新型无害化“双保一优”钻井液实验研究.pdf

- 1 2 2 钻 采 工 艺 DRⅡ工I NG ＆ P RODUCT I O N TE CHN0I J 0GY 2 0 0 8年 1 1月 N0 v ．2 0 o 8 新型无害化“ 双保一优“ 钻井液实验研究 黎明， 张钦文， 周梅 巴州畅想应用化学技术有限公 司 黎 明等．新型无害化“ 双保一优” 钻井液实验研究． 钻采工艺， 2 0 0 8 ， 3 1 6 1 2 21 2 4 摘要为满足不断强化的环境保护对钻井液的需求， 在总结过去已成功应用多年的无害化“ 双保一优” 钻井 液基础之上， 针对新疆各勘探区域的地质工程情况， 用优选的各种钻井液添加剂， 进行钻井液体系配套试验， 从而 优选 出适用于新疆各勘探 区域不 同地质条件 的最佳钻 井液体 系标 准配方。它既 能较 好地 满足环境 保护和油 气层 保护要求， 又能较好地满足提高机械钻速， 是一套值得在现场推广应用的优质钻井液体系。 关键词 油气层保 护；钻井液；密度 ；温度 中图分类号 T E 2 5 4 ． 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 6 7 6 8 X 2 0 0 8 0 60 1 2 20 3 努力实现钻井液地质工程要求 ， 并力求更进一 步地满足对环境和油气层的保护， 一直是钻井液的 重点之一。不但要满足对环境和油气层的保护， 而 且还应满足能提高钻井速度， 尤其是满足提高机械 钻速， 即“ 双保一优” 。“ 双保” 保护环境和保护 油气层； “ 一优” 优快钻进， 这更是 目 前钻井液 工作的重中之重。 一 、实验 目的及技术路线 通过室内试验 ， 找出数套适合于新疆各勘探 区 域的无害化“ 双保一优” 钻井液体系及配方， 具体要 求如下 1 处理剂质量优良稳定， 钻井液配方单一， 性 能优良， 现场可操作性强。 2 能充分满足各种地质和工程要求， 确保井 下安全 。 3 钻井液呈自然色 淡灰或灰褐色 、 无毒无 害和满足环境可接受要求。 4 属强抑制性不可分散 型钻井液体系， 能最 大限度的满足油气层保护和提高机械钻速。 按不同的功 用， 优选 质量优 良稳 定 的无 淡、 浅 色 ， 无毒、 可生物降解， 有利于油气层保护 的各 种钻井液添加剂。 针对新疆各勘探区域的地质工程情况 ， 用优选 的各种钻井液添加剂， 进行钻井液体系配套试验， 从 而优选 出适用于新疆各勘探区域不同地质条件的最 佳钻井液体系标准配方。 二、 实验方法及条件 体系毒性及生物降解性分析 委托分析 ； 岩屑 回收率， 黏土相对膨胀率， 孔隙渗透率恢复实验 委 托分析 。 1 ． 膨润土原浆配制 膨润土 纯碱 自来水 4 0 ． 4 1 0 0 ， 室温条件下 水化时间不少于 1 6 h 。 2 ． 钻井液配制 取膨润土原浆 3 0 0 ml ， 按顺序分别加人烧碱一 大分子乳液一阳离子抑制剂一降滤失剂一防塌降滤 失剂一润滑剂一N a C l K c l 一加重剂一油层保护剂 ， 高搅 1 0 m i n 后装入老化罐， 在实验要求的温度条件 下恒温滚动 1 6 h 。 3 ． 钻井液性能测试 将恒温滚动后的钻井液取 出后高搅 5 m i n ， 于 3 0℃测流变性及其它钻井液常规性能。高温高压 性能测试按 A P I 标准执行。毒性分析 、 生物降解性 分析按国标执行。钻屑回收率、 黏土相对膨胀率、 孔 隙渗透率恢复值按行业标准执行。 三、 结果及讨论 一、 皇 目 木 ‘ p lJ 匕 1 ． 中低密度钻井液体系 从表 1 、 表 2看到 密度分别为 1 ． 2 0 、 1 ． 2 5 、 1 ． 5 0 g ／ c m 的新型无害 收稿 日期 2 0 0 8 0 4 0 2； 修回 日期 2 0 0 81 0 2 1 作者简介 黎明 1 9 6 1一， 高级工程师， 1 9 8 2年毕业于西南石油大学油田化学专业， 罗平亚院士博士研究 生 在读 ， 研究方向 钻井工程。 