新型降表面张力钻井液技术研究.pdf

第 2 5卷 第 3 期 2 0 0 8年 5月 钻 井 液 与 完 井 液 DRI LL I NG FLUI D C OMPL ETI ON F I UI D Vo I ．2 5 No． 3 M a y 20 0 8 文章编号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 0 8 0 3 0 0 1 6 - 0 3 新型 降表面张力钻 井液技术研 究 林喜斌 李爽 李彦琴 黄玲 刘进京 1 ． 中国石油集团钻井工程技 术研究 院钻井 液所 ， 北京 ； 2 ． 江西 井冈山大学 ， 江西吉安 摘要 介绍 了一种具有 降低表面张力作用和强抑制性能的新型添加剂 N 6 ， 并研 究形 成 了低表面 张力钻井液。 通过测定表 面张力 以及进行钻屑 回收率、 造浆率、 抗 污染和抗 温等实验， 评价 了新型添加剂 N 6及 其钻 井液 的性能。 实验结果表 明， 新型添加 剂 N6具有较强 的降低表面 张力作用 和优 异的页岩抑 制性 能； 该钻 井液 可以 防止 井壁坍 塌 ， 具有 良好的降滤失、 抗盐、 抗钙、 抗 钻屑污染 能力以 良好 的高温流变性和储层 保护作用 ， 用其 污染 的岩心渗透率 恢 复值超过 8 0 。 关键词 水基钻井液 钻井液添加剂 表 面张力 抑制 中图分类号 T E 2 5 4 ． 3 文 献标识码 A 泥页 岩 遇 水 易 水 化 膨 胀 、 分 散 ， 易 造 成 井 壁 坍 塌、 卡钻等井下复杂情况。对于低孔低渗储层 ， 伤害 储层的主要 因素 是黏土水化膨胀 、 运 移， 使孔喉变 窄 ， 甚 至堵 实孔 喉 ； 由于 钻 井 液 滤液 表 面 张力 较 大 ， 形成水锁 ， 堵塞孔喉[ 】 ] 。介绍了一种具有降低表 面 张力作用和强抑制性能的新型添加剂 N6 ， 并研究形 成 了低表面张力钻井液体系。通过对该体系表面张 力及钻 井液性 能 的测 试 ， 结 果 表 明 N6具 有较 强 的 降低表面张力作用 、 优异的页岩抑制性能 ， 该钻井液 体系有 良好的抗盐 、 抗钙 、 抗钻屑污染能力及高温流 变性能 ， 同时具有 良好的储层保护能力。 1 降 表 面张 力 添加 剂 N 6的 性能 1 ． 1 降低表面张力的性能 在基浆中加入不同量的 N6 ， 在 2 6 ． 8℃下测其表 面张力， 结果见表 1 。由表 1可以看出， N6降低钻井 液表面张力的效果显著 。表 1中基浆配方如下。 4 膨润 土 0 ． 5 9 ／ 6 P AC - LV4 S MP 一 2 3 S PNH 2 FT一 1 1 ． 2 抑制性能 1 ． 2 ， 1 造浆 率 在清水中加入 1 O 钠膨润 土， 测 ㈣读数 ， 然 后 配制不 同浓 度 的 N6溶液 ， 加入 1 O ％钠膨 润土 ， 测 其 ㈣读数， 计算造浆率降低率 ， 结果见表 2 。由表 2可 以看 出 ， N6具有很 强 的抑制 作用 。 表 1 不 同浓度 N 6降低钻井液滤液表面张力的能力 试液 表面张力／ mN／ m 蒸馏水 0．3 N 6 0 ．5 N 6 0 ．8 N 6 1 ． 0 N 6 71 ． 62 5 8． 7 0 5 5． 8 3 4 5． 51 41 ． 61 基浆滤 液 养护 2 4 h 2 1 ． 3 8 基 浆 滤 液 1 2 0 ℃下 老 化 后 基浆 0 ， 8 N 6滤液 养护 2 4 h 基浆0 ． 8 N6 滤 液 1 2 0℃下老化后 2 5． 5 6 1 8． 3 5 2 3． 