水基钻井液用防塌封堵剂封堵效果实验研究.pdf

第 4 4卷第 2期 2 O 1 5年 2月 廊 用 化 工 Ap pl i e d ； h e nfi c a l I nd u s t r y VI j ． 4 4 No ． 2 Fe b ． 2 0 J 5 水基钻 井液用 防塌封堵剂封堵效果实验研究 曹成 ， 蒲 晓林 ， 王贵 ， 赵正 国 ， 李茜 ， 黄 桃 1 ． 西南彳 i i L h 大学 油气藏地质及开发 r 程 家 最点实验 川 成都6 1 0 5 0 0 2 ． 中t 例 油 南油气F H 分公 H j采气 r 程 研究院 ， 四川 广汉6 1 8 3 0 0 摘要 采用高温高压静失水评价方法， 开展了沥青类封堵齐 lj 、 刚性颗粒封堵剂以及其它封堵剂等单剂的评价与优 选， 并开展了复配封堵 剂优化 的实验 结 果表明， 乳化沥青在沥青类封堵 剂中封堵 效果最优． 超宝 f fJ 碳酸钙 1 0 0 0目 在 刚性颗粒封堵剂 中封堵效 果最 优 ， 乳化石蜡在其它封堵 剂中封堵效 果最 优。在常用封堵剂的组 合中， 3 ％超细碳酸钙 1 0 0 0目 2 ％乳化沥青 为水基钻井液用最佳封堵配方。 关键 词 水基 钻井液 ； 防塌 ； 封堵 剂 ； 封堵 中图分类号 T Q 0 4 7 ． 4 ； T E 2 5 4 ． 4 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 3 2 0 6 2 0 1 5 0 2 0 2 4 7一 o 3 Re s e a r c h o n t h e s e a l i n g p e r f o r ma n c e o f s e a l i n g a g e n t s f o r wa t e r b a s e d d r i l l i n g flu i d s C A O C h e n g ， P U X i a o l i n ， WA N G G u i ， Z H A O Z h e n g g u o ， ， J，Q i a n ， H U A NG T a o f I ． S t a t e Ke y L a b o r a t m y o f Oi l a n d ； a s R e s e r v o i r Ge o l o g y a n d E x p t o i t a t i o n． S o u t h we s t Pe t r o l e um Un i v ms i t y， Ch e n g du 6 1 05 0 0， Ch i n a； 2 ． j a s P r o d u c t i o n En g me m’i “ g Re s e a r c h I n s t i t u t e， S o u t h w e s t Oi l a r i d Ga s F i e l d C o mp a n y， C NP C， Gu a n g h a n 6 1 8 3 0 0， C h i n a Ab s t r a c t Hi g h t e mp e r a t u r e a n d h i g h p r e s s u r e f i l t r a t i o n w e l ’e u s e d t o e v a ] u a t e t h e s e a l i n g p e rf o r ma n c e o f a s p h a l t ， l ’i g i d i t y p a r t i c l e， a n d o t he t ‘ ma t e r i a l s ． Al s o， t h e c o mb i n e o f t h e s e a l i n g a g e n t s h a v e b e e n e v a l u a { a n d o pt i mi z e d ． Th e r e s u l t s s h o we d t h a t e mu l s i f y a s p h a I t i s t h e b e s t s e a l i ng a g e n t i n a s p h a 1 t ， c a ] c i u m e } t I ’一 b o n a t e i s t h e b e s t s e a l i ng a g e n t i n r i g i d i t ， pa r t i c l e a n d e r n u J s i f y wa x i s t h e b e s t s e a l i n g a g e nt i n t h e o l h e I s e a l i n g a g e n t s ． Th e b e s t s e a l i n g f o r mu l a t i o n h r wa t e r b a s e d d r i l l i n g flu i d i s t h e c o mb i n a t i o n o f 3 ％u l t r a fi n e c a l c i u m c a r b o n a t e 1 0 0 0 me s h a n d 2 ％ e mu l s i f y a s p h a l t ． Ke y wo r ds wa t e r b a s e d d r i l l i ng f h fid s ；a n t i s l o u g hi n g；s e a l i n g a g e nt s；s e a l i ng 泥页岩井壁稳定问题是钻井 r 程中普遍存在并 且非常严重的问题 ， 防塌钻井液技术 一 直是泥页岩 井壁稳定技术 的重要研究方 向 、 。