地址 8 4 1 0 0 0 新疆库尔勒市经济技术开发 区安东路 1 6号 ， 电话 0 9 9 6 6 7 8 1 8 8 8， Em a i l l i mi n g 3 8 8 8 y a h o o ． C O rn 第 3 1 卷第 6期 Vo 1 ． 31 No ． 6 钻 采 工 艺 D R I I 』 L I N G＆ P 1 t 0 D U C T 1 0 N T E C H N 0 L 0 G Y l 2 3 化“ 双保一优” 钻井液体系各项性能参数指标， 在经 1 0 0 oC 恒滚后， 其钻井液性能优良， 能满足现场安全 施工要求。 密度 1 ． 5 0 g ／ e m 的新型无害化“ 双保一优” 钻井 液体系分别经 1 2 0 o C 和 1 5 0 o C 高温恒滚后， 其各项 钻井液性能指标优 良， 也能充分满足井下安全需要。 使用 C X一 1 2 7与 C X一 1 2 9 复配后， 其降失水效 果明显， 尤其是配合高温防塌降失水剂 C X一 5 0 5 后 ， 钻井液流变性和其 H T H P滤饼质量均大有改善。 该钻井液体系具有较强的抗盐污染能力 。 2 ． 中高密度及超高密度钻井液体系 从表 3 、 表 4看到 密度分别为 1 ． 8 5 、 2 ． O 0 、 2 ． 2 0 、 2 ． 3 5 g ／ c m 的新 型无害化“ 双保一优” 钻井液体系均可抗温达 1 5 0 ℃， 抗盐至基本饱和。 可以通过调整各种不同功用的添加剂 的加量 ， 来充分满足井下不同情况对钻井液性能的要求。 3 ． 钻井液毒性、 生物降解性及油气层保护评价 从表 5看到 该套钻井液体系其生化毒性小， 较 易生物降解， 能满足环境可接受要求。C X一 1 3 7 、 C X 一 1 3 9及盐的加入 ， 均可改善钻井液 的岩屑 回收率。 C X一1 3 9 、 C X一1 5 2及 X C的加入 ， 均对钻井液的岩 心渗透率恢复值有所帮助。 表 1 中低密度钻井液体系配方 温度 膨润土 N a 0 H C X一 C X一 C X一 C X一 C X一 C X一 C X一 C X一 C X一 X C X C一 N a C l K C 1 编号 1 4 4 B 1 9 1 1 2 7 1 3 7 5 0 1 1 5 2 1 2 9 1 3 9 5 0 5 I Ⅱ 加重剂 条件 ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ Al 1 o o o C X 1 6 h 3 ． 5 0 ． 1 0 ． 5 一 1 2 2 一 一 一 一 一 A2 1 0 0 o C X 1 6 h 3 0 ． 1 O ． 5 一 0 ． 5 2 2 2 1 ． 5 0 ． 3 一 一 一 A 3 1 5 0 ℃ X1 6 h 3 0 ． 1 0 ． 3 一 O ． 5 2 2 4 ． 5 0 ． 5 2 一 一 按密度 A 4 1 0 o o C X 1 6 h 3 0 ． 1 0 ． 5 一 0 ． 5 2 2 2 3 ． 5 O ． 5 2 2 5 3 要求 A 5 1 2 0 o C X 1 6 h 3 O ． 1 0 ． 3 0 ． 5 2 2 一 4 ． 5 一 一 2 5 3 加入 一 A6 1 0 o o C X 1 6 h 5 O ． 1 0． 5 0． 3 0． 3 一 一 一 一 一 一 一 一 一 A7 1 0 o ℃ X 1 6 h 4 O． 1 O ． 3 O ． 4 3 2 一 一 表2 中低密度钻井液性能参数 P A V P V Y P G 1 0 r『／ l 0 A P I F I ／C a K e H T HP F L ／ C a K e M B T C l 一 编号 K f p H g ／ c m m P a s m P a s P a P a m l ／ m m m l ／ m m g ／ l , m g ／ L A1 1 ． 2 0 4 0 3 2 8 2 ／ 6 7 ／ 0 ． 2 0 ． 0 7 8 3 9 2 8 A 2 1 ． 5 O 6 7 ． 5 5 5 1 2 ． 5 1 ／ 3 5 ／ 0 ． 2 ‘ 2 0 ． 5 ／1 ． 5 9 一 A 3 1 ． 