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高密度钻井液

高密度钻井液
高密度钻井液

新型钻井液加重材料

1 四氧化锰

贝克体斯公司使用专利加重材料---Micromax开发出了一种逆乳化钻井液。这种加重材料是四氧化锰,与重晶石颗粒相比,四氧化锰具有粒径小、颗粒呈球形的特点。由于球形颗粒的粒间摩擦很小,故钻井液的塑性粘度大幅度降低。虽然四氧化锰的密度比重晶石大得多,但其颗粒的尺寸却比重晶石小得多,这就意味着这些颗粒可以被弱结构的钻井液所支撑,同时在较低的屈服值下不会增加沉降的风险。Micromax可以改善钻井液的流变性能,同时降低加重材料发生沉降的趋势,可在高温/高压井和小井眼中使用。对于高温/高压井,减轻沉降趋势和降低塑性粘度能大幅度缩短钻井时间,减少井下漏失。连续管钻井和过油管钻井的发展也为该钻井液的使用提供了潜在市场。

从健康与安全的角度来说,由于细颗粒尺寸和粉尘所带来的问题可以通过事先将加重材料与钻井液混合来避免。压井用的钻井液被运输到井场上,其中部分钻井液被油和盐水稀释成所需的钻井液密度。这一操作安全可靠,并能极大地简化采用非标准加重材料所带来的诸多问题。

超高密度钻井液

技术难点:

由于深井并底温度高,对高密度钻井液的处理异常复杂。经常陷人“加重一增稠—降粘一加重剂沉降—密度下降一再次加重”的恶性循环.影响钻井的正常进行,甚至可能引起严重卡钻事故。而本次研究的钻井液密度高达3.0.g/cm3.体系中的固相含量极高(若用重晶石作加重剂,其体积分数将大于60%)。体系的流变性和沉降稳定性之间的矛盾十分突出。C'hiligcrian G V等认为,重晶石的加重极限可以达到2. 64 g/ cm3,超过此极限,钻井液的流变性与沉降稳定性之间的矛盾将不可调和,出现顾此失彼的困难。显然,解决好密度为3.00 g/cm3钻井液的流变性和沉降稳定性之间的矛盾是超高密度钻井液研究成功的技术关键。

重晶石粉技术指标的研究

加重剂密度越大.钻井液中固相的体积分数就越小。Gary G R和Young Jr F S认为,方铅矿可将钻井液密度提高到3.85 g/cm3。但在中国,方铅矿尚未真正开发用于钻井行业。为此着重研究了重晶石。

1.重晶石粉密度

如果选用的重晶石密度大,则其在钻井液中的体积分数就较小.从而有利于改善钻井液流变性。在研究中选用了密度为4.4 g/cm''左右的重晶石粉。

2.重晶石粉的粒度

根据斯笃克斯定律,在重晶石粉密度一定的情况下况下,影响钻井液沉降稳定性的因素主要为重晶石粉粒度分布和钻井液液相粘度。二者必须相互协调,液相粘度太高影响钻井液流动性,太低则无法满足对钻井液沉降稳定性的要求;重晶石粒度太粗则沉降速率大,增加维持钻井液良好稳定性的难度.太细则钻井液流动性能难以调节。研究中发现,虽然Chiligcrian G V'等人提出了重晶石的理沦加重极限,但观点是建立在“重晶石各项技术指标均符合AYI标准”的基础上,对有特殊密度要求的钻井液,重晶石粒度可以不符合AP1标准。Briscoe B J等人认为,随着重晶石含量的增加。钻井液中粘土与重晶石颗粒间的相互作用存在三种方式,当重晶石的体积分数大于15%时,重晶石颗粒之间相互靠近,重晶石本身可能参与形成网状结构,从而增强了体系的凝胶强度(见图1>;而在密度为3. 00 g/cm3的钻井液中.重晶石的体积分数在60%以上,它在钻井液中形成的网状结构的强度不可忽视。

这样.重晶石粒度适度增粗后虽然一定程度上会使钻井液沉降稳定性变差,但其在钻井液中形成的微弱结构可以部分抵消这不良影响。围绕这一研究思路,经过试验确定了可配制密度为2. 92 ~ 3. 00 g/cm3'钻井液的重晶石粉粒度。

3.重晶石粉的粘度效应

超高密度钻井液中重晶石含量很高,如果重晶石粘度效应高,必然严重影响钻井液的流变性,使之不易控制通过对30多家厂商的重晶石进行分析,结合超高密度钻井液技术要求,确定用于配制超高密度钻井液的重晶石粘度效应为:在加硫酸钡前后的粘度变化必须小于50 mPa.s。

4.重晶石粉碱土金属含量

碱土金属含量是反映重晶石成矿纯度的一个重要指标,含量如果高则会严重影响钻井液的流变性.因此要求用于配制超高密度钻井液的重晶石的碱土金属含量必须为零。

5.高效稀释剂与重晶石粉表面性质研究

Cafe和Rebb等人认为,在碱性环境中,重晶石表面带微弱负电。另一方面,在碱性环境中重晶石粉表面离子处于不平衡状态,可吸附其他物质。根据法扬斯法规则,处于碱性环境中带负电的重晶石表面能吸附高价的阳离子,如Fe2+、A13+和Ti4+。这些被吸附的金属离子的原子具有空轨道,可接受配位体,具有络合能力,可与-OH ,-COOH等给电子基团产生络合吸附。这样,重晶石的表面弱负电性会因吸附高价离子而有所加强,重晶石在钻井液中的静电斥力增大,有利于钻井液沉降稳定性的改善,也利于弥补因重晶石颗粒变粗给钻井液沉降稳定性带来的负面影响。经过室内研究一种类似于铁铬木质素磺酸盐、带有Fe2+、A13+和Ti4+络合离子的稀释剂DQG-1可以显著地改变重晶石的表面性质,见表1和表2。

由表1可以说明,未加入DQG-1时,重晶石的表面ξ电势为-8mV,而DQG-1浓度仅为0.4%时,重晶石表面电势则可增至-13.28mV。DQG-1在钻井液中的加量可达到10%以上,这对配置超高密度钻井液是极为有利的。可使DQG-1大分子吸附于重晶石表面,形成有一定厚度的水化膜.重via } }:ro粒的表观体积增大,增大其在钻井液中的沉降阻力.使其动力稳定性增强。研究中还发现,1)L2G-1对重晶石具有一定的分散作用。由表2可以看出,如果不加1)QG-1.重晶石粒度的平均粒径和粒径中值较大.峰值也大,但随着IX}(}-1的加人,重晶石颗粒变细,平均粒径和粒径中值变小,峰值也变小.说明I)QG-1的加人,使原来凝聚在一起的重晶石颗粒分散开了,斥力加大了,体系趋于稳定的可能性加大了。此外,DQG-1不仅具有极强的稀释能入·同时具有良好的降滤失能力(见表3),这对官3井下部深井钻进要求钻井液具有较小的滤失量极为有利。在表3中,井浆与各种稀释液按6:魂的比例混合。然后用重晶石加重到密度为2. 5 g/cm3.再加人5男的i} 1-Cl,然后测定体系的性能。井浆性能:密度为2. ,i6 }!cm';不流动.无法测漏斗粘度;滤失量为8 mL.泥饼厚度为10 mm;膨润土含量为'? :i到I.,固相含量为55%;含油5%,含水35%。稀释液配方如下(括号内数据为稀释液浓度)