防塌封堵剂是 构成防塌钻井液的基础 ， 室 内实验和现场实践均表 明， 防塌封堵剂的类 型与加量对封堵作用效果具有 显著影响 。合理 的防塌封 堵剂及复配有利 于充 分发挥各种封堵剂的作用 ， 实现封堵性能的最优化。 因此 ， 研究 防塌封堵剂封堵作用效 果对高效利用防 塌钻井液技术具有重要的工程实际意义。现有防塌 钻井液技术多集 中予处理剂的研制及其工程应用方 面 ， 关于各种防塌封堵剂封堵作用效果 的系统研究 的报道并不多见 。 。 。 为了研究防塌封堵剂封堵作 用效果 ， 针对水基 钻井液用防塌封堵剂 ， 笔者开展了评价封堵剂封堵 作用效果的室内实验 ， 通过测量高温 高尿失水精随 时问的变化规律 ， 获得水基钻井液用最优封堵 方 一 1 实验部分 1 ． 1 试 剂与仪 器 沥青类封堵剂 乳化沥青 、 氧化沥青、 磺化沥青 、 自沥青均为工业 品； 刚性颗粒封堵剂 超细碳帜钙 1 0 0 0目 、 超细 一氧 化硅 1 0 0 0 曰 、 纳 米碱 酸钙 、 纳米 氧化硅均 为工业 品； 其它封堵剂 乳化 蜡 、 聚乙_ 二 醇 2 0 0 0 0分子量 均为工业品； 十八烷 胺 为分析纯。 D F C - 0 7 0 5型高温高 压失水仪； B R G L 一 7型变频 滚 予加热炉 。 收稿 日期 2 0 1 4 ． 】 1 1 7 修改稿 日期 2 0 l 4 1 2 - 0 5 基金项 目 国家重点基础研 究发展 汁划 9 7 3计划 2 0 1 3 C B 2 2 8 0 0 3 ； 四川省教育厅科研项 目 1 4 Z B 0 0 4 3 作者简介 曹成 1 9 9 3一 ， 男， 四川南充人， 西南石油大学在读硕l _卜 研究生 ， 师从蒲晓林教授 ， 从事钻井 工作液化学■ 』 方面的研 究。电话 l 8 7 8 2 9 4 3 2 8 7 ， Em a i l s y c a o e h e n g 1 2 6 ． C O H I 通讯联系人 蒲晓林 1 9 5 7一 ， 男， 教授， 博 士生导师， 主要从事油气 井工程领域 的教学和科研工作 电话 0 2 8～ 8 3 0 3 3 0 2 9． E ma i l p a x i a o l i n s wp l l l 2 6 ． c o in 应用化工 第 4 4卷 1 ． 2 实验方 法 实验基浆为固相含量为 4 ％的预水化膨润土浆 1 ％S MP ． 2 。以基浆 一定 浓度封堵剂作 为封堵 型钻井液。采用高温高压静失水评 价法进行评 价。 ①将一定浓度的封堵剂加入基浆中， 搅拌均匀后放 人滚子加热炉 中， 在 1 2 0 o C条件 下老化 1 6 h ， 取出滚 筒 ， 冷却至室温， 将钻井液倒 出再次搅拌均匀 ； ②按 照相关标准在高温高压静失水仪上进行操作实验， 实验温度设定为 1 2 0 q C， 压差设定 为 3 ． 5 MP a ， 分别 记录一定时间的累计失水量。 2 结果与讨论 2 ． 1 封堵剂 单剂评价 沥青类封堵剂 、 刚性颗粒封堵剂 以及其它封堵 剂的高温高压失水量随时间的变化 ， 见图 1 ～图3 。 宴 日 唧 煺 枢 赠 恨 皿 删 照 挺 赠 饵 时间／ rai n 图 1 沥青类封堵剂封堵效果 F i g ．1 S e a l i n g p e r f o r ma n c e o f a s p h a l t ◆一 基浆 ● I - 一 基浆 3 ％超纲碳酸钙 ▲一基浆 3 ％超细 氧化硅 一基浆 3 ％纳米碳酸钙 1 ％分散剂 基浆 3 ％纳米二氧化硅 1 ％分散剂 O 5 1 0 1 5 2 O 25 3 O 时间／ rai n 图 2 刚性颗粒封堵剂封堵效果 时问／ rai n 图3 其它封堵剂封堵效果 F i g ． 3 S e a l i n g p e r f o r ma n c e o f o t h e r ma t e r i a l s 由图 l可 知 ， 与 基 浆相 比， 沥 青 类封 堵剂 在 1 0 m i n 后滤失量 的增加幅度明显减小 ， 具有一定 的 封堵效果 ， 其中乳化沥青的瞬时滤失小， 总的滤失量 小 ， 封堵效果最优。 由图 2可知 ， 超细碳酸钙的高温高压滤失量最 小 ， 滤失量趋于恒定所用时间最短 ， 封堵效果最优。 由图 3可知 ， 十八烷基胺的高温高压滤失量最 大 ， 聚乙二醇次之。乳化石蜡 的高温高压滤失量最 小 ， 且瞬时滤失量最小 ， 封堵效果最优。因此 ， 选择 乳化沥青 、 超细碳酸钙 、 乳化石蜡进行封堵剂复配优 化 。 2 ． 