超低渗透钻井液处理剂的研究及应用.pdf

9 2 石油天然 气学报 江汉石油学院学报 2 0 0 9 年 4 月第 3 1 卷第2 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 A p r ． 2 0 0 9 V o 1 ． 3 1 N o ． 2 超低渗 透钻 井液处理剂 的研究及应用 罗春 芝 长江大学化学与 环境工程学院， 湖北荆州4 3 4 0 2 3 王越之 长江大学 石油工 程学院。 湖北荆州4 3 4 0 2 3 袁建s 虽 中国 地质大学 武汉资源 学院， 湖北武汉4 3 0 0 7 4 ； 河南石油勘探 局， 河南南阳4 7 3 1 3 2 [ 摘要]针 对美国环保钻井技术公 司的无渗透钻井液降滤失剂 F L C 2 0 0 0 、井眼稳定剂 L C P 2 0 0 0成本高的问 题 ，室 内开展 了超低渗透 钻井液处 理剂 的研 究。采 用 化 学共 混的方 法合 成 了 D F ． N I N I和 D F ． NI N 一 Ⅱ。 评价其对钻井液流 变性 、AP I 滤失量、润滑性、砂床 滤失性及 承压能力的影响。结果表 明，D F N I N I是 一 种具 有增粘、成膜 降滤失、润滑及 提高泥 饼承压 能力 等作 用处理 剂；DF _ NI N - Ⅱ是 一种对 钻井 液流变 性、AP I 滤失量 、润滑性无影响，大幅提高泥饼承压 能力 的处 理剂。这 两种处理剂在 江汉、河 南、中原、 辽河、青海等油 田应用均表现 出 良好的流变性、成膜 降滤失性、润滑性、井壁稳定性和储层保护性 [ 关键 词]超低渗透 ；钻井液；粘度 ；润滑性；滤失量；承压能力 [ 中图分类号]TE 2 5 4 [ 文献标识码]A [ 文章编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 0 9 O 2 0 0 9 2 一 O 4 传统的水基钻井液无法克服其中的固相和液相对储层的损害，尤其是在过平衡钻井中。为解决这一 问题 ，过去常采用屏蔽暂堵技术，即用不同粒径大小的非水溶和非油溶性固体以不同比例复合形成屏蔽 暂堵剂 ，其封堵效果往往受储层孔喉、裂缝大小不均质 的影响 ，因此很难有效地封堵不均质 的孔喉与裂 缝；一旦暂堵失败，暂堵剂会在液柱正压差的作用下进人储层深部，很难被返排出来 ，可能对储层造成 更严重的伤害。针对这种情况，近两年 ，美国环保钻井技术公司研究出 3个无渗透钻井液处理剂滤失 控制井眼稳定剂 F L C 2 0 0 0 、井眼稳定剂 L C P 2 0 0 0和多种组分组成的混合物 D WC 2 0 0 0 [ 1 ] 。在一定的温度 和压力下，该类处理剂 中特殊 的聚合物，在微交联剂 的作用下形成一种可变形且有一定 强度的弱凝胶。 这种凝胶在井壁孔喉和微裂缝处产生交联、吸附 、浓集 、变形等作用 ，形成一层化学膜。这种膜能自适 应封堵井筒表面较大范围的孔喉，并起支撑作用。另外 ，表面活性剂产生胶束和微泡 ，均能 自适应变形 封堵井筒表面较大范 围的孔喉 ，起到补充封堵不同尺寸的孑 L 隙和裂缝的作用 。井筒表面上形成的超低渗 透膜能阻止钻井液中的固相和液相进入储层，达到稳定井壁和保护储层 的目的。该类处理剂在我国新 疆、四川等油田试用 ，均收到了良好的效果，但其处理剂单价很高，无法广泛推广 。为此，笔者开展了 超低 渗透处 理剂 的研 究及应 用工作 。 1 超低渗透钻井液处理剂 的研制及特性 1 ． 1 超 低渗 透钻 井液 处理剂 的研 制 超低渗透钻井液处理剂的研制采用多功能处理剂化学共混的方法L 2 制得。DF - NI N I是由水溶性多 羟基基团的改性天然聚合物、微交联剂、表面活性剂等组成；D F NI N I I 是由吸水变形性树脂、天然长 纤维状聚合物 、天然薄片状聚合物等组成。 1 ． 2 超低 渗透 钻 井液处 理剂 的特性 试验 室研究 及 现场应 用表 明 ，用 于钻井 液 中的超 低渗 透钻 井液处 理剂必 须满 足表 l 要 求 。 [ 收稿日期]2 0 0 9 0 21 6 [ 基金项目]中国石油化工股份有限公司科技导向项 目 E 2 o o 6 ]3 6 1号 。 [ 作者简介]罗春芝 1 9 6 4一 ，女 ，1 9 8 6年重庆石油学校 毕业 ，硕士 ，高级试验师 ，现主要从 事油 田化学方面的教学与科研工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 l 卷 第 2期 罗春芝等 超低 渗透钻井液处理剂 的研 究及应用 表 1 超低渗透钻 井液处理 剂的理化 性质 2 超低渗透处理剂的性能评价 2 ． 