油基钻井液增黏剂研制与应用.pdf

石油天然气学报2 0 1 2 年 9 月第 3 4 卷第 9 期 J o u r n a l o f Oi l a n d Ga s Te c h n o l o g y S e p ． 2 0 1 2 V o 1 ． 3 4 No ． 9 油基钻 井液增黏剂研 制与应用 { o- ] 振奎 ，刘霞 吴彩丽 ，常金荣 中石化河南油田分公司石油工 程技 术研究院， 河南南阳 。 ’ 。 王 荐 ，蒋 卓 ，舒福昌 ，向兴金 荆州市汉科新技术研究所， 湖北 U dq ＼l 4 3 4 0 0 0 [ 摘要]对大位移、大斜度 、水平井 、高温高压 以及各种敏感性地层 ，油基泥 浆表现 出很 好 的润滑、抑制 和地层保 护能力 ，以及容许污染物和 固相 的存在，抗污染 能力 强等优 点；但 油基 泥浆在使 用过 程 中存 在 对钻 井液 的黏度控 制较 为困难 的问题 ，其低剪切速率 下 的黏 度值较 低，不利 于悬 浮和携 带岩屑 ，特别 是 在 大斜度 、大位移和水平井 中。针对这 一 问题 ，室内研 究设 计 了一种增 黏材料 ，通 过改善 油基钻 井液 的 流变性来提高其携岩 能力 。 [ 关键词]油基钻井液；增黏提切 ；流变性调节；携岩；井眼清 洁 [ 中图分类号]TE 2 5 4 ． 4 [ 文献标 志码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 2 0 9 0 2 4 4 0 3 1 油基钻井液技术难 点分析 泌 页 HF 1 井是 中石 化 2 0 1 1 年 部署开 钻 的第一 口页岩 油气 水 平井 。设 计 先 钻 导 眼井 ，再 回填侧 钻 ， 三开结 构 。定 向侧 钻段 应用 水基 聚合物 钻井 液 ，钻 遇 大段泥 、页岩 地层 ，发 生严重 井壁 失稳 。三 开段在 页岩 中水平 段设计 钻深 1 0 0 0 m，为 防止水 敏和井 壁垮 塌 ，现场应 用油 基钻 井液 。 其 中 目前推广 应用 的油基 钻井 液 ，其性 能基本 满足 钻井工 程 和地质 测井对 钻井 液 的要求 。但 在使用 过程中同时发现钻井液的黏度控制较为困难 1 j ，针对大位移井 ，其井眼清洁能力不够，具体表现在两个 方面 一是钻井液 的表观黏度 或漏 斗黏度 、塑性黏度较高 ，这就必然会导致机 械钻速大幅度下 降， 从而大大影响经济效益 。二是钻井液 的悬浮能力较差 、钻井液静切力低 ，一般仅为 2 ～4 P a ；小 3 6速 旋 转 黏度计 3转读 数 小 ，在一定 程度 上影 响 了钻 井液 的动态 携砂 和静 态悬 屑 的能力 。更 为棘手 的 问题 是 ，表 观黏 度和悬 浮 能力 以及钻井 液 的滤失 量 等 性 能不 容 易 同时兼 顾 。降低 表 观 黏 度要 导 致 静 切 力 和 3下降，使钻井液的悬浮能力恶化、钻井液滤失量大幅度增加。反之 ，提高切力和 3要使表观黏度大 幅度 上升 ，从而影 响机械钻 速 。因此 ，解决 油基钻 井液 流变性 能 的调整 和控 制 问题十分 迫切 ，它 是油基 钻井液 在 国 内外 大面积 推广 应用 的前提 和关 键I ，也 是用 油基 钻井 液钻 泌页 HF 1 井 要考 虑到 的问题 。 油 基钻 井液 流变性 的调 控 问题 的关 键要 同时兼 顾控 制塑性 黏度 和提 高切 力这 两个方 面 。 国内为 了解 决油基钻井液的悬浮问题 ，一般是加入大量的亲油胶体 ，但这将会导致塑性黏度也随之增加。目前 ，国 外钻井 液公 司是在 油基 钻井 液 中加 入特 殊 的增黏剂 ，其 效果 是加量 少 、提高 切力 幅度 大 ，并且对 塑性 黏 度的影响较小。为此 ，笔者室内研究设计 了一种增黏材料 ，通过改善油基钻井液的流变性来提高其携 岩能 力。 ‘ 2 油基钻井液增黏剂 Z N J - 4研究 2 ． 1增黏 剂 Z N J 一 4的研制 和优选 研究试验主要材料包括 脂肪酸类 、聚酸类 ，合成聚合物 ，油溶性树脂等 ；笔者选取了 8 种材料情 [ 收稿日期]2 0 1 2 0 62 4 [ 作者简介]何振奎 1 9 5 9一 ，男 ，1 9 9 6年中国地质大学 武汉毕业 ，高级工程师 ，现主要从 事钻 井液科研 、设 计与新技术推 广 工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 4卷第 9期 何振奎等 油基钻 井液 增黏剂研 制与应 用 况 ，评 价其 滚前 和滚后 流变性 能 ，结果 见下 表 1 。 