2封堵 剂复配 优化 现场应用中一般采用 1～ 2种封堵剂 ， 因而将 3 种封堵剂两两组合 ， 分为 3组 ， 分别采用 2因素 5水 平均匀设计表 U 5 。 进行实验 ， 结果见图4～图 7。 由图 4可知 ， 3 ％A2 ％B即 3 ％乳化沥青 2 ％乳化石蜡 的瞬时滤失小 ， 总 的滤失量小 ， 1 0 ra i n 后滤失量的增幅较小 ， 封堵效果最优。 由图 5可 知 ， 4 ％ B 4 ％ C 即 4 ％ 乳 化 石 蜡 4 ％超细碳 酸钙 的高温高压滤失量最小， 并且该配方 滤失量趋于恒定的时间最短 ， 封堵效果最优。 稠 魍 担 娟 妲 时间／ mi n 图4 乳化沥青 A 与乳化石蜡 B 组合的封堵效果 Fi g ． 4 S e ali ng p e r f o r ma n c e o f t h e c o mbi na t i o n o f e mu ] s i f v a s ph a l t a n d c n n, l s i f y wa x 时问／ mi n 图5 乳化石蜡 B 与超细碳酸钙 C 组合的封堵效果 F i g ． 5 S e ali n g p e r f o r ma n c e o f t h e c o mb i n a t i o n o f e mu l s i f y w a x a n d u l t r a fi n e c a l c i u m c a r b o n a t e ∞加∞卯∞如加加 ， I Ⅲ／ 咧 嚣 坦赠 幄 第2 期 曹成等 水基钻井液用防塌封堵剂封堵效果实验研究 时n { J／ m t n 图6 超细碳酸钙 C 与乳化沥青 A 组合的封堵效果 F i g ． 6 S e a l i n g p e r f o r ma n c e o f t h e c o mb i n a t i o n o f u l t r a _fi n e c a l c i u m c a r b o n a t e a n d e mu l s i f y a s p h a l t 时I 明 ／ rai n 图 7 3种较优组合的封堵效果 F i g ． 7 S e i n g p e rf o r ma n c e o f t h e t h r e e c 0 mb i i ／ a i i o n 由图 6可知， 3 ％C 2 ％A即 3 ％超细碳 酸钙 2 ％乳化沥青的瞬时滤失小 ， 总的滤失量小 ， l 0 rai n 后滤失量几乎没有增幅， 封堵效果最优。 由图 7可知， 3种较优组合 中， 3 ％超细碳 酸钙 2 ％乳化沥青的高温高压滤失量最小 ， 并且该配方 滤失量趋于恒定所用时间最短， 封堵效果最优， 水 基钻井液用最佳封堵配方。 3 结论 1 沥青 类封堵剂 中乳化沥青 的封堵 效果最 优 ， 刚性颗粒封堵剂 中超细碳 酸钙 1 0 0 0目 的封 堵效果最优 ， 其它封堵剂 中乳化石蜡 的封堵效果最 优。 2 复配封堵剂较单 一封堵 剂的封堵 效果更 优 ， 其中 3 ％超细碳酸钙 1 0 0 0目2 ％乳化沥青 尊敬的作者 为水基钻井液用最优封堵剂配方。 参考文献 [ 1 ] 王森， 陈乔， 刘洪 ， 等． 页岩地层水基钻井液研究进展 [ J ] ． 科学技术与工程， 2 0 1 3 ， 1 3 t 6 4 5 9 7 - 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T h e D e s i g n o f a N a n o p a r t i c l e p 1 i t l f C1 ． p E{ ．5 3 7 2 9 ． 2 0 1 2 ． [ 1 1 ]剧 朝纲 蒲蛲林， 陈勇． 新型封堵剂F D J ． E F 封堵特性 及 其作用机 e J ] 断 块油气田，2 0 1 2 ， 1 9 2 2 4 9 ．2 5 2 ． [ 1 2 ]黄书红， 蒲晓林 陈勇， 等 新型无荧光防塌封堵剂 H S H的研制及机理研究[ J ] 钻井液与完井液， 2 0 1 3 ， 3 0 1 9 1 2 ． [ 1 3 ]L i G G， Z h a n g J H， Z h a o H Z ， e t a 1 ． N a n o l e e h n o l o g y t o 1 m p t e 融 抽g A b i l i t y o f D ri l l i n g F l u i d s f o r S h a l e w i t h Mi e 协． 妇 D m 4 n g D r i l l i n g 『 C] ． S P E 1 5 6 9 9 7 ， 2 0 1 2 ． [ 1 4 ]季云雁； 胡传荣 试验设计与数据处理[ M ] ． 2 版． 北 京 化学工业出版社 2 0 0 8 ； 1 2 4 ． 1 5 0 ． 您好， 为了进一步提高 应用化工 期刊的质量和服务水平， 更好地为科研生产服务， 希望 您和您的同事、 学生、 朋友为我刊投稿， 并提出宝贵意见和建议， 共同把 应用化工 办成精品 期刊 。网上投稿系统 w w w ． z g y y h g ． c n 应用化工杂志社