环保型全白油基钻井液的研究与应用.pdf

第 2 8 卷 第 2期 2 0 1 1 年 3月 钻井液与完井液 DRI LLI NG FLUI D CoM P LETI ON FLUI D 、 ， 0 l _ 2 8 No ． 2 M a r ．2 01 1 文章编号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 1 1 0 2 0 0 1 0 ． 0 3 环保型全 白油基钻井液的研究与应用 刘绪全 2 ， 陈敦辉 ， 陈勉 ， 杨金荣 2 ， 张振华 2 ， 宋元森 1 ． 中国石油大学 北京 石油工程学院，北京 ； 2 ． 中国石油长城钻探钻井液公司，北京 摘要随着油基钻井液在国内外的使用规模越来越大，室内优选出了2套密度达到2 ． 0 g ／ c m 、抗温能力达到 1 5 0 o C的全 白油基钻井液的基础配方，并于 2 0 0 9年率先在中国辽河油田沈3 0 7井 3 7 0 9 4 1 4 6 m 井段进行了现场 应用。结果表明， 该全油基钻井液具有较好的流变性、 沉降稳定性、剪切稀释性以及优良的悬浮和携带固相的能力， 滤失量低，满足 了现场施工的要求 ； 具有较强的抗水侵 2 0 ％ 水和抗土污染能力 1 5 ％劣质土 ； 该钻井液在沈 3 0 7井三开井段的使用性能良好，机械钻速高。全白油基钻井液在沈 3 0 7井的成功应用，为长城钻井液公司进一步 拓展海外油基钻井液市场奠定了坚实的技术基础。 关键词环保型 ； 全油 白油基钻井液 ； 处理剂 ； 流变性 ； 沈 3 0 7井 中图分类号T E 2 5 4 ． 3 文献标识码A 油基钻井 液是 以油作 连续相 的钻井 液，该钻 井液在 国外应用较为普遍。目前中石油在海外购买 的油 田也有一部分正在使用油基钻井液钻探复杂地 层 ，如中石油在 阿尔及利亚购买的 4 3 8 B区块 ，由 于地层水敏性强 、地层压力高、存在巨厚盐膏层等 复杂情况 ，由美 国 MI 钻井液公司提供油基钻井液 技术服务 ，勘探已经见到了单 口井 日产大于 8 0 0 m 的工业油气流 。可 以预见 ，随着 中石油在海外 的勘 探开发向深井 、高温高压井和海上油 田勘探开发的 不断深入 ，油基钻井液的使用规模将会越来越大。 1 室 内研 究 1 ． 1 全油基钻井液配方的确定 通过大量的室内实验 ，以茂名 5 白油作为全油 基钻井液的基础油 ，使用高效有机土 HMC 一 4和树 脂类的增黏剂提高全油基钻井液的黏度和切力 ，它 们同时具有降滤失作用 ，同时优选 出了适合该体系 的润湿剂和稳定剂 ，并且通过进行各种处理剂加量 对全油基钻井液性能影响的测试 ，确定 了各种处理 剂的最佳加量 ，形成 了全油基钻井液的最佳配方如 下 [ 1 - 3 1 ，其性能见表 1 。 表 1 全油基钻井液的性能 配p } 实验P y | Y P { G e l | F L ／F L H T H P ／ 方 f m 条件 mP a ． s P a P a ／ P a m L mL 6 ， 注 热滚条件为 1 5 0℃、1 6 h ，测试温度为 5 O℃。 1 茂名 5 白油 3 ％有机土 2 ％增黏剂 2 ％ 润湿 剂 3 ％ 稳 定剂 2 ％ 降滤 失 剂 0 ． 5 ％氧 化钙 3 ％碳酸钙 十重 晶石 密度小于 1 ． 6 8 e C c m 2 茂名 5 白油 3 ％ 有机土 十 1 ％ 增黏剂 2 ％ 第一作者简介 刘绪全，高级工程师，在读博士研究生，1 9 6 8年生，1 9 9 5年获石油大学 北京 石油工程系硕士学位， 现任 中国石油长城钻探钻 井液公司经理 。地址 北京市朝阳区北辰西路 8号北辰世纪中心 A座 1 1 3 1 房 间王超 收 ； 邮政编 码 1 0 0 1 0 1；电话 0 1 0 8 4 3 7 9 5 5 8； E ma i l l i u x q ． g w d c c n p c ． c o m．