一种简化现场作业的高性能油基钻井液.pdf

1 2 O 石油天然气学报 江汉石 油学 院学报 2 0 0 8 年 6 月第3 o 卷第 3 期 J o u r n a l o f O i l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J P I J u n ． 2 0 0 8 V o 1 ． 3 0 N o ． 3 一 种简化现场作 业的 许 明标 张春 阳 龚纯武 曾 晶 ， 高性 能油基钻 井液 长江大学 石油工程学院 ，湖北 荆州 4 3 4 0 2 3 中国海洋 油田有限公司开发生产部钻完井办 ，北京 1 0 0 0 1 0 长江大学化学与环境工程学 院，湖北 荆州 4 3 4 0 2 3 黄红玺 长江大学石油工程学院， 湖北荆州4 3 4 0 2 3 [ 摘要] 所评价 的油基钻 井液体 系具有流变性能优 良、电稳定性强 、现场作业程序简 化等特 点；在 1 5 0 C、 1 6 h热 滚 老 化 后 ，破 乳 电压 可 以达 到 6 o 0 v 以上 ，高 温 高 压 滤 失 量 可 以 控 制 在 5 ml以 内； 另 外 ，体 系 具 有 良好 的抗海水 、钻屑侵污性 能；体 系 的密度和油 水 比例具 有可调 性，以满足现 场施 工 的需要；体 系优化 配方为 2 8 0 ml 5 白油4 乳化剂 E MF 2 ． 5 C a 2 ～3 有机 土1 2 0 ml 3 0 C a C 1 2水 溶液 1 ～2 降滤失剂 C L F加 重剂 。 [ 关键词] 油基钻井液；性能试验 ；评价 ；乳化剂 [ 中图分类号]TE 2 5 4 ． 1 [ 文 献标识码 ]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 0 8 0 3 一O 1 2 O一 0 3 研制 了一种能简化现场作业 的高性能油基钻井液体系。其主要优点是抗温性能好 、流变性能优 良、 电稳定性强；根据 HL B值原则和乳化剂分子结构的特点 ，乳化剂同时具有润湿反转 的功能，使用单一 的乳化剂替代了传统的主、辅乳化剂 以及润湿反转剂，从而简化了现场作业程序L 1 叫] 。 所评价的油基钻井液经优化后的基本配方为 2 8 0 ml 5 白油4 乳化剂 E MF 2 ． 5 C a O2 ％有 机土1 2 0 ml 3 O C a C1 水溶液1 ． 5 降滤失剂 C L F 加重剂 重晶石 。密度 1 ． 2 g ／ c m。 ，油水 比 7 3 。评 价条 件 1 5 0 ℃ 1 6 h热滚 ，3 5 ℃测 老化 后性 能 。 l 体系基本性能评价 1 ． 1 乳 化剂 E MF加 量变化 表 l 乳化剂 E MF加量变化 注 AV为表观粘度 ； P 为塑性粘度 ； y P为动切力 ； E S为破乳电压。下表 同。 从 表 1所示 的试 验结 果可 见 ，在 1 5 0 。 C热 滚条 件 下 ，乳 化剂 的加 量 即使 只 有 2 ． 5 以下 ，体 系也 具 有较好的流变性及稳定性能；特别是 3 ． 5 的乳化剂加量 ， ES值达到 7 7 5 V。考虑到更加广泛的应用条 [ 收稿日期]2 0 0 8一O 3 一O 6 [ 作者简介]许明标 1 9 6 2 一 ， 男 ，1 9 8 3 年大学毕业 ， 博士，高级工程师，现主要从事入井流体研究工作。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 o卷第 3期 许明标等一种简化现场作业的高性能油基钻井液 l 2 l 件 以及 外来 因素 的影 响 ，后 续 试验 采 用 4 ％ 的乳 化剂 总 加量进 行 评价 研 究 。 1 ． 2油 水 比变化 评价 油基 钻井 液 的油 水 比例 对 钻井 液性 能 的影 响较 大 ，油 水 比越 高 ，水 相 占的 比 例 越 小 ， 越 有 利于 乳状 液 的稳定 。 因为 水 相含 量 少 ，分散 的乳 状 液滴 密 度较 小 ，液 珠碰 撞 聚结 成 大 液珠的几率大大下降；在相同 乳 化剂 加量 下 ，高 油水 比的乳 化液滴外包裹 的表面活性剂的 密度 比低 油水 比时大 ，界 面 膜 更 坚 固，电稳 定性 更 高 。 表 2 油 水比变化对钻 井液性能的影 响 油 水 比 状 态 滚 前 滚后 滚前 滚 后 滚前 滚后 滚前 滚后 一 般 情况 下 ，对 于 以油作 为连 续相 的钻 井液 体 系来 说 ，随着 水 量 的增 加 ，体 系 的粘 度 增加 ，体 系的 稳 定性 降低 ；从表 2的数 据 可 以看 出 ，当油水 比例 大 于 7 O 3 O时 ，滚 后 体 系 的 电 稳 定性 明 显增 强 ， E S 值从 7 4 9 V上升到 9 4 2 V；就该钻井液体 系而言，6 5； 3 5的油水 比例也具有较好 的电稳定性 。现场使用 时一般将钻井液的体 系油相控制在 7 O ％～8 O ％左右 ，可以兼顾流变性和稳定性的性能要求 。 1 ． 3 密度 变化 在 采用 重 晶石加 重 的情 况 下 ，对油基钻井液的加重性能 进行了评价。从评价结果 表 3 可 以看 出 ，热 滚 老 化 后 的 E S值可以保持在 6 0 0 V 以上 ， 甚 至 达 到 8 7 6 V，钻 井 液 的 密 度 在 1 ． 3 ～ 2 ． 0 g ／ c m。