1# SMT:NaOH=3:1(8%)

2# SMK:NaOH=5:1(8%)

3 #FCLS:NaOH=3:1(8%)

4 #XY-27:NaOH=10:1(8%)

5 #SMC:NaOH=5:1(10%)

6 #SMT:SMC:NaOH=2:1:0.5(10%)

7 #FCLS:SMP:NaOH=2:1:0.5(10%)

8#DQG-1:NaOH=6:1(25%)

膨润土限量

尽管对重品石表而性质作了研究和改性,但在钻井液中重晶石颗粒间的静电斥力仍然没有大到足以抵抗重力沉降作用,以致大多数重晶石}?}i粒尽管没有聚集在一起,仍然会很快沉降。这就需要在钻井液中加人粘土和分散}4.提供基本的体系结构强度,增加钻井液的稳定性。由于深井钻井液处于高温条件下,如果膨润土量限不合理,尤其是若过高,高温作用会促进粘土水化分散,造成钻井液粘度、切力增大,甚至使钻井液失去流动性,且这一作用不可逆」;而粘土量限过低,钻井液中的高价阳离子会在高温条件下挤压粘土颗粒扩散双电层,使粘土易于产生高温聚结,削弱钻井液基本的凝胶强度,破坏钻井液的沉降稳定性,在深井中极易产生重晶石沉淀等复杂事故。为此,开展了超高密度条件下膨润土量限的研究,结果见表4。从表4看出,膨润土含量低于l n. 4 g/I.时,钻井液的沉降稳定性得不到保证;膨润土含量为15. 4 g!I时,体系开始出现高温增稠。要同时满足钻井液流变性和沉降稳定性,膨润土限量应控制在10.4~12.5g/l范围内。

钻井液体系和配方

钻井液体系和配方 一.不分散聚合物体系 不分散聚合物钻井液体系指的是经过具有絮凝及包被作用的有机高分子集合物处理的水基钻井液。常用的不分散集合物钻井液类型大体有三种:及多元素聚合物体系、复合粒子性聚合物体系、阳离子聚合物体系。 1.不分散聚合物体系特点 (1)具有很强的抑制性。通过使用足量额高分子聚合物作为絮凝包被剂,实现强包被“被包”钻屑,在钻屑表面形成一层光滑的保护膜,抑制钻屑分散,使钻出的钻屑基本保持原状而不分散,以立于地面机械清除,从而实现低密度、低固相,提高钻速。 (2)具有较强的悬砂、携砂功能。通过控制适当的般土,使聚合物钻井液形成较强的网架结构,确保其悬砂、携砂功能,满足井眼净化需求。 (3)通过使用磺化沥青、超细碳酸钙等降低泥饼渗透率,能偶获得良好的泥饼质量。 (4)该体系以其良好的稀释特性是的钻头水眼粘度小,环空粘度打,

有利于喷射钻井、优化钻井钻头水马力的充分发挥,从而提高机械钻速。 (5)低密度、低固相、有利于实现近平衡压力钻井 (6)抑制性强,且粘土微粒含量较低,滤液对底层所含粘土矿物有抑制膨胀作用,故可减轻对油气层的损害。 2.配方

3.技术关键 1.加大包被剂用量(171/2″井眼平均约3.5千克/米,121/4″井眼约3.0 千克/米),并采用2种以上包被剂复配以达互补增效功能,突然强包被,抑制钻屑钻分散,防止钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长流式补充到井浆中。 2.控制适当的般土含量以获得良好的流变性集携砂、悬砂功能(MBT最佳 范围为30~45克/升)。般土含量的控制以淡水预化般土浆形式需要时直接均匀补充道井浆中。 3.使用磺化沥青(2%)和超细碳酸钙(2%)改善和提供聚合物钻井液的泥 饼质量。 4.使用足量的润滑剂RH-3(0.5%~0.8%)及防泥包剂RH-4(0.3%~0.5%),降

和田1井高密度钻井液技术

和田1井高密度钻井液技术 和田1井是新疆塔里木盆地一口超深预探井,完钻井深6813.50m。该井地质条件复杂,上部地层易水化膨胀,造浆严重;下部地层有大段盐膏层和高压盐水层。在钻井施工过程中,易发生泥包钻头、缩径、井塌、井漏、卡钻等复杂情况。针对不同地层特点,分段采用了不同的钻井液体系及相应的维护处理措施。现场应用表明:该套钻井液体系具有很好的的抑制性、悬浮携带、稳定井壁、润滑防卡能力,满足了钻井施工的要求。 标签:高密度钻井液;井眼稳定;防塌;抑制性;超深井 和田1井位于新疆和田市境内,是和田河西区块的一口预探井。钻探目的是勘探石炭系、奥陶系油气藏。该地区在钻井施工过程中,因地层复杂,易发生阻卡、泥包、掉快、井塌、井漏等复杂情况,引起长井段划眼、卡钻等复杂事故。针对该井不同地层段的实际情况,分段采取了不同的钻井液体系及相应的维护措施。现场应用表明该套钻井液体系具有强的抑制性,较好的悬浮携带、稳定井壁、润 滑防卡能力,成功解决了该区块易出现的复杂情况。 1 地质工程概况 和田1井地质分层及岩性特征如下:第四系(0-50m):流砂层;第三系(50-795m):泥岩夹中细砂岩;三叠系(795-924m):褐色泥岩、紫红色砾状砂岩;二叠系(924-2614m):泥岩、粉砂岩、火成岩、褐色泥岩夹膏岩;石炭系(2614-3430m):泥岩、砂岩、灰岩不等互层;泥盆系(3430-3489m):中砾岩、砂岩与泥岩互层,石英细砂岩夹棕色泥岩;志留系(3489-3918m):粉砂岩、暗褐色泥岩;奥陶系(3918-5522m):灰岩、泥灰岩、白云岩、褐色、灰褐色灰岩、泥灰岩、白云岩;寒武系(5522-6813.50m): 灰色、深灰色白云岩、灰质云岩。 和田1井一开使用φ660.4mm钻头钻至123.12m,下入φ508mm*123.12m表层套管;二开使用φ444.5mm钻头钻至1949m,下入φ339.7mm*1948.03m技术套管;三开使用φ311.15mm的钻头钻至4155m,下入φ244.5mm*4153.81m技术套管;四开使用φ215.9mm的钻头钻至6100m,下入φ177.8mm*6097m技术套管。五开使 用φ149.2mm的钻头钻至井深6813.5m完钻。 2 钻井液技术难点 本井为五开预探井,套管程序多且地层复杂。一开、二开井径大,大段软泥岩、