c n 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 8卷 第 2期 刘绪全等 环保型全 白油基钻井液的研究与应用 润湿 剂 3 ％ 稳 定 剂 2 ％ 降滤 失 剂 0 ． 5 ％ 氧化 钙 3 ％碳酸钙 重晶石 密度为 2 ． 0 g ／ c m 1 ． 2 全油基钻井液 沉降稳定性 实验 配制 密 度 为 1 ． 7 0 g ／ c m 的钻 井 液 ，在 1 5 0℃ 下热滚 1 6 h后 ，置 于烧杯 中静 置 2 4 h ，测得烧杯 中钻井液 的上部密度为 1 ． 6 9 g ／ c m ，下部的密度 为 1 ． 7 1 g ／ c m ，未 出现基油析出的现象 ，说明该钻井液 具有较好的沉降稳定性 。 对 比了全油基钻井液在 1 5 0 o C 下静置 1 8 h前后 的钻井液性能 ，实验结果见表 2 。由表 2可以看出， 在模拟井下温度的条件下 ，钻井液的黏度及切力均 随着静置时间的延长而增大 ，而且钻井液 的动塑 比 为 0 ． 5 7 8 P a ／ mP a s ，该钻井液表现出 良好的剪切稀 释性 、优 良的悬浮和携带固相的能力 ，可以满足停 泵条件下的多种作业要求 。 表 2 密度为 1 ． 7 0 g ／ c m 的钻 井液 高温静置前后的性能对 比 实 盒 F L f F V ／ G e t }PV ／ Y P f K } 条件 mL s P a ／ P a mP a ． s P a m P a ． S n 注 测试温度为 5 0℃。 表 4 密度为 1 ．5 0 g ／ c m 全油基钻 井液 的抗土污染性能 i ／ 验P y | Y P { G e l | F L I ／ F L m P | ％ 条件 mP a ． s P a 2 o 3 P a ／ P a mL mL 从表 3可 以看 出，随着水侵入量 的增加 ，体系 的黏度 、切力变化较小 ，而且滤失量有所降低 ，说 明该钻井液抗水污染 的性能好 ； 但当水侵入量增大 时 ，体系的塑性黏度有所增大。因此在全油基钻井 液的应用过程 中，应避免用水冲洗振动筛和钻井液 槽等 ，以防止钻井液性能发生变化。 从表 4可以看出，全油基钻井液具有 良好的抗 土污染的性能 ，受劣质土污染后 ，钻井液的黏度和 切力有所升高。这主要是由于土侵入量增大，导致 固相含量增加 ，因此在实际应用过程 中，应加强 固 控设备的使用 ， 保证全油基钻井液具有优 良的性能。 1 3 全油基钻井液抗污染实验 2 现 场应 用 室内评价了密度为 1 ． 5 0 g ／ c m。 的全油基钻井液 的抗水 污染 和抗劣质土污染 的性能 ，老化 条件为 1 5 0 o C、1 6 h ，测试温度为 5 0 ，实验结果见表 3 和表 4 。 表 3 密度为 1 ． 5 0 g ／ c m 全油基钻井液的抗水 污染性能 2 ． 1 地质特征 沈 3 0 7井在三开井段 3 7 0 9 ～4 1 4 6 m使用 了全油基钻井液 。该井段钻遇地层为新生界下第三 系、沙河街组 四段和新生界下第三系房身泡组 。其 中 3 7 0 9 4 0 2 2 1 T I 井段地层为深灰色泥岩夹灰色粉 砂岩 ，4 0 2 2 ～4 0 3 0 m井段地层为灰黑色蚀变玄武 岩 ，下层由灰色、深灰色粉砂质泥岩 、灰色粉砂岩 组成 。 2 ． 2 现场 应用情况 油基钻井液配方如下 ，其性能见表 5 。 茂 名 5 白油 3 ％有机 土 0 ． 6 ％增 黏剂 2 ． 5 ％ 润 湿 剂 0 ． 5 ％ 结 构 剂 0 ． 5 ％ 氧 化 钙 3 ％ 碳 酸 钙 0 ． 5 ％ 降滤失剂 重 晶石 由表 5和实验现象可以看出，老化前后钻井液 具有 良好 的流变性和高温稳定性 ，1 5 0℃时的高温 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 2 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 1 年 3月 高压滤失量为 1 2 ．