基 本配 方 白油／ 盐水 8 0 ／ 2 0 2 ． 0 主 乳 1 ． 5 辅 乳 1 润 湿 剂 2 有 机 土 1 增 黏剂 2 碱度 调节 剂 。 表 1 增 黏 剂 性 能 评 价 结 果 注 热滚条件为 8 O ℃1 6 h 。 由表 1 数据可以看出，Z N J 一 4滚前滚后都有很好 的增黏提切效果 ，并且其对塑性黏度影响较小，对 动 切力 和 6 ／ 夺 3值提 高较 大 。 2 ． 2 增 黏 剂对钻 井液 流变性 调节 油基 钻井 液一 般切 力 较 低 ，若 不 能 满 足 携 ／ N ,N的 目的 ，可 以 通 过加 入 增 黏 剂 Z NJ 一 4提 高 切 力 ； 加量 试验 如表 2 。 表 2增黏剂对油基钻 井液性能的影响 注 热滚条件为 1 2 0 ℃ 1 6 h；测量温度为 4 0 C。 由表 2 看 出 ，随增 黏剂加 量增 加 ，黏度 、切力 、破乳压 力 均增加 ，但 滤失量 上升 。当增黏剂 加 量为 0 5 ～O ． 8 时，表观黏度达 3 9 4 3 mP as ，动切力达 1 3 ～1 6 P a ，其动塑 比0 ． 5 ，体系表现出很好 的携岩流变性能；其破乳压力也有较大幅度提高 ，达到了提高黏度和切力的效果 。 3 现场 应用 泌页 HF 1 井 三 开为增 斜段 及水 平 段 ，套 管 鞋 2 6 0 1 m 井 斜 7 9 。 ，钻 进 至 2 7 2 3 m 井斜 增 斜 至 8 9 ． 9 3 。 ， 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 油气田开发工程 2 0 1 2年 9月 开 始水平 钻进 ，至井底 3 7 2 2 m，井 斜 9 2 ． O 4 。 。 由于井 斜 的变化 ，在 大位 移 水 平 井 中会 出现 井 眼 清洁 问 题 ，针 对现场 实 际情况 可 以适 当加入增 黏 剂 ，提 高油 基钻 井液 动切力 到 1 2 P a以上 ，加强 固相控 制 ，调 整流变性能 ；维持动塑比在 0 ． 5左右，有利于岩屑携带和减少岩屑床的形成，保证井下井眼清洁 ，减少 井 下 复杂情 况 的发生 。 三开井段钻井液性 能稳定 ，通过使用油基钻井液增黏剂 Z NJ 一 4使油基钻井液保持合适的动切力， 流变性好，没有形成岩屑床造成井下复杂 ；封堵防塌能力强 ，滤失量低 ，虽然在井深 3 0 0 0 m左右有少 量 掉块 ，但通 过 短起下 钻 和油基 钻井 液携 带 出来 后井 壁一 直较稳 定 ，电测 一次 成功 ，下套 管顺 利到底 。 4 结 论 1 通过室内研究 ，增黏剂 Z N J - 4在油基泥浆 中体现出良好的增黏提切效果 。 2 通 过现 场应用 情况来 看 ，油基 泥浆 满足 泌 阳凹 陷页 岩水 平井 的安 全顺 利 钻进 ，解 决 了二开 井 段 暴 露 的泥页 岩垮 塌 问题 。 3 增黏 剂 Z N J 一 4 具 有很 好 的提切 效果 ，提 高 了钻 井 液流 变性 控 制 能力 ，其 良好 的携 带 能力 减 少 了 大位 移 水平井 中井 眼 清 洁 问 题 ，在 1 0 4 4 m 的 页 岩 水 平 段 钻 进 没 有 发 生 由井 眼 清 洁 问 题 引 起 的 卡 钻 等 事故 。 [ 参考文献] [ 1 ]王中华 ．关 于加快发展我 国油基钻井液体 系的几点看法 [ J ]．中外能源 ，2 0 1 2 ，1 7 2 3 6 ～4 2 ． [ 2 ]余可芝，李 自立 ，耿铁 ，等 ．油基钻井 液在番 禺 3 o 一 1气田大位移井 中的应用 [ J ]．钻井液与完井液 ，2 0 1 1 ，2 8 2 5 ～9 ． [ 3 ]蔡利山 ，林永学 ，王文立 ，等 ．大位移井钻井 液技术综述 [ J ]．钻井液与完井液 ，2 0 1 0 ，2 7 3 1 ～I 3 ． [ 4 ]S e e b e r g e r M H，宿连 秀 ．用在大直径和大斜度井 眼中的油基泥浆 解决钻屑清除问题 [ J ]．钻井工艺情报 ，1 9 9 2 ，1 I 3 1 ～4 [ 编辑] 苏开科 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m