5 0 1 0 5 8 2 2 3 2 ／ 4 2 ． 4 ／ 0 ． 2 l 1 ． 5 ／1 ． 0 0 ． 1 0 5 1 9 一 A 4 1 ． 2 5 4 0 3 5 5 1 ／ 2 2 ． 4 ／ 0 ． 2 1 0． 8 ／ 0 ． 8 0 ． 0 9 9 7 9 一 A 5 1 ． 5 0 ，6 6 5 0 1 6 2 ／ 4 3 ． 6 ／ 0 ． 2 1 2 ． 0 ／ O ． 8 0 ． 1 0 5 1 9 2 3 一1 6 2 2 A6 1 ． 2 0 5 O 3 0 2 O 2． 5 ／ 6 8／ 0． 2 9 一 1 ． 2 0 2 9 2 4 1 ． 5 ／ 3 1 2 ／ 0 ． 5 9 一 表3 中高及超高密度钻井液体系配方 温度 膨润土 N a 0 H C X一 C X一 C X一 C X一 C X一 C X一 C X一 C X一 N a C 1 K C l 编号 1 4 4 B 1 2 7 1 3 7 5 0 1 1 5 2 1 2 9 1 3 9 5 0 5 加重剂 条件 ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ ％ B1 1 0 o o C X 1 6 h 2 ． 5 0 ． 1 O ． 3 O ． 2 2 2 2 ． 5 ● 一 一 B 2 1 2 0 o C X 1 6 h 2 ． 5 0 ． 1 0． 2 1 ． 5 2 2 1 ． 5 一 2 2 5 3 B 3 1 5 0 ℃ X1 6 h 2 ． 5 0 ． 1 O． 4 1 ． 5 2 2 1 ． 5 0 ． 5 2 一 一 B 4 1 5 0 c C1 6 h 2 ． 5 0 ． 1 0 ． 3 0 ． 5 2 4 2 ． 5 0 ． 5 2 按密度 一 一 要求 B 5 1 2 0 o C X 1 6 h 2 ． 5 0 ． 1 2 4 0 ． 5 2 2 5 3 加人 B 6 1 5 0 ℃ 1 6 h 2 ． 5 0． 1 0 ． 2 0 ． 5 2 2 3 ． 5 0 ． 5 2 2 5 3 B 7 1 5 0 ℃ 1 6 h 2 0 ． 1 3 2 ． 5 0 ． 5 2 ． 5 一 一 一 2 5 3 B 8 1 5 0o C X 1 6 h 1 ． 5 0 ． 1 3 3 0 ． 5 2 一 一 2 5 3 一 1 2 4 钻 采 工 艺 DRI LL I NG ＆ P RODUC T I ON T ECHN0l J0GY 2 0 0 8 年 1 1 月 NO V ．2 0 0 8 表4 中高及超高密度钻井液性能参数 P A V P V Y P G 1 0 r／ 1 0 A P I F L ／ C a K e H T H PF I MC a K e MB T 编号 K f p H C l g ／ e l n m P a 8 mP a s P a P a m l ／ m m m l／ m m mg ／ 1 Bl 2 ． 0 0 9 2 ． 5 7 5 l 7 ． 5 1 ． 5 ／ 4 ． 5 5 ． 6 ／ 0 ． 5 l 8 ． 2 ／ 1 ． 0 0． 0 9 8 7 9 2 2 B2 1 ． 8 5 6 0 56 4 1 ． 5 ／6 5 ／0． 2 1 5． 8 ／1 ． 0 9 一 B3 1 ． 8 5 1 2 0 1 00 2 0 2 ／ 6 3． 2 ／ 0． 5 0． 1 3 1 7 9 一 B 4 2 ． 0 0 1 1 0 9 0 2 0 2 ／ 4 3 ． 6 ／ 0 ． 5 1 2 ／ 0 ． 8 9 一 B5 2． 0 0 6 6 6 0 6 2 ／3 2． 6 ／0 ． 3 1 0／ 0． 8 9 一 B 6 1 ． 8 5 7 1 6 4 7 2 ／ 6 2 ． 8 ／ 0 ． 3 9 一 B 7 2 ． 2 O 6 2 5 9 3 1 ／ 2 4 ／ o． 4 1 0 ． 8 ／ 0 ． 7 0 ． 1 0 5 1 9 一 B 8 2 ． 3 5 1 1 5 1 o 0 1 5 2 ／ 3 2 ． 8 ／ 0 ． 3 1 0 ／ 1 ． 0 0 ． 