水 ／ m1 滚前 滚 后 滚前 滚 后 滚前 滚 后 1 7 1 4 ． 5 1 8 1 7 2 O 2 0 3 ． 8 4 ． O 4 ． 8 注 热滚条件 l 2 0 ℃X1 6 h 。 2 ． 2 ． 2抗 C a C I 2污染评 价 从 表 2试 验数 据 中可 以看 出 ，随 C a C I 加 量 的增加 ，聚胺 钻井液 体系 的表 观粘度 、动切应 力 以及 滤 失量均 变化不 大 。这表 明钻井液 体 系有很好 的抗 C a 抖侵污 染 的能力 。 表 2抗 Ca C I 污 染 能 力 评 价 c c 1 2 加量 试验条件 ／ ％ 表观粘度 ／ mPaS 塑性粘度 ／ mPaS 动切应力 6 ／ 3 ／ Pa AP I 失水 ／ mI 滚前 滚后 滚前 滚 后 滚前 滚 后 3 7 3 3 ．5 4 4 3 8 ．5 44 3 9 1 7 1 4 ． 5 2 O 1 9 ． 5 2 O 2 O 注 热 滚 条 件 1 2 0 X 1 6 h。 2 ． 2 ． 3抗 钻屑污 染评 价 室内将柯克亚油田钻屑烘干后粉碎 ，过 1 0 0目筛 网，然后添加到聚胺钻井液体系中，在一定条件下 老化后 考察 前后性 能变化 情况来 判 断聚胺 钻井 液体 系的抗钻 屑污 染能 力 ，试验 结 果见 表 3 。从表 3试 验 数据可以看出，随其其加量的增加，钻井液体系的表观粘度、动切应力 的变化不大 ，滤失量也变化很 小 。这 表 明钻井 液体系有 很好 的抗 劣质土 污染 的能力 。 表 3抗 钻 屑 侵 能 力 评价 钻屑 量 试验条件 ／ 表观粘度 ／ mPaS 塑性粘度 ／ mPaS 动切应力 中6 ／ 西3 ／ Pa AP I 失 水 ／ ml 滚前 滚 后 滚前 滚后 滚前 滚 后 滚前 滚 后 注热滚条件 1 2 O ℃X1 6 h 。 5 5 5 5 5 “M 孔 船 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 0年 8月 2 ． 3聚胺钻 井液体 系抗 温性 能评价 通 过测 定聚胺 钻井液 在不 同温 度热滚 后性 能变化 来考察 其抗温 能力 ，老 化 时间 为 1 6 h ，试 验结 果显 示聚胺 钻井液 具有 良好 的抗温 能力 ，在 1 4 0 ℃以下 聚胺体 系的各 项性能 基本无 变化 。 2 ． 4聚胺钻 井液体 系的润滑性 能评 价 使 用极压 润滑仪 测 得 强 抑 制 性 聚 胺 钻 井 液 体 系 的 摩 阻 系数 为 0 ． 0 9 ，而 油 基钻 井 液 的摩 阻 系数 为 0 ． O 3 ～O ． 0 9 、油包水 钻井 液 的摩 阻 系数为 0 ． 1 0 、水基 钻 井 液 的摩 阻系 数 为 0 ． 2 0 ～0 ． 4 0 。聚胺 钻 井液 井 液的摩阻系数很接近油基钻井液 ，表明该体系具有 良好的润滑性 。 2 ． 5 聚 胺钻 井液体 系降解 性测试 试验 采用 B O D ／ C OD法来 确定钻 井液 的生物 降解性 l l 。试验 仪器 为 J HR 一 1 节 能 C O D恒 温加热器 和 L RH～ 1 5 0 B生 化培养 箱 。试验用 试剂均 按 国家环保 局 水 和废水 监测 分析 方法 中有关 章节要 求配 制 。 称取 适量 的样 品 ，在烧 杯 中加二 次蒸馏 水溶解 ，并定 量转移 至容 量瓶 中 ，然后 根据测 试情 况 ，将 配 制 的样 品 溶 液 稀 释 到所 要 求 的 浓 度 。取 样 2 0 ． 0 0 ml ，加 人 0 ． 2 5 0 0 mo l ／ I 的 K C r 溶 液 1 0 ． 0 0 ml ， 0 ． 2 5 0 0 mo l ／ L的 H。 S O 一 A g S O 溶 液 3 0 ml 、硫酸汞 0 ． 