3 4 注 测定温度为 2 6 ． 8。C。 表 2 N 6抑制膨润土造 浆性能实验结果 注 均加入 1 O 钠膨润土 。 1 ． 2 ． 2 钻屑 回收率 将 江苏 油 田丰探 l井 2 1 0 4 ～ 2 1 0 8 m 井段 钻 屑 加入 到不 同 的溶 液 中 ， 在 1 2 0℃下热滚 l 6 h后 测 第一作者简介 林喜斌， 博士， 高级工程师， 现在中国石油篝团钻井．7 - 程技术研究院钻井液所．7 - 作。地址 北．-g市海淀区 学院路 2 0号； 邮政编码 1 0 0 0 8 3 ； 电话 0 1 0 6 2 0 9 7 4 1 2或 1 3 6 9 1 0 5 8 7 2 6 ； E ma i l l i n x i b i n 1 9 6 1 s i n a ． c o rn。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 5卷 第 3 期 林喜斌等 新型降表面张力钻井液技 术研 究 1 7 定 回收率 ， 结果见 表 3 。 表 3 N 6与其它抑制剂的钻屑 回收率对比实验 抑制剂 回收率／ 抑制剂 回收率／ 清 水 1 2 ． 0 1 ． 0 N6 8 9 ． 7 0． 3 N6 70 ．7 5 KC00H 7 O．3 0． 5 N6 84 ，3 3 Na 2 Sio 7 O．7 0 ． 8 ％N6 8 7 ． 6 0 ． 5 8 0 A5 1 l 5 ． 3 2 基浆 0 ． 8 N6 3 1 2 C F J 一 1 0 ． 1 大 阳离 子 4 1 2％CF J 一 1 0 ． 1 0, 4 FA3 6 7 5 1 1 ％铵 盐 0 ． 2 F A3 6 7 综上所述 ， 最终优选 2 配方钻井液为新型降低 表面 张力钻 井液 。 2 新 型降低表 面张力钻 井液的性能 注 N a z S i O 3 的模数为2 ． 8 ， 热滚条件为1 2 0℃、 1 6 h 。 2 ． 1 回收率 由表 3可 以看 出 ， N6抑 制 泥 页 岩 水 化 膨 胀 、 分 散的能力较硅酸盐、 甲酸盐及聚合物强 。 1 ． 2 ． 3黏 土膨 胀率 N6 与其它抑制剂抑制页岩水化膨胀 的能力对 比实验 结果 见表 4 。 表 4 N 6与其它抑制剂抑制页岩水化膨胀 的能 力对 比实验 抑制剂2 4 h膨胀率／ mm 抑制剂 2 4 h膨胀率／ mn 清水 6 ． 2 1 ． 0 N6 2 ． 0 0． 3 N6 2 ． 8 0 ．5 KPAM 2 ． 8 0． 5 N6 2． 4 0． 8 KPAM 3． 0 0 ． 8 ％ N6 2 ． 2 3 KCl 3 ． 4 由表 4可 以看 出 ， N6抑 制 泥 页 岩水 化 膨 胀 、 分 散的能 力强 于 K P AM 及 KC I 。 1 ． 3 配 伍性 将钻 井液 养 护 2 4 h后 ， 测 其 常 规 性 能 ， 结 果 见 表 5 。 表 5 N6的 配 伍 性 实 验 注 基浆 配方 4 ％膨 润土 0 ． 5 P AC - L V4 ％S MP 一 2 3 S PNH 2 F T一 1 。 由表 5可 以看 出 ， N6具有 良好 的配伍 性 能 。表 5中钻井液配方如下。 1 基浆 0 ． 6 9 ／ 5 N6 用 江苏 油 田丰 探 1井 2 1 0 8 ～2 1 0 4 r n井 段 钻 屑 ， 在 1 2 0℃、 1 6 ． h的条件下做热滚 回收率实验 ， 测 得钻屑在清水中的回收率为 1 2 ． 0 ， 2 配方的 回收 率为 8 4 。 