1 0 5 1 9 1 6 1 6 5 7 9 6 表5 钻井液体系生化毒性、 生物降解性分析及油气层保护评价 P b C d C r A s H g E C 5 0 B 0 D C 0 D c r B O D ／ 岩屑回 相对膨 渗透率 编号 毒性 C 0 D c r 生物降 收率 胀率 恢复值 ra g ／ 1 mg ／ 1 m g ／ 1 m g ／ 1 m g ／ 1 m g ／ 1 m g ／ 1 m g ／ 1 解性 ％ ％ ％ ％ A 3 未检出 0 ． 0 1 0 0 ． 0 2 2 0 ． 0 0 9 未检出 41 O 无毒 6 9 0 ． 7 3 5 8 6 1 9 ． 3 较易 8 9 ． 8 7 2 8 ． 9 7 9 1 ． 3 A 4 未检 出 0 ． o 0 8 0 ． 0 1 8 0 ． 0 0 7 未检 出 3 ． 51 0 无毒 3 8 9 ． 6 1 7 6 5 2 2 较易 8 6 ． 7 8 3 9 ． 5 8 7 ． 5 A 5 一 一 一 一 一 9 0 ． 5 3 0． 7 8 8 1 ． 2 9 A 6 一 一 一 4 2 ． 5 5 4． 7 一 一 A7 一 一 一 一 一 7 2． 00 41． 5 四、 结论 1 新型无害化“ 双保一优” 钻井液体系， 其配 方单一 ， 性能优良， 成本合理 ， 现场可操作性强。 2 它具有较好的抗温抗盐能力 抗温达 1 5 0 o C 以上， 抗盐可接近饱和 和较强 的封堵能力 H T HP 滤饼薄而致密 ， 密度可达 2 ． 3 5 g ／ o m 以上 ， 完全可 满足新疆各勘探区域的不同类型、 不同难度井的钻 井需要。 3 它具有油气层保护效果好 ， 钻井液呈 自然 色， 对环境基本无污染 的特点。 4 由于该体系属强抑制的不分散型钻井液体 系 ， 所以它能最大限度地提高机械钻速。 5 中低密度条件下 适用于一般地层 的标准 配方， 推荐使用 A 1 或A 2 ； 适用于易坍塌地层的标准 配方 ， 推荐使用 A 3 ； 适用于钻盐膏层及软泥岩地层 的标准配方 ， 推荐使用 A 4或 A 5 。 6 中高密度条件下 适用于一般地层 的标准 配方 ， 推荐使用 B 1 或 B 2 ； 适用于易坍塌地层的标准 配方， 推推荐使用 B 3 或 B 4 ； 适用于钻盐膏层及软泥 岩地层的标准配方， 推荐使用 B 5或B 6 。 7 超高密度条件下， 适用于各种地质情况的 标准配方 ， 推荐使用 B 7或 B 8 。 编辑 包丽屏 欢迎订阅2 0 0 9年 钻采工艺 双 月刊 钻采工艺 杂志创刊于1 9 7 8年。主要报导国内外最新石油天然气钻井和固井工艺技术、 油气田开发与开采技术、 油气田钻 井和开采机械装备技术、 油气田化学工艺技术的研究与应用成果和油气生产、 科研、 地质勘探、 科技工作的发展及最新动态。 本刊主要栏目有 钻井工艺、 开采工艺、 钻采机械、 油田化学、 生产线上等。 钻采工艺 杂志已入选 全国中文核心期刊 美国P A收录期刊 美国化学文摘收录期刊 中国学术期刊评价数据库 统计源期刊 中国期刊全文数据库全文收录期刊 中国石油文献数据库核心收录期刊。 本-7 1j 为双月刊， 单月2 5日出版， 全国各邮政局订阅， 亦可向本刊编辑部直接订阅 免邮寄费 。 刊 号 I S S N 1 0 0 6 7 6 8 X 国际 ， C N 5 1 1 1 7 7 ／ T E 国内 邮发代号 6 2 4 2 定 价 全年 6期共 9 0 ． o o元 ； 国内 l 5元／ 册 开户单位 中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工艺技术研究院 开 户 行 建行广汉市支行 账 号 5 1 0 o 1 8 2 8 6 叭O 5 1 5 0 5 3 8 0 本刊地址 6 1 8 3 0 0 四川广汉市香港路 钻采工艺 编辑部 电 话 0 8 3 8 5 1 5 2 4 8 8 ， 5 1 5 1 3 8 4 传真 0 8 3 8 5 1 0 0 1 7 5 电子信箱 z c g y 2 2 8 8 s i n a ． C O rn