钻井液组成及作用

钻井液(drilling fluid) 钻井液是钻探过程中,孔内使用的循环冲洗介质。钻井液是钻井的血液,又称钻孔冲洗液。钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。清水是使用最早的钻井液,无需处理,使用方便,适用于完整岩层和水源充足的地区。泥浆是广泛使用的钻井液,主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。 旋转钻井初期,钻井液的主要作用是把岩屑从井底携带至地面。目前,钻井液被公认为至少有以下十种作用: (1)清洁井底,携带岩屑。保持井底清洁,避免钻头重复切削,减少磨损,提高效率。 (2)冷却和润滑钻头及钻柱。降低钻头温度,减少钻具磨损,提高钻具的使用寿命。 (3)平衡井壁岩石侧压力,在井壁形成滤饼,封闭和稳定井壁。防止对油气层的污染和井壁坍塌。 (4)平衡(控制)地层压力。防止井喷,井漏,防止地层流体对钻井液的污染。 (5)悬浮岩屑和加重剂。降低岩屑沉降速度,避免沉沙卡钻。 (6)在地面能沉除砂子和岩屑。 (7)有效传递水力功率。传递井下动力钻具所需动力和钻头水力功率。 (8)承受钻杆和套管的部分重力。钻井液对钻具和套管的浮力,可减小起下钻时起升系统的载荷。 (9)提供所钻地层的大量资料。利用钻井液可进行电法测井,岩屑录井等获取井下资料。 (10)水力破碎岩石。钻井液通过喷嘴所形成的高速射流能够直接破碎或辅助破碎岩石。 钻井液的运用历史 很久以前,人们钻井通常是为了寻找水源,而不是石油。实际上,他们偶然间发现石油时很懊恼,因为它把水污染了!最初,钻井是为了获得淡水和海水,前者用于饮用、洗涤和灌溉;后者用作制盐的原料。直到19 世纪早期,由于工业化增加了对石油产品的需求,钻井采油才逐渐普及。 有记载的最早的钻井要追溯到公元前三世纪的中国。他们使用一种叫做绳式顿钻钻井的技术,实现方式是先使巨大的金属钻具下落,然后用一种管状容器收集岩石的碎片。中国人在这项技术上比较领先,中国也被公认为是第一个在钻探过程中有意使用流体的国家。此处所讲的流体是指水。它能软化岩石,从而使钻具更容易穿透岩石,同时有助于清除被称作钻屑的岩石碎片。(从钻孔中清除钻屑这一点非常重要,因为只有这样,钻头才能没有阻碍地继续深钻。)

高密度低固相油基完井液

在挪威海上的大斜度井和水平井中,为了保证井眼稳定需要使用油基钻井液来降低钻杆的扭矩。然而非水基钻井液的重晶石沉降会堵塞防砂网,因而在某些情况下需要在无固相的环境下进行完井。令人遗憾的是,当油基钻井液滤液与水基钻井液滤液混合时,会产生乳化堵塞。采用油基钻井液完钻后,替入盐水可能影响油井的产能。 Statfjord油田位于挪威的北海海域,油田内有数口生产井和注水井。产层为砂岩层,渗透率从毫达西到数达西。以前是下7in尾管固井和射孔完井。油层出砂使Statoil公司改变了完井战略,采用防砂网和低固相油基钻井液完井。 1.钻井液体系介绍 主要目的是开发一种固相含量低的油基钻井液以克服常规油基钻井液因固相所带来的问题,但是这种钻井液必须具有油基钻井液的性能。M-I钻井液公司研制出一种新型油基钻井液,这种钻井液是利用高密度的甲酸铯盐水来达到理想的钻井液密度。 当使用密度为2.2g/cm3甲酸铯盐水来配制钻井液时,低固相钻井液体系的密度可达1.7 g/cm3。M-I钻井液公司使用密度为2.2 g/cm3的甲酸铯配制了密度为1.66 g/cm3低固相油基钻井液并在Statfjord油田进行了试验。表1出示这种钻井液的配方和特性。 表1 低固相油基钻井液的配方和特性 组份单位 1.66 g/cm3的低固相 油基钻井液1.66 g/cm3的油基钻井液 基油L/m3360560 氯化钙盐水L/m3158 甲酸铯盐水L/m3590 乳化剂增粘剂L/m33530 石灰Kg/m3215 堵漏材料Kg/m33 碳酸钙Kg/m330(体积1%) 重晶石Kg/m3940(22体 积%) 在50oC下的流变性 600rpm117102 300rpm6860 200rpm5045 100rpm3130 6rpm810 3rpm79 10S静切力lb/100ft2712

塔里木常用钻井液体系简介

塔里木常用钻井液体系简介 塔里木常用的钻井液体系主要以水基钻井液体系为主,油基钻井液只在少数几口井使用,一是为开发而进行的油基钻井液取心做业,二是用来解决极为严重的井下复杂情况,总的归纳起来大致有以下几种:不分散聚合物体系,分散型聚合物体系(即塔里木聚合物磺化体系),钾基(抑制性)钻井液体系,饱和盐水钻井液体系,正电胶钻井液体系,油基钻井液体系,”三低”正电胶钻井液体系。 1. 不分散聚合物钻井液体系 不分散聚合物钻井液体系指的是经过具有絮凝及包被作用的有机高分子聚合物处理的水基钻井液。塔里木使用的不分散聚合物钻井液体系大致有三种;既多元聚合物体系,复合离子型聚合物体系,阳离子聚合物体系。 塔里木不分散聚合物钻井液体系特点: (1)具有很强的抑制性。通过使用足量的高分子聚合物作为 絮凝包被剂,实现强包被钻削,在钻削表面形成一层 光滑的保护膜,抑制钻削分散,使所钻出来的钻削基 本保持原状而不分散,以利于地面固控清除,从而实 现低密度,低固相,提高钻速。 (2)具有较强的悬砂,携砂功能。通过控制适当的板土含量, 使聚合物钻井液形成较强的网架结构,确保其悬砂, 携砂功能,满足井眼净化需求。 (3)通过使用磺化沥青,超细碳酸钙等降低泥饼渗透率,能 够获得良好得泥饼质量。 (4)该体系以其良好的剪切稀释特性使得钻头水眼小,环空 粘度大,有利于喷射钻井,能使钻头水马力充分发挥, 钻速提高。 (5)低密度。低固相有利于实现近平衡钻井,

(6)抑制性强,且粘土微粒含量较低,滤液对地层所含粘土 矿物有抑制膨胀作用,故可减轻对油气层的损害。 2.配方(1).多元聚合物体系(2).复合离子型聚合物 体系 材料名称加量材料名称 加量 扳土4% 扳土 4% KPAM PMNK 80A51任意两种0.6-1% FA-367 0.4-0.6% HPAN 0.15% XY-27 0.15% MAN101 0..1% JT-888 0.2-0.3 SAS 5.0% SAS 5.0 QS-2 2.0% QS-2 2.0% RH-3D 0.4-0.6% RH-4 0.3-0.5% RH-4 0.3-0.5% RH-3D 0.4-0.6 % (3)阳离子聚合物体系 材料名称加量 扳土4% SP-2 0.3-0.4% CSW-1 0.1%