7 ， K CO OH 钻井 液 基 浆 5 ％甲酸钾 的回收率为 8 4 ． 2 。由此表明 2 配方钻井 液的抑 制性 强于 甲酸钾 钻井 液 。 2 ． 2 抗污染性能 2 ． 2 ． 1 抗钻屑污染能力 新型降低表面张力钻井液的抗钻屑污染性能结 果见 表 6 。 表 6 新型 降低 表面张力钻井液的抗钻屑污染性能 注 热滚条件为 1 2 o℃ 、 1 6 h 。 由表 6可 以看 出 ， 2 配 方 钻 井 液具 有 较 强 的 抗 钻 屑污染 能力 。 2 ． 2 ． 2抗 盐性 能 新型降低表面张力 钻井液的抗盐性能见表 7 。 由表 7 可 以看 出 ， 2 配 方 钻井 液 具 有 较 强 的抗 盐 能 力 。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 8 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 0 8年 5月 表 7 新型 降低表面张 力钻 井液的抗盐性能 注 热滚 条件 为 1 2 0℃、 1 6 h 。 2 ． 3 高密度钻井液的抑制性 将 2 配方钻井液加重 ， 提 高其密度后养护 2 4 h ， 测其热滚前后性能 ， 结果见表 8 。 表 8 新型降低表面张力高密度钻井液抑制性 注 6 2 配方 重 晶石； 7 2 配方 十铁矿 粉 重 晶石 2 1 ； 热滚条件 为 1 2 0℃、 1 6 h 。 由表 8可以看 出， 新 型降低表面张力高密度钻 井液具有 良好的抑制性。 2 ． 4 抗温性能 新型 降低 表 面 张 力 钻 井 液 的抗 温性 能 见 表 9 。 由表 9可以看 ， 该钻井液具有 良好的抗温性能 。 2 ． 5 岩心渗透率恢复值 对新型降表面张力钻井液进行岩心渗透率恢复 值评价实验 ， 结果见图 1 。由图 1可以看出 ， 新型降 低表 面张力 钻井 液 有 效地 降低 了滤 液 的表 面 张力 ， 使 渗 透率恢 复值 达 到 8 0 以上 ， 减少 了滤 液对 地 层 的伤害 ， 达到 了保 护储层 的 目的 。 表 9新型降低表面张力钻井液的抗温性能 l 2 0 1 0 0 8 0 B 0 蘩 O 累计孔隙体积／ P v 注 岩心原始渗透率为 5 l o m 图 1 降表面张力钻井液岩心渗透率恢复值评价 3 结 论 1 ． 降低表面张力剂 N 6能使钻井液滤液表面张 力降低 3 0 以上 ， 可用 于低孔低渗储层 ， 以防止或 消除 水锁 的形成 。 2 ． N6能抑 制 泥 页 岩水 化 膨 胀 、 分 散 ， 防 止井 壁 坍塌。 3 ． 降低 表面 张 力 钻 井 液 具 有 良好 的降 滤 失 、 抗 盐 、 抗 钙 、 抗 钻 屑污 染 能 力 以及 良好 的 高温 流 变 性 ， 并能起 到 良好 的储 层 保 护 作 用 ， 用 其 污 染 的 岩心 渗 透率恢 复值 超过 8 0 。 参 考 文 献 [ 1 ] 林喜斌 ， 孙金 声 ， 苏义脑 ， 等． 水基半 透膜钻井液技术 研 究与应用． 钻 井液与完 井液 ， 2 0 0 5 ， 2 2 6 5 - 8 [ 2 ] 丁彤伟 ， 鄢捷年． 新型水基 钻井液抑制剂 F Ty的实验研 究．钻井液与完井液 ， 2 0 0 5 ， 2 2 6 1 3 1 5 收稿 日期 2 0 0 7 1 1 - 1 9 ； HGF 0 8 3 A 4 ； 编辑 张炳芹 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m