8 m L ，满足现场施工需要。 表 5 全油基钻井液现场试验最佳配方性能 注 热滚后无沉 淀出现 ， 凡 为 1 2 ． 8 mL 。 2 ． 3 全油基钻 井液的现场 配制 1 中途完钻 固井后 ，放掉二开钻井液 ，彻底 清洗各罐 。 2用清水清洗循环系统 的所有 管线 ，将技术 套管内的钻井液彻底替净， 再用白油将套管内的清 水替出，将清水和油水混合液排净。 3 在钻井液池 2 、3号罐 中放入 5 白油 ，将技 术套管内清水顶替干净 ，补充 白油量。 4全井循环 ，按循环周均匀地在加料漏斗中 按配方依次加入有机土 、增黏剂、结构剂 、润湿剂 、 氧化钙和超细碳酸钙 、重晶石 、乳化剂、降滤失剂 ， 并用泥浆枪反复冲刺 ，保证每一种处理剂充分分散 或溶解。现场油基钻井液配方如下。 1 1 9 m3 白油 3 ． 9 t 有机土 1 ． 3 t 增 黏剂 6 ． 6 t 液体增黏剂 0 ． 6 5 t 结构剂 2 ． 3 8 t 润湿剂 0 ． 6 8 t 氧 化钙 3 ． 6 t 超 细碳酸钙 重 晶石 0 ． 6 8 t 主乳化剂 0 ． 6 5 t 降滤失剂 5 基浆配好后检测其性能 ，经过充分搅拌循 环后 ，钻井液性能 良好 ，达到了设计要求。同时在 基地配制储备的钻井液。在正常钻进过程 中，全油 基钻井 液的消耗用符合现场要求 的储备浆进行补 充 ，该次试验井共配制 1 7 0 m 储备浆。 2 ． 4 现场应 用效果 该井不同井段全油基钻井液 的性 能见表 6 。结 果表明 ，该钻井液具有较好的流变性 、电稳定性及 沉降稳定性 ，钻进过程顺利 ，满足了施工要求。 从实际应用情况看 ，该钻井液性能稳定 、高温 稳定性好 、悬浮能力强、沉降稳定性好 ，易于维护 处理 ，且机械钻速高。该井不同井段钻速的对比情 况见表 7 。从表 7可知 ，使用 1 5 2 r l l l i 1 钻头的全 油基钻井液 比使用 西2 4 1 mm钻头 的有机硅钻井液 钻速要快 ，如果考虑到钻头直径及井深对钻速的影 响因素 ，使用全油基钻井液钻速 比水基钻井液钻速 要快得多，且钻头磨损减轻，使用寿命延长。 表 6 沈 3 0 7井钻进过程中全油基钻井液的性能 井 深 ／ m p ／ g ／ c m FV ／ s P n P a S Y P ／ P a F L ／ mL 纸 仍 注 破乳电压均大于 2 0 0 0 V。 表 7 沈 3 0 7井不同井段钻速对 比情况 3 结论 1 ． 研制的全油基钻井液 的性能稳定 、 抑制性强、 抗高温性能好 ，且滤失量低 ，能够满足现场施工的 要求。 2 ． 该体 系在沈 3 0 7井三开井段使用性能 良好， 机械钻速高。 3 ． 该全油基钻井液在沈 3 0 7 井的初步应用成功， 为长城钻井液公司进一步拓展海外油基钻井液市场 奠定了坚实的技术基础。 参 考 文 献 『 1 ] 刘振东，薛玉志，周守菊，等 ． 全油基钻井液完井液 体系研究及应用 [ J 】 ． 钻井液与完井液，2 0 0 9 ，2 6 6 1 O l 2． [ 2 ] 岳前升，向兴金，李中，等 ． 油基钻井液的封堵性能研 究与应用 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 0 6 ，2 3 5 4 0 - 4 2 ． [ 3 ] 胡文军，刘庆华，卢建林 ，等 ． 强封堵油基钻井液体系 在 W1 1 - 4 D油田的应用 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 0 7 ，2 4 31 2 ． 1 5 ． 收稿 日期2 0 1 0 0 9 ． 2 5 ；H GF 1 1 0 2 N2 ；编 辑王小娜 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m