高密度钻井液

新型钻井液加重材料 1 四氧化锰 贝克体斯公司使用专利加重材料---Micromax开发出了一种逆乳化钻井液。这种加重材料是四氧化锰,与重晶石颗粒相比,四氧化锰具有粒径小、颗粒呈球形的特点。由于球形颗粒的粒间摩擦很小,故钻井液的塑性粘度大幅度降低。虽然四氧化锰的密度比重晶石大得多,但其颗粒的尺寸却比重晶石小得多,这就意味着这些颗粒可以被弱结构的钻井液所支撑,同时在较低的屈服值下不会增加沉降的风险。Micromax可以改善钻井液的流变性能,同时降低加重材料发生沉降的趋势,可在高温/高压井和小井眼中使用。对于高温/高压井,减轻沉降趋势和降低塑性粘度能大幅度缩短钻井时间,减少井下漏失。连续管钻井和过油管钻井的发展也为该钻井液的使用提供了潜在市场。 从健康与安全的角度来说,由于细颗粒尺寸和粉尘所带来的问题可以通过事先将加重材料与钻井液混合来避免。压井用的钻井液被运输到井场上,其中部分钻井液被油和盐水稀释成所需的钻井液密度。这一操作安全可靠,并能极大地简化采用非标准加重材料所带来的诸多问题。 超高密度钻井液 技术难点: 由于深井并底温度高,对高密度钻井液的处理异常复杂。经常陷人“加重一增稠—降粘一加重剂沉降—密度下降一再次加重”的恶性循环.影响钻井的正常进行,甚至可能引起严重卡钻事故。而本次研究的钻井液密度高达3.0.g/cm3.体系中的固相含量极高(若用重晶石作加重剂,其体积分数将大于60%)。体系的流变性和沉降稳定性之间的矛盾十分突出。C'hiligcrian G V等认为,重晶石的加重极限可以达到2. 64 g/ cm3,超过此极限,钻井液的流变性与沉降稳定性之间的矛盾将不可调和,出现顾此失彼的困难。显然,解决好密度为3.00 g/cm3钻井液的流变性和沉降稳定性之间的矛盾是超高密度钻井液研究成功的技术关键。 重晶石粉技术指标的研究 加重剂密度越大.钻井液中固相的体积分数就越小。Gary G R和Young Jr F S认为,方铅矿可将钻井液密度提高到3.85 g/cm3。但在中国,方铅矿尚未真正开发用于钻井行业。为此着重研究了重晶石。 1.重晶石粉密度 如果选用的重晶石密度大,则其在钻井液中的体积分数就较小.从而有利于改善钻井液流变性。在研究中选用了密度为4.4 g/cm''左右的重晶石粉。 2.重晶石粉的粒度 根据斯笃克斯定律,在重晶石粉密度一定的情况下况下,影响钻井液沉降稳定性的因素主要为重晶石粉粒度分布和钻井液液相粘度。二者必须相互协调,液相粘度太高影响钻井液流动性,太低则无法满足对钻井液沉降稳定性的要求;重晶石粒度太粗则沉降速率大,增加维持钻井液良好稳定性的难度.太细则钻井液流动性能难以调节。研究中发现,虽然Chiligcrian G V'等人提出了重晶石的理沦加重极限,但观点是建立在“重晶石各项技术指标均符合AYI标准”的基础上,对有特殊密度要求的钻井液,重晶石粒度可以不符合AP1标准。Briscoe B J等人认为,随着重晶石含量的增加。钻井液中粘土与重晶石颗粒间的相互作用存在三种方式,当重晶石的体积分数大于15%时,重晶石颗粒之间相互靠近,重晶石本身可能参与形成网状结构,从而增强了体系的凝胶强度(见图1>;而在密度为3. 00 g/cm3的钻井液中.重晶石的体积分数在60%以上,它在钻井液中形成的网状结构的强度不可忽视。

第二章 钻井液体系

第二章钻井液体系 目前,国内常用的钻井液体系分为水基、油基和含气钻井液三大系列。水基钻井液因使用方便、配制简单、价格低廉、对环境污染较小而应用广泛;油基钻井液由于其良好的抗泥页岩水化膨胀缩径性能而主要应用于泥页岩水化缩径严重的区块和对油气层保护要求较高的井;含气钻井液主要用于钻易漏的低压底层。 上世纪90年代又成功发展出合成基钻井液、超低渗透钻井液和不渗透钻井液并在大量井现场应用中取得良好的效果。合成基钻井液对环境污染更小,并具有部分油基钻井液的特性,能很好的保持井壁稳定;超低渗透钻井液和不渗透钻井液在防止地层损害和提高油气井产量上有较突出的效果而得到较广泛的应用; 各种钻井液体系是人们在钻井液技术发展过程中不断实践创造和完善的,不要死记硬背,生搬硬套,而应该对其熟练掌握、灵活应用,并在解决所遇到的各种钻井液问题中不断总结,积累并不断的加以完善。 一、膨润土浆(坂土浆) 1、膨润土浆是常用的水基钻井液的基础结构,用于代替清水开钻,形成泥饼以加固上部地层井壁防止冲坏基础和防止井漏;也用于储备钻井液,在钻井过程中各种事故复杂处理后钻井液量不足时用于做配制钻井液的基浆。 2、常规膨润土浆配方: (1)钠膨润土:水+ 0.1-0.2%烧碱+ 0.2-0.3 纯碱+ 6-10% 钠膨润土 (2)钙膨润土:水+ 0.3-0.5%烧碱+ 8-12% 钙膨润土+ 纯碱(钙膨润土的6%)配置好水化24小时以后可加入0.1-0.3%的CMC-LV护胶降失水。 土是膨润土浆的基础结构,烧碱用于除去水中镁离子和调节膨润土浆PH值并促进膨润土水化,纯碱用于除去水中钙离子和促进膨润土水化;实际应用中,烧碱和纯碱的加量可根据配浆水中的钙镁离子含量来适当增减调节。 3、配置步骤 (1)清淘干净一个配浆罐,用清水清洗干净后装入配浆水(配浆水要求总矿化度小于1000mg/L)。 (2)软化配浆水:检测配浆水中钙镁离子含量,根据钙镁离子含量加入纯碱、烧碱除去配浆水中钙镁离子,软化水质,以提高膨润土的造浆率,使配制出的膨润土浆有较理想的粘度。 (3)室内小型实验,配制小样,检测小样性能。 (4)通过加重泵按实验合格的小样配浆,配浆前应用配浆水排替管线,配好后连续搅拌并用泵循环2-4小时,然后预水化24小时备用。 (5)如有必要,加入一定数量的护胶剂护胶,通常是加入0.1-0.3%CMC-LV或中小分子处理剂。 4、膨润土浆性能指标:

高温(220℃)高密度(2.3 g-cm3)水基钻井液技术研究

第24卷第5期2007年9月 钻井液与完井液 DRILLINGFLUID&COMPLETIONFLUID VoI.24No.5 Sept.2007 文章编号:1001—5620(2007)05—0015—05 高温(220℃)高密度(2.3g/cm3)水基钻井液技术研究 杨泽星孙金声 (中国石油集面钻井工程技术研究院,北京) 摘要针对钻井工程莆求,评价优选出了抗高温钻井渍用高温保护捌、降蒋失剂、封堵剂辱钻井液处理剂,井进一步优选出了抗高温(220℃)高密度(1.80~2.30g/cm3)水基钻井液配方。室内评价结果表明;谈体系具有魁好的抑制性和抗钻肩污染性能,抗钻周格污荣达10%;具有一定的抗电解质能力,抗盐达2%,抗氯也钙选0.5%,具有盘好的润滑性能l容易配制和维护。 关键词高密度钻井液高温钻井液钻井液配方钻井液露加剂 中圈分类号:TE254.3文献标识码:A 近年来,随着超深井、特殊井和复杂井数量的增多,钻井作业对钻井液处理剂的抗温性要求越来越高[1]。中国目前的水基钻井液体系最高使用温度在180℃以内.但海洋钻井所钻遇的地层温度最高达200℃,所使用的钻井液密度最高达2.33g/onl3。这些高密度钻井液由外国公司承包,所使用的主要处理剂也由外国公司提供o]。基于以上情况,在调研国外资料的基础上,经过大量的室内试验研究,成功地研制出了抗高温(220℃)高密度(1.80~z.30g/cm3)水基钻井液体系。用不大,在井壁上能形成低渗透、柔韧、薄而致密的泥饼,与其它处理剂的配伍性好。 1.3防塌封墙剂GFD 防塌封堵剂GFD具有良好的抑制页岩水化膨胀的作用,高温下能有效封堵井壁地层裂缝,有利于深井防塌和储层的保护,同时它可以有效地填充于泥饼中,改善泥饼质量,降低泥饼的渗透性、摩阻系数和高温高压滤失量。 2抗高温高密度水基钻井液的性能 1处理剂的优选与评价2.11.1高温保护剂GBH 高温保护剂GBH是一种磺化多元共聚物,具 有以下功能:①抗温性能好,在膨润土颗粒表面吸附 能力强,高温下具有护胶作用;②在钻井液中具有协 同增效的作用,与其它处理剂作用可形成络合物,有 效地提高其它处理剂的抗温性能,因而提高了钻井 液体系的抗温能力;③在高密度水基钻井液中具有 高温稀释作用,能改善钻井液的流变性能和高温高 压滤失性能{④具有一定的抑制页岩水化膨胀的作 用,可稳定井眼。 1.2降滤失剂GJ?I、GJ-Ⅱ 降滤失剂GJ—I、GJ一Ⅱ均为磺化树脂型降滤失 荆,抗温性能好,降滤失能力强,对钻井液的增黏作 配方的确定 通过室内系列配方的优选实验,最终确定新型 高温高密度钻井液的基本配方为: 2%夏子街土+2%GBH+6%GJ—II+4%GJ—I +4%封堵剂GFD+重晶石 2.2抗温性能 按照配方,在低速搅拌下依次加人各种处理剂 后,高速搅拌20rain,装人瓶中密封养护24h。把 养护好的钻井液移人高搅杯中,高速搅拌10rain, 测其流变性能和API滤失量.然后装入老化罐中 在不同的温度下老化16h,冷却至室温.移人高搅 杯中高速搅拌5min。测其流变性能、中压滤失量 和高温高压滤失量。不同密度的钻井液在不同温度 老化后的流变性能及滤失性能见表1。 第一作者简介:杨泽星,现在中国石油集团钻井工程技术研究院钻井寝所工作。从事抗高温水基钻井戚技术方面的研究。地址t北京市学院路20。中国石j卣集团钻井工程技术研究皖;邮破编码100083,电话(010)62097412。  万方数据 万方数据

钻井液体系和配方

钻井液体系和配方 不分散聚合物体系 不分散聚合物钻井液体系指的是经过具有絮凝及包被作用的有机高分子集合物处理的水基钻井液。常用的不分散集合物钻井液类型大体有三种:及多元素聚合物体系、复合粒子性聚合物体系、阳离子聚合物体系。 1. 不分散聚合物体系特点 (1)具有很强的抑制性。通过使用足量额高分子聚合物作为絮凝包被剂,实现强包被“被包”钻屑,在钻屑表面形成一层光滑的保护膜,抑制钻屑分散,使钻出的钻屑基本保持原状而不分散,以立于地面机械清除,从而实现低密度、低固相,提高钻速。 (2)具有较强的悬砂、携砂功能。通过控制适当的般土,使聚合物钻井液形成较强的网架结构,确保其悬砂、携砂功能,满足井眼净化需求。 (3)通过使用磺化沥青、超细碳酸钙等降低泥饼渗透率,能偶获得良好的泥饼质量。 (4)该体系以其良好的稀释特性是的钻头水眼粘度小,环空粘度打, 有利于喷射钻井、优化钻井钻头水马力的充分发挥,从而提高机械钻速。 (5)低密度、低固相、有利于实现近平衡压力钻井 (6)抑制性强,且粘土微粒含量较低,滤液对底层所含粘土矿物有抑制膨胀作用,故可减轻对油气层的损害。

2. 配方 3. 技术关键1.加大包被剂用量(17人〃井眼平均约3.5千克/米,127 4〃井眼约3.0 千克/米),并采用2种以上包被剂复配以达互补增效功能,突然强包被, 抑制钻屑钻分散,防止钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长流式补充到井浆中。 2. 控制适当的般土含量以获得良好的流变性集携砂、悬砂功能(MBT最佳范 围为30?45克/升)。般土含量的控制以淡水预化般土浆形式需要时直接均匀补充道井浆中。

3. 使用磺化沥青(2%和超细碳酸钙(2%改善和提供聚合物钻井液的泥饼质量。 4. 使用足量的润滑剂RH-3(0.5%?0.8%)及防泥包剂RH-4(0.3%?0.5%),降 低磨阻,防止钻头泥包。 5. 使用适量的HPAN双聚铵盐等中小分子聚合物与高分子聚合物匹配(大/ 小分子 聚合物的最佳比例2.5?3:1 ),降低滤失,有利于形成优质泥饼。 6. 不使用稀释剂。 4. 推荐性能 5. 使用环境 主要用于解决遇巨厚地址年代较晚的第三系强胶性泥岩地层(粘土矿物以伊 利石为主,其次为绿泥石和高岭石及少量伊利石、蒙脱石混层2000以上的地层)时所遇到的井眼缩小导致起下钻阻卡严重等复杂问题。 分散型聚合物体系——聚合物磺化体系 聚合物磺化钻井液指的是以磺化处理剂及少量聚合物作为主要处理剂配制成而成的水基钻井液。 1.体系特点 1)具有良好的高温稳定性,抗温可高达180C以上,适用于深井段、超深井段钻井。 2)使用磺化沥青类页岩抑制剂稳定硬脆性泥岩、少量高分子聚合物稳定伊/ 蒙混层粘土矿物的机理来防止井壁坍塌。故具有一定防塌能力。

第八章 水基钻井液滤液化学分析

第八章水基钻井液滤液化学分析 一、氯离子含量的测定 钻遇岩盐层或盐水层时,NaCl等无机盐会进入钻井液造成污染,使其性能变坏,因此需要检测钻井液滤液中Cl-浓度。检测方法,取1毫升钻井液滤液,用0.0282M 标准AgNO3溶液滴定,指示剂为K2CrO4,当试样中出现橘红色Ag2CrO4沉淀时为终点。 1、仪器和试剂 (1)硝酸银溶液 : 浓度为0.0282N和0.2820N ; (2)铬酸钾溶液 : 5g/100 ml水; (3)硫酸或硝酸溶液: 0.02N 标准溶液; (4)酚酞指示剂:将1g酚酞溶于100 ml浓度为50%的酒精水溶液中配制而成; (5)沉淀碳酸钙:化学纯; (6)蒸馏水; (7)带刻度的移液管: 1 ml和10 ml的各一支; (8)锥形瓶: 100-150 ml,白色。 (9)搅拌棒。 2、测定步骤 (1)取1ml或几ml滤液于滴定瓶中,加2~3滴酚酞溶液。如果显示粉红色,则边搅拌边用移液管逐滴加入酸,直至粉红色消失。如果滤液的颜色较深,则 先加入2 ml 0.2N硫酸或硝酸并搅拌,然后再加入1g碳酸钙并搅拌。(现 场实际操作中此步意义不大,粗略测定情况下此步可省略)(2)加入25-50 ml蒸馏水和5-10滴铬酸钾指示剂。在不断搅拌下,用滴定管或移液管逐滴加入硝酸银标准溶液,直至颜色由黄色变为橙红色并能保持30s 为止。记录达到终点所消耗的硝酸银的ml数。如果硝酸银溶液用量超过10 ml,则取少一些滤液进行重复测定。如果滤液中的氯离子浓度超过 1000mg/l,应使用0.2820N的浓度的硝酸银溶液。 3、计算 AgNO3 + CL-→ AgCL↓ + NO3- 如果取样1ml滤液,用0.282N当量浓度的AgNO3的标准溶液滴定,0.282N当量浓度的AgNO3摩尔浓度为0.282 mol/L,硝酸银和氯离子反应的关系是1:1,假如滴定时消耗Xml的硝酸银,就消耗了0.282*X mol的硝酸银,就说明有0.282X mol的CL-,在把它转换成自量浓度mg/L,就成了0.282*X*35.45*1000mg/L。(其中35.45为CL-的摩尔质量分数,1000为ml到L的换算系数)