的 广 泛 范 围内都具 有较好 的稳 定性 ， 说 明该体系也适合于高密度钻 井 作业 。 1 ． 4滤失 性能 表 3密度变化对钻 井液性能的影 响 密度／ g c m 状态 AV／ mP a S PV／ mP aS YP／ P a 滚前 滚 后 滚前 滚 后 滚 前 滚后 滚前 滚 后 表 4 降滤失剂加量对钻井液性能的影响 C L F加量／ 状态 AV／ mP aS P V／ mP a S Y P／ P a E S／ V 高 温高压滤失量／ m1 滚前 滚后 滚前 滚后 滚前 滚后 滚前 滚 后 从表 4所示的试验结果可见 ，降滤失剂 C L F的加量变化范围从 0 ． 5 ％到 2 时，热滚前后 4组样的 流变性能变化不大 ，电稳定性随着 C L F加量增加而呈递增趋势 ；1 5 0 ℃ 3 ． 5 MP a 3 0 mi n高温高压滤 失量从 C L F加 量 1 ． 5 时的 3 ． 5 ml 下 降 到 加 量 2 ％ 时 的 2 ． 6 ml ，充 分 体 现 了 降 滤 失 剂 对 失 水 的控 制 能 力 ；由于体系本身具有很好的稳定性 ，C L F的加量保持在 1 ． 5 左右 ，就足以保证油基钻井液体系良好 的高温高压滤失性能 。 7 2 6 4 M 7 ∞ “ 他 ∞ 5 8 1 2 2 4 9 S 卯 弘 维普资讯 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 0 8年 6月 通过上面系列评价发现，采用单一的乳化剂替代传统意义上 的主、辅乳化剂 以及润湿反转剂以后 ， 所评价的体系仍然具有强的电稳定性 、好 的流变性 以及小于 5 ml 的高温 高压滤失量 ，在保证体系基本 性能 的基础 上 ，从 一定 程度 上 简化 了现 场作 业程 序 。 2 体系侵污性能评价 2 ． 1 海 水侵 污影 响 海 水侵 污结 果 表 5 表 明，该油基钻井液体系具有较 好 的抗 海水 侵 污的性 能 ，即使 海水 侵 污 量 达 到 l 5 ％ ，体 系 的 E S仍 然 可 以达 到 5 2 6 V， 仍然具 有 较好 的满足 工程 应用 的性 能 。 2 ． 2 钻屑 侵污 影 响 钻 屑 的 侵 污 试 验 结 果 表 6 表明，该油基钻井液体 系在钻屑侵污的情况下 ，随着 钻屑 含量 的增加 ，流 变性 体 现 是粘度 增加 ，但 是增 加 幅度不 大 ，在 达 到 l 5 钻 屑 侵 污 的 情况 下 ，P V 有 较 大 的 增 加 ； 钻屑侵污下的体系电稳定性下 降，电稳定性的降低与该钻井 液体系本身过低的乳化剂加量 以及油水 比例有关 ，由于钻屑 表 5海水侵污影响 侵污海水加摄／ 状态 A V／ mP aS P V／ mP aS l ／ I a E S／ V 滚前 滚 后 滚前 滚 后 滚前 滚后 滚前 滚后 滚前 滚后 滚前 滚 后 滚前 滚 后 滚前 滚 后 对乳化剂的吸附，相对降低 了钻井液体系中乳化剂的有效吸附量 ，使得 电稳定性受到影响 ，增加乳化剂 加量将可 以改善电稳定性 。 3 结 论 1 通过试验优化出的油基钻井液体系具有流变性能优 良、电稳定性强、滤失量低等特点。由于采 用单一乳化剂取代了传统意义上的主、辅乳化剂以及润湿反转剂 ，使现场作业程序得到简化 。 2 所研究评价的油基钻井液，具有 良好的抗海水 、钻屑侵污能力 ，能够有效稳定泥 页岩地层 、保 护油层 ，具 有 良好 的应用 前 景 。 [ 参考文献] [ 1 1许明标 ，邢耀辉 ，肖兴金 等 ．酯基钻井 液性能研究 『 J ]．油田化学 ，2 0 0 1 ，1 8 2 ；1 O 8 ～1 1 0 ． [ 2 ]许明标 ，张娜 ，王吕军 等 ．聚 a 一烯烃油基深水钻 井液体 系性 能研究 『 J ]．江汉石油学院学报 ，2 0 0 4 ，2 6 4 1 1 2 ～1 1 3 ． [ 3 ]H． C ． H．达利 r 美] ，G ． R．格雷 [ 美]．钻井液和完井液的组分与性能 [ M]．鲍 有光 等译 ．北京 石油 T业， n 版社 ，1 9 9 4 ． [ 4 ]黄汉1 L ，杨坤鹏 ，罗平亚 ．泥浆_T艺原理 [ M]．北京 ；石油工业} { J 版社，1 9 8 1 ． [ 5 ]Ki m B ，J o a n n a h E ，J o h n H，e t a 1 ．Ne w l o w v i s c o s i t y e s t e r i s s u i t a b l e f o r d r i l l i n g f l u i d s i n d e e p wa t e r a p p l i c a t i o n s[ J ]． S P E 6 6 5 5 3 ， 2 0 0 1 ． [ 6 ] Me s s i e r D， Ki p p i e D，We b b T ．I mp r o v e d t e c h n i q u e s o f d e e p wa t e r S B M d i s p l a c e me n t s A c a s e h i s t o r y[ J ]． S P E7 3 7 1 1 ，2 0 0 2 ． [ 编辑] 萧雨 7 1 8 9 2 O 7 1 蛇 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m