3络合醇防塌钻井液研究与应用20100401.ppt

1、络合醇的作用机理 1.1高价离子的抑制作用 无机阳离子络合物具有较高的正电荷密度，该络合物具有较强的吸附能力，可有效地吸附在带有负电荷的粘土颗粒上形成复合体，一方面具有较强的自由水束缚能力，从而减弱水分子的运动范围，使得粘土的吸水性得到抑制；同时利用该络合物较高的正电荷密度，可使带有负电荷的粘土颗粒电荷发生中和，即而转变为正电荷，从而有效地阻止粘土矿物的水化分散，起到良好的井壁稳定作用。 1.2. 浊点效应 聚合醇具有浊点效应，其水溶液被加热到一定的温度时，会出现微粒，这些微粒 可封堵地层孔隙，阻止滤液向地层渗透，避免泥页岩水化分散而造成井眼不稳定 。将不同浊点的聚合醇复配使用，在不同井段有不同的聚合醇析出，从而保证了 整体的效果。 1.3. 润滑作用 聚合醇属于非离子型表面活性剂，主链上是碳原子，侧链上大多数是羟基，可以使醇分子和粘土颗粒间形成大量的氢键，对粘土颗粒具有较好的吸附成膜作用。聚合醇在温度低时，能溶于水中，其表面活性使它吸附在固体颗粒表面，形成憎水膜，阻止泥页岩水化分散，稳定井壁，改善润滑性；当温度高于聚合醇浊点温度时，聚合醇钻井液发生相分离，形成一憎水似油的相，具有较好的润滑性，减少了粘附卡钻、钻头泥包等问题 2、络合醇防塌钻井液体系的研究 根据络合醇的作用机理和络合醇在钻井液中的特性，通过室内大量的实验和对处理剂的复配优化，采用我公司生产的新型处理剂，研制出两套抗高温络合醇钻井液体系。这两套钻井液体系抗高温能力均能达到180℃，在150℃高温下，各方面性能指标良好。 体系 研 究 内 容 2.1络合醇防塌钻井液体系配方 2.2体系的性能 2.2.1体系的常规性能 2.2.2体系的抗温性 180 ℃热滚试验 热滚试验表明，钻井液体系抗温性好。150℃老化后体系具有较好的流变性和滤失性，API失水小于4ml，150℃高温高压失水小于20ml；180℃条件下热滚16h，体系仍具有较好的流变性能和滤失性，1#体系180℃高温高压失水均小于25ml，2#体系的滤失量小于20ml。该体系所形成的滤饼薄而致密，且具有很好的润滑性，室内测得该钻井液体系高温老化后的摩阻系数仅为0.0262。 高温高压失水 3、络合醇钻井液体系的性能评价 在室内对络合醇钻井液体系的抑制性、抗岩屑污染性、加重性和对油层的污染分别进行了评价。 3.1页岩膨胀和岩心分散实验结果 3.2络合醇钻井液抗岩屑污染实验结果 从实验结果来看，体系加入4%粘土粉末，粘度、切力有轻微的增大，失水变小或基本不变，充分说明络合醇钻井液体系具有较好的抑制性和抗岩屑污染能力。污染后的钻井液体系仍具有较好的流变性和降失水性，完全满足钻井工程施工的需要。 3.3钻井液体系的加重 以往的钻井液体系多用重晶石加重，但重晶石的主要成分是难溶的硫酸钡，进入地层后无法清除，因此可能会对地层造成堵塞和污染。而铁矿粉则不同，其主要成份Fe2O3可以溶解于酸中，因此在钻井过程中进入储层的铁矿粉可以在完井后用酸化作业来清除。络合醇钻井液体系的加重主要采用铁矿粉作为加重材料。具体实验结果如下： 1# 络合醇钻井液+ Fe2O3 2# 络合醇钻井液+ Fe2O3 体系加重后的性能 加重后由于固相含量的增加，钻井液的粘度有所增加，但是钻井液的整体性能依然符合钻井的要求。将加重后的钻井液静置24小时后其上下层的密度基本保持一致，密度差不超过0.02g/cm3。体系的API失水和高温高压失水均因加重材料的封堵作用而降低。 3.4络合醇钻井液油气层保护 4、络合醇钻井液的现场应用 辽河油田沈北区块3000米以上的地层在钻井过程中经常发生井下事故，井壁不稳定现象比较突出。络合醇钻井液体系在辽河油田成功地推广应用，有效地解决了辽河油田沈北区块泥页岩地层的剥蚀、垮塌等情况。 沈625-10-22井现场应用情况 辽河油田沈北区块沈625-10-22井在2000米到3500米之间采用络合醇钻井液体系，成功地解决了沈北区块沙三段、沙四段的地层稳定问题。沙三段、沙四段极易剥蚀掉块、坍塌，从而引起卡钻、蹩钻、转盘打倒车、上提下放遇卡、电测困难等井下复杂情况。该井采用络合醇钻井液体系，施工中可以发现沙三、沙四剥蚀掉块数量明显减少，全井未出现任何复杂情况，从而大大地提高了机械钻速并缩短了钻井周期，大幅度地降低了钻井费用。沈625-10-22井顺利完成后，为了综合评价络合醇钻井液体系的应用效果，我们对该区块的几口井做了调研比较。 4.1沈北区块几口邻井地层资料 4.2 几口井的钻井液体系 4.