1 对钻 井液流 变性 、滤 失性 、润 滑性 的影 响 室 内选 择现 场常用 的两性 离 子聚 合物 1 、正 电胶 2 、聚磺 钻 井液 3 体 系，评 价 了 DF - NI N I、 DF NI N一 Ⅱ不 同加 量 时 ，对 各种 钻 井液 在 1 5 0 ℃下热 滚 1 2 h后 流 变性 、滤 失性 及润 滑性 的影 响。评价方法参见相关文献 [ 3 ，4 ] 。试验结果见表 2和表 3 。常用钻井液配方如下 1 5 ％膨 润土 0 ． 2 L V C MC 0 ． 1 5 P L US 1 ． 2 D F D2 KC l 0 ． 2 ％Na 2 C O 3 加重 齐 0 2 5 膨 润土 0 ． 7 MM H 1 ． 5 D F D0 ． 1 L V C MC 0 ． 5 F L O加重剂 3 5 膨 润土 0 ． 1 F A一 3 6 7 0 ． 0 8 P AC 一 1 4 1 0 ． 0 8 P AC - 1 4 20 ． 3 F L O 加重剂 表 2 D F o N I N - I 对 钻井液流变性 、滤失性 、润 滑性的影 响 注 A 为表观粘度 ； P 为塑性粘度 ； 为动切力 ， P a F L 为 AP I 滤失量 ； Kf 为润滑 系数 ； p为密度。 表 3 D F - N I N 一 Ⅱ对钻 井液流 变性、滤失性 、润滑性 的影 响 从 表 2中可 以看 出 ，随 D F - NI N- I 加 量增加 ，钻井液表 观粘度 、塑性粘 度 、动切力 均增加 ，加 量 为 1 时增加幅度不大 ；滤失量和润滑系数随加量增加下降明显 ，表明该处理剂有增粘降滤失和润滑作用。 从表 3中可以看出，随 D F - NI N一 Ⅱ加量增加 ，钻井液表观粘度 、塑性粘度 、动切力略有下降 ；AP I 滤 失 量 和润滑 系 数基本 不 变 。表 明该 处理 剂对 钻 井液 流变 性 、AP I 滤 失性 及 润滑性 无 影响 。 2 ． 2砂床 滤 失性 在 GG S 7 1型高 温高 压滤 失仪 中加 入 2 O ～ 4 0目的砂子 1 0 0 g ，用 水 浸 湿 后 铺 平 并 压实 ，再慢 慢 倒 入 待 评 价 的钻井 液 1 5 0 ml 。测 定钻 井 液在 3 ． 5 MP a压 力下 ，3 0 mi n的砂床 滤 失量 F A 。试验 结果 见表 4 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 9 4 石油天然气学报 江汉石 油学院学报 2 0 0 9年 4月 表 4 D F - N I N I和 D F - N I N 一 Ⅱ对钻井液体砂床滤失量的影响 从表 4可 以看 出， 显下降；相同加量时， 的封 堵性好 。 2 ． 3泥饼承压 能 力 3 种 钻井 液 中加入 了 D F NI 一 工和 D F NI N一 Ⅱ后 ，砂 床 滤失 量 随 加量 的增加 而 明 加 D F NI N一 Ⅱ的砂 床滤失量 比 D F NI I的小 很多 ，表 明 D F NI N 一 Ⅱ比 DF - NI I 在 2 ． 2 试 验 的基 础上 ，测完 钻井液 砂 床滤失 性后 ，继 续给 系统慢慢 加压 。刚开 始时有 少量的 清滤液流 出，随着压 力的不 断增加 ，有浑浊 钻井液 流 出时 ，表 明泥饼 被 压破 ，此 时 的 压 力 即为 泥 饼 承 压 能 力 △ P。试验结 果见表 5 。 从表 5中可看 出 ，钻井 液 中加入 了超 低渗 透处理剂 后 ，钻 井液所 形成 的泥饼 的 承压 能力得 到大 幅度 的提高 。DF NI N一 Ⅱ 较 D F NI ～ I的承压能力 更强 。 2 ． 4两种超低 渗透处 理剂 的复合 作用 表 5 D F - N I N I和 D F - N I N - Ⅱ对钻井液泥饼承压能力的影响 从以上试验结果可以看出，DF NI ～ I有较好的增粘 、降 AP I 滤失量和润滑性能 ，在砂床上 的也有 一 定 的降滤失性和承压能力；D F NI N 一 Ⅱ不增粘，但在砂床上 的滤失量小，泥饼承压能力高。将这两种 处 理剂 复合 ，评 价其对 不 同钻 井液 各项性 能的影 响 。试 验结 果见 表 6 。 