4 g ，用 J HR 一 1 节 能 C OD恒温加 热器 加热 回流 2 h 后 滴定 ，同时做 空 白试 验 。B OD 5的测 定按 国家环保 局 水和废 水监测 分析 方法 中 的要求 进行 。稀 释 水 由加人 1 O 地表 水 的蒸 馏水 组成 ，并按要 求加人 无机 营养物 质 。取适 量地 表水 ，加人 无机 营养 物 质 ， 每 天加人 少量试 验物 质 ，在 3 0 ℃温 度 下 曝气 。测 得 YB O D5 ／ C O D 比值 为 2 8 ． 7 ，表 明该 钻井 液 体 系 降解 容易 。 2 ． 6 聚胺 钻井 液体 系毒性 测试 1 试 验原 理试验 以 G B ／ T1 5 5 4 1 1 9 9 5 水质 一 急 性 生物 毒 性一 发 光 细 菌法 为基 础 ，参 照 美 国 糠 虾生物试 验 法 ；试 验 采 用 显 微 毒 性 试 验 发 光 细 菌 法 进 行 测 试 ] 。借 助 发 光 细 菌 活 体 细 胞 内 的 AT P、荧 光素和 荧光酶 等 发光要素 发 出生 物冷 光的强 弱来判 断 。 2 试验 方法 在 1 份钻 井液 或添加 剂 中加入 9份 自来 水 ，强力 搅 拌 3 0 mi n后 沉 淀 6 0 mi n ，这 时 就 分成 液相 、悬浮 相和 固相 3 层 ，取 上面清 液并稀 释成不 同浓 度 ，分 别接人 一定 量的 发光细菌 。利用 灵敏 光 度计 生物毒 性 测 试 仪 进行 钻 井 液 对 发 光 细 菌 光 强 影 响 的测 定 。 当光 强 减 弱 5 0 相对 于 3 Na C I 溶液 时 的浓度 即为该 钻井液 体系 或添加 剂 的 E C S 0 值 mg ／ L 。 3 试验试验测得 E C 5 O值为 2 0 1 3 6，表明该钻井液体系无毒 。 3 结 论 1 聚胺 聚合 物钻 井液 具有 良好 的抑 制 性 能 ，有 利于 在 高造 浆 、高 水 敏 和需 要 强 抑 制 的地 层 使 用 ， 聚胺 的加入不 仅没 有对原 有聚合 物钻井 液流 变性 、滤失性 等性能 构成不 良的影响 ，而且有 利 于改善 聚合 物钻 井液 的性能 。 2 聚胺 聚合 物钻 井液具 有较好 的抗 污染 性 能 ，在使 用 聚胺 的情 况 下 ，体 系在 受 到海 水 、黏 土 和地 层水 污染 的情 况下 ，体 系性能 影响不 大 ，显 示具 有 良好 的抗污染 能力 。 3 聚胺 聚合 物钻井 液除 具有优 异 的抑 制性 、润滑性 ，还具 有生 物毒性 低 、生物 降解 性好 等特 点 。 [ 参 考文献 ] [ 1 ]何远信 ．国内外泥浆材料的现状及发展趋势 E J ]．探矿_ 【 程 ，2 0 0 1， 5 4 7 ～4 9 ． [ 2 ]杨学涵 ．合成基泥浆 的发展与应用 [ J ]．石油钻探技术 ，1 9 9 6 ，2 4 4 5 5 5 8 ． E 3 ]P a t e l A， S t a ma t a k i s E，D a v i s E ． Hi g h p e r f o r ma n c e wa t e r b a s e d d r i l l i n g mu d a n d me t h o d o f u s e E P ]． us o 1 5 5 1 5 7 2 0 0 3 ． E 4 ]罗跃 ，王志龙 ．合成基钻井液技术研究进展 [ J ]．湖北化工 ，1 9 9 9 ，1 4 2 9 ～1 0 ． [ 5 3肖稳发 ，向兴金 ．合成基钻井液体 系的室 内研究 E J ]．钻采工艺 ，2 0 0 0 ，2 3 3 7 8 ～8 1 ． [ 编辑] 苏开科 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m