一种低成本低剂量油基钻井液的性能评价.pdf

石油 天然 气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 1 年 1 1 月第 3 3 卷第 1 1 期 J o u r n a l o f Oi l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J P I N o v ． 2 0 1 1 V o 1 ． 3 3 N o ． 1 1 一 种低成本低剂量油基钻 井液的性 能评价 戎克生 中石油新疆油田分公司 勘探开发研究院， 新疆克拉玛依8 3 4 0 0 0 王 荐 ，舒福 昌 ，吴 彬 ，向兴金 荆州市汉科新技术研究所， 湖北荆州4 3 4 0 0 0 [ 摘要]针对油基钻井液乳化剂加量大、成本高的问题，研 制 了一套低 成本 低剂量 的油基钻井液体 系，该 体系乳化剂和润湿剂加量极小，仅 占总加 量的 1 ． 5 ～3 ． 0 ，钻井液体 系抗温能力达 到 1 8 0 C，密度 可加 ～ 至 2 ． 4 g ／ c m 。 ， 同时具有较好的乳化稳定 性和 较低 的滤失量，满足现场钻 井工程施工要求 。 [ 关键词]油基钻井液 ；低剂量；性能评价 ；高 温高 密度 [ 中图分类号]T E 2 5 4 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 09 7 5 2 2 0 1 1 1 l o 1 l o O 3 随着大位移井、水平井钻井技术的不断发展 ，油基钻井液的作用及其性能越来越受到重视 ，油基钻 井液具有抗高温 、抗盐、有利于井壁稳定、润滑性好和对油气层损害程度小等优点 ，但是油基钻井液的 高成本一直成为制约油基钻井液应用的重要问题[ 1 ] 。传统的油基钻井液体系乳化剂加量大、成本高。为 了减少油基钻井液处理剂加量 ，降低油基钻井液成本 ，通过大量乳化剂、润湿剂的优选和复配试验 ，成 功研制出了低成本、低剂量的油基钻井液体系。室内研究表明，该体系乳化剂和润湿剂加量极小 ，仅占 总加量的 1 ． 5 ％～3 ． 0 ％，钻井液体 系抗温能力达到 1 8 0 ℃，密度可加至 2 ． 4 g ／ c m。 ，具有较好的乳化稳 定 性 和较低 的滤 失量 ，满 足不 同基液 气 制油 、 白油和 柴 油 、不 同温 度 、不 同密 度 和 不 同油 水 比 的配 制要求 ，从而使油基钻井液配制与维护更加方便 。 低剂量油基钻井液配方 通过对钻井液各组分加量对体系性能的影响进行大量的试验评价 ，优选出最佳的油基钻井液配方 3 2 0 ml 0 柴油8 0 ml 2 O ／ ／ oo C a C 1 水溶液1 ． 0 主乳化剂O ． 5 X～1 ． 0 ％辅乳化剂0 ～1 ． 0 ％润湿剂 十3 ～5 降滤失剂 3 有机土2 碱度调节剂重晶石加重。 2 低剂量油基钻井液性能评价 为了确保低剂量油基钻井液体系能够满足现场安全使用的要求 ，室内对最终确定的油基钻井液体系 进行 了系统 、全面地评价 ，分别评价了体系在中低温 、高温高密度 、不同基液 、不同油水 比条件下的流 变性 、滤失性能以及乳化稳定性等。试验数据表明，该体系性能均能满足现场要求 ，并表现出了良好的 性能。该体 系还配套 了流型调节剂 HS V一 4 ，使钻井液流变性易于调控 。因此 ，低剂量油基钻井液在钻 井液性能上和经济上 ，都有着巨大的优势 。 2 ． 1 低剂 量油 基钻 井液在 中低 温条 件下 的性能 低剂量油基钻井液在常规井中低温条件下乳化剂加量可以在极低的情况下表现出较好 的综合性能 表 1 。试验数据表明，低剂量油基钻井液在中低温和中低密度条件下由于乳化剂 自身的润湿作用 ，在 不需要额外添加润湿剂的情况下体系同样具有 良好的流变性和乳化稳定性以及较低 的滤失量 。 其 配方 为 3 2 0 ml 0 柴 油 8 0 ml 2 0 C a C 1 水 溶液 1 ． 0 主乳化 剂 1 ． 0 辅乳 化剂 3 9 ／ 6 有 机 土 [ 收稿日期]2 0 1 1 0 81 0 [ 作者简介]戎 克生 1 9 6 5 一 ，男 ，1 9 8 4年新疆石油学校毕业 ，2 0 0 3 年 江汉石油学院毕业 ，高 级工程师 ，现主要从事钻井液 完井液 的研究与设计工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 3卷第 l l 期 戎克生等 ～种低 成本低剂量油基钻井液的性能评价 1 1 1 注热滚条件 为 l 2 O ℃ 1 6 h 。 AV为表观粘度 ； P V为塑性粘度 ； Y P为动切力 ； F L A P I 为 AP I 滤失水量 ； F LH T H P 为高温高压滤失水量 ； E S 为破乳 电压 。 下表 同。 2 ． 2 低 剂 量油 基钻 井 液在 高温 高密 度条 件 下的 性能 润湿反转剂可以使亲水性的固相转变为亲油性 ，同时防止加重剂或劣质 固相侵入钻井液体系而造成 性能失稳口 ] 。试验数据表明，该体系在高温高密度 温度 1 8 0 ℃，密度 2 ． 4 g ／ c m。 下通过添加 1 润 湿剂可有效地润湿加重材料 ，配制出具有较好流变性和乳化稳定性 以及较低滤失量的高温高密度油基钻 井液 表 2 ，满足高温深井的钻探需要。 