油基钻井液介绍及应用

油基钻井液 一、油基钻井液发展概述 1、定义及类型 油基钻井液是指以油作为连续相的钻井液。 两种油基钻井液——全油基钻井液和油包水乳化钻井液。在全油基钻井液中,水是无用的组分,其含水量不应超过10%;而在油包水钻井液中,水作为必要组分均匀地分散在柴油中,其含水量一般为10~60%。 2、油基钻井液的优缺点 与水基钻井液相比较,油基钻井液具有能抗高温、抗盐钙侵、有利于井壁稳定、润滑性好和对油气层损害程度较小等多种优点。 目前已成为钻高难度的高温深井、大斜度定向井、水平井和各种复杂地层的重要手段,并且还可广泛地用作解卡液、射孔完井液、修井液和取 心液等。 油基钻井液的配制成本比水基钻井液高得多,使用时往往会对井场附近的生态环境造成严重影响。 为了提高钻速,从20世纪70年代中期开始,较广泛地使用了低胶质油包水乳化钻井液。 为保护环境,适应海洋钻探的需要,从80年代初开始,又逐步推广使用了以矿物油作为基油的低毒油包水乳化钻井液。 3、油基钻井液的发展阶段

二、油基钻井液的组成 1、基油(BaseOil) 油包水乳化钻井液是以水滴为分散相,油为连续相,并添加适量的乳化剂、润湿剂、亲油胶体和加重剂等所形成的稳定的乳状液体系。 ?在油包水乳化钻井液中用作连续相的油称为基油,目前普遍使用的基油为柴油(我国常使用零号柴油)和各种低毒矿物油。 ?为确保安全,其闪点和燃点应分别在82℃和93℃以上。 ?由于柴油中所含的芳烃对钻井设备的橡胶部件有较强的腐蚀作用,因此芳烃含量不宜过高,一般要求柴油的苯胺点在60℃以上。苯胺点是指等体积的油和苯胺相互溶解时的最低温度。苯胺点越高,表明油中烷烃含量越高,芳烃含量越低。 ?为了有利于对流变性的控制和调整,其粘度不宜过高。 各种基油的物理性质 注:Mentor26、Mentor28、Escaid110、LVT和BP8313均为常用矿物油的代号。 2、水相(WaterPhase): ?淡水、盐水或海水均可用作油基钻井液的水相。但通常使用含一定量CaCl2

常用钻井液处理剂及作用

常用泥浆药品及作用 一、聚合物类 1、聚丙烯酰胺(PAM) 作用:主要用来絮凝钻井液中过多的粘土细微颗粒及清除钻屑,从而使钻井液保持低固相,它也是一种良好的包被剂,可使钻屑不分散,易于清除,并有防塌作用。 2、聚丙烯酸钾(K-PAM) 作用:主要用来抑制页岩中所含粘土矿物的水化膨胀和分散而引起的井塌。 3、螯合金属聚合物(CMP)作用:用来提高聚合物体系粘度兼防塌作用。 4、钻井液用成膜树脂防塌剂(BLC-1)作用:用来控制聚合物体系失水,增加润滑性从而达 到防塌的目的。 5、高粘乙烯基单体共聚物防塌降失水剂(BLA-MV) 作用:用来控制聚合物体系失水,提高粘度,封堵页岩孔隙从而达到防塌的目的。 6、增粘降失水剂(KF-1) 作用:用来提高聚合物体系液相粘度,提高泥浆的携带岩屑能力。 7、非极性防卡润滑剂(BLR-1) 作用:主要用来提高钻井液体系的润滑性,降低摩阻系数,增加钻头的水马力以及防止粘卡。 二、细分散类作用:主要用来配制原浆,亦有增加粘切、降低滤失的作用。 1、羧甲基纤维素钠盐(CMC) 作用:主要用来促进钻井液中粘土颗粒网状结构的形成,提高粘度,降低失水。 2、烧碱(NaOH) 作用:调节钻井液PH值,促进白土水化分散。 4、纯碱(Na2CO3) 作用:调节钻井液PH值,促进白土水化分散,沉降钻井液中过多的钙离子。 5、防塌润滑剂(FT-342或FT-1)作用:防塌,改善钻井液的流动性和泥饼质量。 6、硅氟防塌降虑失剂(SF)作用:防塌降失水,改善钻井液的流动性和泥饼质量。 7、封堵护壁增粘剂(改性石棉)(SM-1)或(XK-1)作用:提高低固相钻井液的动切力。 8、硅氟稀释剂(SF-150) 作用:主要用作稀释改善细分散钻井液体系的流动性 三、堵漏剂 1、单向压力封堵剂(DF-A)作用:主要用作渗透性漏失地层的堵漏。 2、综合堵漏剂(HD-I、II)作用:主要用作裂缝性漏失地层的堵漏。 3、桥塞堵漏剂(QD-I、II)作用:主要用作裂缝性漏失地层的堵漏。 四、加重剂 1、石灰石粉(CaCO3) 作用:主要用来提高钻井液的密度,以控制地层压力,防塌防喷。可用来配制密度不 超过1.30g/cm3的钻井液。 2、重晶石粉(BaSO4) 作用:主要用来提高钻井液的密度,以控制地层压力,防塌防喷。可用来配制密度 2.00g/cm3以上的钻井液。 常见膨润土浆配方