表 6 DF - NI NI和 D F - NI N -Ⅱ复 合 后 对 钻 井 液 性 能 影 响 从表 6可 以看 出 ，D F NI T和 D F NI N 一 Ⅱ在 不同钻 井液 体 系中 复合加量 为 2 时 ，钻井 液体 系 的流 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 1卷第 2期 罗春芝等 超低渗透钻井液处理剂的研究及应用 变性 、AP I 滤失量和润滑性能与单独加 D F - NI I相 当，但钻井液在砂床上的滤失量下降很多 ，承压能 力提高明显。表明这两种处理剂复合使 用既能满足流变性的要求 ，又能提高钻井液形成泥饼 的承压能 力 ，提 高井 壁 的稳定 性 。 3 现场应 用 D F - NI I和 DF - NI N 一 1 I 这两种超低渗透处理剂 自2 0 0 5年研制成功后先后在辽河、中原 、河南、江 汉、中石化 中南局松滋油 田应用 ，表现出良好的流变性 、降滤失性、润滑性和井壁稳定性 。例如 2 0 0 5 年 3月 1 7日该剂 在松 滋油 田采 穴 4 4井进 行 了试用 。在钻井 液 进入 储层 前 2 0 0 m，在 正 电胶钻 井 液 中先 慢慢加人 0 ． 8 D F NI I，循环两周后再慢慢加入 0 ． 5 D F - NI N～ Ⅱ。用该钻井液作为完井液钻完 目的 层 ，井壁未出现垮塌 ，钻柱扭矩角从 4 1 o 下降到 2 1 。 ，完钻后录井检测荧光级别显示为 1 2级，较完钻前 提 高 了 4级 ，表 明有很 好 的油气 显 示 ，储 层 保 护 性 好 。该 井 试 油 生 产 后 日产 原 油 1 3 t ，较 相 邻 井 提 高 5 t 。钻 井 液加入 处理 剂前 后性 能见 表 7 。 表 7处理剂对现场钻井 液性 能影响 注 为漏斗牯度 ； o为钻柱扭矩角。 从表 7可以看出，加入 0 ． 8 DF - NI - I后钻井液漏斗粘度 、塑性粘度略增加 ，AP I 滤失量和砂床滤 失量明显下降 ，润滑系数也下降 5 1 ． 4 ，钻柱扭矩角下降 4 8 ． 8 ；再加人 0 ． 5 DF - NI N I I 后 ，钻井 液 漏斗粘度 、塑性粘度 、AP I 滤失性量 、润滑系数及钻柱扭矩角基本不变 ，砂床滤失量下降了 5 1 ． 6 9 ／ 6 。 4 结 论 1 D F NI N I是由水溶性多羟基基 团的改性天然 聚合物 、微交联剂 、表面活性剂等组成的成膜 降 滤失润滑剂 ；D F NI N 一 Ⅱ是由吸水变形性树脂、天然长纤维状聚合物 、天然薄片状聚合物等组成的成膜 堵漏稳定剂。 2 D F - N I N _ I 在不 同类型钻井液 中加量为 2 以下 时 ，钻井 液表观粘度 、塑性粘度 和动切力略增加 ，A P I 滤失量大幅度下降，润滑性提高 5 O 以上 ； D F _ N _ Ⅱ 对钻井液流变性 、A P I 滤失性 、润滑性无影 响。 3 D F NI N I在钻 井液 中加 量 为 2 时 ，砂床 上 的滤 失量 低 于 4 0 ml ，所 形成 的泥饼 的承 压 能力 大 于 7 ． 5 MP a ； DF - NI N一 Ⅱ在钻 井液 中加 量 为 2 时 ，砂床 上 的滤 失 量 小 于 2 0 ml ，所 形 成 的泥 饼 的 承压 能 力 大 于 9 ． 0 MP a 。 4 D F NI N I和 DF NI N一 Ⅱ在不 同钻 井 液体 系 中复 合 加 量 2 以 下 时 对 钻 井 液流 变 性 参 数 略有 提 高 ，AP I 滤 失量下 降 3 8 9 ／ 6 以上 ，润 滑系 数下 降 5 O 以上 ；承压 能力 大 于 1 0 MP a 。 5 D F - NI N 一 工和 D F NI N一 Ⅱ已在 辽河 、中原 、河 南 、江 汉 、中石 化 中南 局 松 滋油 田应 用 ，收 到 良 好 效果 。 [ 参考文献] [ 1 ]孙 金声，林 喜斌 ，张斌 ，等 ．国外超 低渗透钻井液技术综述 [ J ]．钻井液与完井液 ，2 0 0 5 ，2 2 1 5 7 ～5 9 ． [ 2 ]李家芬 ，苏 长明．于培志 ，等 ． CY 一 1无渗透钻井液处理剂的室 内试验研究 r J ]．石 油钻探 技术 2 0 0 6 ，3 4 1 3 3 ～3 5 ． [ 3 ]窦红梅 ，许 承阳 ．甲基葡 萄糖苷一 超低渗透钻井液性能评价 [ J 3．钻 井液与完 井液 ．2 0 0 6 ，2 3 6 3 6 ～3 8 ． [ 4 3王越之 ，王宇 ，罗春芝 ．新型 多糖钻井 液体 系的室内研究[ J ]．石油天然气学报 ，2 0 0 6 ，2 8 2 8 2 ～8 5 ． [ 编辑] 萧雨 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m