其配方为 3 2 0 ml 0 柴油 8 O ral 2 0 C a C 1 水溶液1 ． 0 主乳化剂1 ． 0 辅乳化剂1 oA润湿剂 3 有机土5 降滤失剂2 碱度调节剂重晶石加重。 表 2高温高密度下油基钻井液的基本性能 密度 热滚 ／ g c m 条件 2 ． 2 滚前 滚后 2 ． 4 滚前 滚后 A P P／ PV y P／ P a d 6 ／ d 3 ／ mP a S ／ mP a S ／ 1 0 3 S 一 F， 』 A P I 凡m、 H P ／ m1 ／ ml | 8 5 O 1 5 0 0 9 O O 1 9 0 O 注 热滚条件 为 1 8 0 ℃ 1 6 h 。 2 ． 3 以不 同基液 配 制的低 剂 量油基 钻 井液 性能 低剂量油基钻井液适用于配制不 同基液 气制油 、白油和柴油的油基钻井液体系，从而可以配制 成柴油基钻井液、低毒性矿物油钻井液 、气制油合成基钻井液 ，提高 了油基钻井液的适应性 表 3 ， 满足陆上 、海上以及环境敏感地 区对油基钻井液的配制要求。 其配方为 3 2 0 ml 0 柴油8 0 ml 2 O C a C I 水溶液1 ． 0 主乳化剂 0 ． 5 辅乳化剂1 润湿剂 3 9 ／ 6 有机土5 9 ／ 6 降滤失剂2 碱度调节剂重晶石加重至 1 ． 8 g ／ c m。 。 表 3 不 同基液油基钻 井液基本性 能 配方 热滚 条件 滚前 滚后 滚前 滚后 滚前 滚后 AV PV yP／ PV ／ mP a／ mP a． S ／ mP a． S y P／ P ／ 1 o 。 S 一 1 6 ／ ≠ 3 1 0 一 l F LA P 1 FLHT H P ／ m1 ／ m1 ／ V 7 8 0 8 7 0 45 o 7 OO 6 8 0 6 9 O o 柴 油 5 自油 气制油 注热滚条件 为 1 2 0 C1 6 h 。 2 ． 4 不 同油 水 比下 的性能 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 ，有利于乳状液 的稳定 。因为水相含量少，分散的乳状液滴度较小 ，液珠碰撞聚结成大珠的几率大大下降；在相同乳化 剂加量下 ，高油水 比的乳状液滴外包裹 的表面活性剂 的量 比低 油水 比时大 ，界面膜坚固，电稳定性更 高。室内评价了低剂量油基钻井液在不 同油水 比条件下 的性能 表 4 ，说 明体 系能够满足 9 O1 O ～ 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 1 年 1 1 月 7 0 3 0 油水 比下 的配 制要求 。 以往的油基钻井液油水比为 8 O 2 O ，低剂量油基钻井液可以将油水 比降到 7 0 3 0 ，同样具有优 良 的应用 性 能 ，油 水 比的下 降 ，大大节 省 了钻井 液基 础油 的费用 。 表 4不同油水比下油基钻井液性能 注 热滚条件 为 1 2 0 C1 6 h ；钻井液密度为 1 ． 2 g ／ c m。 。 2 ． 5 低 剂量 油基 钻 井液流 变性调 控 油基钻井液应用于水平井和大位移井 ，提高动切力一直是困扰油基钻井液的技术难题 ，室内通过大 量试验开发出了与低剂量油基钻井液相配套 的流型调节剂 HS V - 4 表 5 ，使钻井液流变性易于调控， 可以有效提高油基钻井液的动态携砂能力和静态悬砂能力 ，为水平井和大位移井的井眼清洁提供 了有效 的技术 手段 。 其配方为 3 2 0 ml 0 柴油8 0 ml 2 0 ％C a C 1 水溶液1 ． 0 9 ／ 6 主乳化剂1 辅乳化剂3 有机土 5 降滤失 剂 2 碱 度调节 剂 重 晶石加 重至 1 ． 1 5 g ／ c m。 。 表 5提切剂 HS V - 4加量对油基钻井液性能影响 注 热滚条件 为 8 0 C1 6 h ； L S RV为低剪切速率粘度 3 结 论 1 研制 了一套低剂量低成本的油基钻井液体系 ，抗温能力达到 1 8 0 ℃，密度可加至 2 ． 4 g ／ c m。 ，同 时具有较好的乳化稳定性和较低的滤失量。 2 低剂量油基钻井液处理剂可以用于配制不同基液 气制油、白油和柴油 、不 同温度、不同密度 和不同油水 比的油基钻井液 ，从而使油基钻井液配制与维护更加方便 。 3 低剂量油基钻井液通过使用配套的流型调节剂 ，使钻井液流变性易于调控 ，可 以有效提高油基 钻井液的动态携砂能力和静态悬砂能力。 [ 参考文献] [ 1 ] 党庆功 ，孙双 ，贾辉 ．油基钻井液用 C E T乳化剂的研制 『 j ]．油田化学 2 0 0 8 ，2 1 4 3 0 0 3 0 1 ． [ 2 ]Ki m B，J o a n n a h E，J o h n H． 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 h i 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 ． [ 编辑] 苏开科 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m