水基钻井液配方组合的回顾与展望

水基钻井液配方组合的回顾与展望 摘要:本文是对我国水基钻井液技术的发展的一篇综合分析及发展趋向。介绍及叙述了聚磺钻井液的形成过程、硬脆性泥页岩地层分析及处理措施、从半透膜机理发展出的4种新体系(聚多醇类,甲酸盐类,甲基葡糖苷,硅酸盐类)、无渗透钻井液、胺基钻井液配方的组成和处理剂的发展新技术,最后提出了几点展望意见。 关键词:水基钻井液配方组合回顾综述我国钻井液处理剂技术在几十年的 发展中有两次关键性的突破。一次是70年代在四川地区钻7000米的深井三磺钻井液处理剂的研制成功,解决了深井钻井的井壁稳定问题。另一次是80年代研制成功的多类型有机聚合物处理剂,解决了浅井膨胀性泥页岩地层的“井壁稳定”问题。通过多年摸索,最终形成了目前的“聚磺钻井液”模式和十几种常用的钻井液处理剂。 1聚磺钻井液的形成 上世纪50年代初我国的钻井液类型属于细分散型,不久(1952年)即开始向用钙(石灰、石膏)处理的粗分散阶段过渡;70年代中期,三磺处理剂(磺化丹宁,磺化酚醛树脂,磺化褐煤)的研制成功,为四川地区钻探7000米深井提供了保障,到现在仍为深井不可缺少的主要处理剂。80年代初全国开展了“不分散低固相聚合物”钻井液的攻关工作,以丙烯酰胺或丙烯腈为主要原料的产品如雨后春笋,很快研制出了十几个品种,最终解决了钻浅部地层(2500m以上)、富含蒙脱土地层的膨胀、缩径等问题,进而形成了以“聚合物钻井液”命名的钻井液。但是这一钻井液不能适应井深超过2500m的地层,当进入伊利石含量较多的硬脆性地层时,所用钻井液就不能“不分散”了,必须加入某些磺化物或分散性类处理剂。当时为了克服各地区使用钻井液时出现的问题,全国开展了各种探索攻关课题。80年代由原石油部钻井司组织了一个全国性的基础课题,即“钻进地层和油层岩石矿物组份和理化性能的研究及分区分层钻井液标准设计的研究”。这一课题有全国19个油田和一个科研单位参加,共分析了全国的2万多块泥页岩,历时8年,综合后拟定了我国的“钻进地层的分类方法”和各地区的“分区分层的标准钻井液设计”。当时的想法是通过深入全面的地层岩石矿物分析和理化性能分析,拟定各地区的钻井液标准配方,以解决当时各油田遇到的井壁稳定问题但是对各地区的标准钻井液设计进行综合分析后却意外地发现:尽管全国各油田所处地区不同,地层性质有差异,但在钻井液技术的对策方面却有明显的规律可循,而且惊人地相似。 2硬脆性泥页岩地层分析及处理措施 尽管已经形成了较成熟的水基钻井液配方组合模式(聚磺钻井液),但还是不能得心应手,时有事故发生。这时开展了全国性的硬脆性泥页岩稳定问题科研攻关工作(列入中石油总公司的研究课题)。(根据已发表的30多篇文献)有关硬脆性泥页岩的主要观点和建议归纳如下。 (1)“七五”期间,由原石油部钻井司组织开展了“钻进地层和油层岩石矿物组成和理化性能的研究及分区分层钻井液标准设计的研究”课题[1],对全国19个油田的钻进地层和油层岩石矿物组成和理化性能作了全面、系统的剖面分

钻井液常用计算公式

钻井液常用计算公式 1、钻井液配制与加重的计算 (1)配制低密度钻井液所需粘土量 水 土水 泥土泥土 )(ρ-ρρ-ρρ=V W 式中: 土W ---所需粘土重量,吨(t ); 土ρ -- 粘土密度,克/厘米3(g/cm3) 水ρ -- 水的密度,克/厘米3(g/cm3) 泥ρ -- 欲配制的钻井液的密度,克/厘米3(g/cm3) 泥 V 欲配制的钻井液的体积,米3(m3) (2)配制低密度钻井液所需水量 土 土泥水ρ-=W V V 式中: 水V ---所需水量,米3(m3); 土ρ -- 所用粘土密度,克/厘米3(g/cm3) 土 W -- 所用粘土的重量,吨(t ) 泥V -- 欲配制的钻井液的体积,米3(m3) (3)配制加重钻井液的计算 ①对现有体积的钻井液加重所需加重剂的重量

重 加原 重加原加 ) (ρ-ρρ-ρρ=V W 式中: 加W ---所需加重剂的重量,吨(t ); 原ρ -- 原有钻井液的密度,克/厘米3(g/cm3) 重ρ -- 钻井液欲加重的密度,克/厘米3(g/cm3) 加ρ -- 加重剂的密度,克/厘米3(g/cm3) 原 V -- 原有钻井液的体积,米3(m3) ②配制预定体积的加重钻井液所需加重剂的重量 原 加原 重加重加 ) (ρ-ρρ-ρρ=V W 式中: 加W ---所需加重剂的重量,吨(t ); 原ρ -- 原有钻井液的密度,克/厘米3(g/cm3) 重ρ -- 钻井液欲加重的密度,克/厘米3(g/cm3) 加ρ -- 加重剂的密度,克/厘米3(g/cm3) 重 V -- 加重后钻井液的体积,米3(m3) ③用重晶石加重钻井液时体积增加 2 1 224100(v ρ-ρ-ρ=.) 式中: v ---每100m3原有钻井液加重后体积增加量,米3(m3);

高密度油基泥浆流变性能的研究

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/1415389931.html, 高密度油基泥浆流变性能的研究 作者:胡恒陈香郭康吴超 来源:《中国石油和化工标准与质量》2013年第04期 【摘要】油基泥浆的流变性是钻井液所体现的重要性能之一,通过多次在现场的施工过程中和采用筛选的配方中表明:低密度的油基泥浆钻井液一般情况下它的流变性能是比较容易被控制的。然而在高密度水基泥钻井液中,如若控制和调控使其达到理想的设计指标范围却是相当困难,为此如何更有效的去掌握与高密度钻井液流变性的相关因素,从而对其性能进行不断地调整和调控,是当下钻井行业研究的主要课题之一。也是解决高密度钻井液流变性存在的首要问题。所以研究影响高密度油基尼流变性的因素成为科学认识研究的首要课题,只有充分了解和认识了其流变性能及其影响的关键因素,通过优化基泥浆配制工艺,优选强抑制钻浆夜对体系.对其不断地创新和利用,便可使其最大化发挥其有力的作用服务于当下钻井行业. 【关键词】温度高压基浆的配置工艺重晶石粉粒度级具备的功能 1 温度直接影响高密度油基泥浆钻井液的流变性能 高密度的水机钻井液是一种比较粘稠的胶体,是悬浮体分散体系,固相含量大.固相颗粒 分散程度比较高,自由的水量比较少,在深井高温高压的环境下很容易失控。 将温度为2.08g/cm3的高密度油机钻井液分别在常压和40MPa下对其加热,加热到不同的温度后,对其流变性进行了检测后发现;随着温度的不断升高,高密度的油基钻井液的粘稠度呈现不断降低的趋势,而其切力也随着温度的升高,其幅度也逐渐降低,而其切力的降低幅度是最明显最大的。而温度对高密度钻井液的影响在高压环境下要比常压下小。.实验表明;温 度对高密度水基钻井液的流变性起着至关重要的作用。 2 高压同样对高密度油基浆发挥着重要的作用 将高密度油基钻井液分别放置在40度和130度不同的压力下,然后再利用高温高压流变仪测定其流变性能。测定结果表明,不论其在高温还是在低温环境下.随着压力的不断升高, 高密度油基钻井液的粘度和其切力上升幅度很小,高温环境下压力的影响幅度比低温环境下的幅度要小。因此表明,温度不断升高可使得高密度油基钻井液粘度和切力不断降低。压力升高,导致该钻井液体系的粘度和切力升高.温度升高。导致的下降幅度大于其压力升高导致的 升高幅度。因此该种抗高温高密度水机钻井液在高压下表现粘度,塑性粘度和剪切应力随温度升高而降低,其降低的趋势也会呈现逐渐递减 3 基浆的配置好坏直接影响着高密度钻井液流变性的控制能否顺利进行 一般来说有三种情况在现场施工中经常会出现。

第6章钻井液设计

第8章钻井液设计 本章主要介绍了新疆地区常用的钻井液体系,结合A1-4井及探井资料,设计了A区块井组所使用的钻井液体系、计算了所需钻井液用量,提出了钻井液材料计划等。 8.1 钻井液体系设计 钻探的目的是获取油气,保护地层是第一位的任务,因此,搞好钻井液设计,首先必须以地层类型特性为依据,以保护地层为前提,才能达到设计的目的。 新疆地区常用钻井液体系简介[16]: (1)不分散聚合物钻井液体系:不分散聚合物钻井液体系指的是具有絮凝及包被作用的有机高分子聚合物机理的水基钻井液。该体系的特点是:具有很强的抑制性;具有强的携沙功能;有利于提高钻速;有利于近平衡钻井;可减少对油气层的伤害。 (2)分散性聚合物体系(即聚合物磺化体系):聚合物磺化体系是指以磺化机理及少量聚合物作用机理为主配置而成的水基钻井液。该体系的特点是:具有良好的高温稳定性,使用于深井及超深井;具有一定的防塌能力;具有良好的保护油层能力;可形成致密的高质量泥饼,护壁能力强。 (3)钾基(抑制性)钻井液体系:该体系是以聚合物的钾,铵盐及氯化钾为主处理剂配制而成的防塌钻井液。它主要是用来对付含水敏性粘土矿物的易坍塌地层。该体系特点:对水敏性泥岩,页岩具有较好的防塌效果;抑制泥页岩造浆能力较强;对储层中的粘土矿物具有稳定作用;分散型钾基钻井液有较高的固相容限度。 (4)饱和盐水钻井液体系:该体系是一种体系中所含NaCl达到饱和程度的钻井液,是专门针对钻岩盐层而设计的一种具有较强的抑制能力,抗污染能力及防塌能力的钻井液。该体系特点:具有较强的抑制性,由于粘土在其中不宜水化膨胀和分散,故具有较强的控制地层泥页岩造浆的能力;具有较强的抗污染能力,由于它已被NaCl所饱和,故对无机盐的敏感性较低,可以抗较高的盐污染,性能变化小;具有较强的防塌能力,尤其再辅以KCL对含水敏性粘土矿物的页岩具有较强抑制水化剥落作用;可制止盐岩井段溶解成大肚子井眼。由于钻井液中氯化钠已达饱和,故钻遇盐岩时就会减少溶解,以免形成大井眼;缺点是腐蚀性较强。 (5)正电胶钻井液体系是一种以带正电的混合层状金属氢氧化物晶体胶粒(MMH或MSF)为主处理剂的新型钻井液体该体系的特点:具有独特的流变性;有利于提高钻井速度;对页岩具有较强的抑制性;具有良好的悬浮稳定性;有较

钻井液常用处理剂的作用机理(一)概要

钻井液常用处理剂的作用机理(一) 钻井液处理剂用于改善和稳定钻井液性能,或为满足钻井液某种性能需要而加入的化学添加剂。处理剂是钻井液的核心组分,往往很少的加量就会对钻井液性能产生很大的影响。钻井液原材料和处理剂的种类品种繁多,为了使用和研究方便将按其功能进行分类。 根据2006年API钻井液处理剂分类方法,将钻井液处理剂分为降滤失剂、增粘剂、乳化剂、页岩抑制剂、堵漏材料、降粘剂、腐蚀抑制剂、表面活性剂、润滑剂/解卡剂、加重剂、杀菌剂、消泡剂、泡沫剂、絮凝剂、除钙剂、pH控制剂、高温稳定剂、水合物控制剂。共计18类。其中润滑剂/解卡剂合并,另外增加了水合物控制剂 我国钻井液标准化委员会根据国际上的分类法,并结合我国的具体情况,将钻井液配浆材料和处理剂分为16类,分别为粘土类、加重剂、碱度控制剂、降滤失剂、降粘剂、增粘剂、页岩抑制剂、絮凝剂、润滑剂、解卡剂、杀菌剂、缓蚀剂、乳化剂、堵漏剂、发泡剂、消泡剂。 这16类处理剂所起的作用不同,但在配制和使用钻井液是,并不同时使用这些处理剂,而是根据现场需要选择其中的几种。下面对这16种处理剂进行介绍。 1 粘土类 粘土的本质是粘土矿物。粘土矿物是细分散 的含水的层状硅酸盐和含水的非晶质硅酸盐矿 物的总称。粘土矿物是整个粘土类土或岩石的性 质,它是最活跃的组分。晶质含水的层状硅酸盐矿物:高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石等;含水的非晶质硅酸盐矿物:水铝英石、硅胶铁石等。 1.1 粘土矿物的两种基本构造单元 1.1.1 硅氧四面体与硅氧四面体晶片 硅氧四面体:有一个硅原子与四个氧原子,硅原子在四面体的中心,氧原子在四面体的顶点,硅原子与各氧原子之间的距离相等,其结构见右图。 图1硅氧四面体结构 硅氧面体晶片:指硅氧四面体网络。硅氧四面体网络由硅氧四面体通过相临的氧原子连接而成,其立体结构见右图。 图2 硅氧四面晶片结构图 1.1.2 铝氧八面体与铝氧八面体晶片

钻井液体系和配方

钻井液体系和配方 一. 不分散聚合物体系 不分散聚合物钻井液体系指的是经过具有絮凝及包被作用的有机高分子集合物处理的水基钻井液。常用的不分散集合物钻井液类型大体有三种:及多元素聚合物体系、复合粒子性聚合物体系、阳离子聚合物体系。 1.不分散聚合物体系特点 (1)具有很强的抑制性。通过使用足量额高分子聚合物作为絮凝包被剂,实现强包被“被包”钻屑,在钻屑表面形成一层光滑的保护膜,抑制钻屑分散,使钻出的钻屑基本保持原状而不分散,以立于地面机械清除,从而实现低密度、低固相,提高钻速。 (2)具有较强的悬砂、携砂功能。通过控制适当的般土,使聚合物钻井液形成较强的网架结构,确保其悬砂、携砂功能,满足井眼净化需求。 (3)通过使用磺化沥青、超细碳酸钙等降低泥饼渗透率,能偶获得良好的泥饼质量。 (4)该体系以其良好的稀释特性是的钻头水眼粘度小,环空粘度打,有利于喷射钻井、优化钻井钻头水马力的充分发挥,从而提高机械钻速。 (5)低密度、低固相、有利于实现近平衡压力钻井 (6)抑制性强,且粘土微粒含量较低,滤液对底层所含粘土矿物有抑制膨胀作用,故可减轻对油气层的损害。

3.技术关键113.0/″井眼约″1217/米/井眼平均约3.5千克1.加大包被 剂用量(,42米/千克突然强包被,种以上包被剂复配以达互补增效功能,,并 采用2)防止钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长流式补充抑制钻屑钻分散,到井浆中。最佳范MBT2.控制适当的般土含量以获得良好的流变性集携砂、悬 砂功能(。般土含量的控制以淡水预化般土浆形式需要时直接升)45克/围为30~均匀补充道井浆中。)改善和提供聚合物钻井液的泥饼2%使用磺化沥青(2%)和超细碳酸钙(3. 质量。降,0.5%)及防泥包剂RH-4(0.3%~4.使用足量的润滑剂RH-3(0.5%~0.8%) 低磨阻,防止钻头泥包。/、双聚铵盐等中小分子聚合物与高分子聚合物匹配(大使用适量的HPAN5. ,降低滤失,有利于形成优质泥饼。2.5最佳比例~3:1)小分子聚合物的

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