气体钻井抗油防塌稳定泡沫的研制.docx

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天然气工业

第29卷第11期

钻井工程

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气体钻井抗油防塌稳定泡沫的研制*

周长虹黄宁生许期聪蒲刚蒋斌李刚吕涛

川庆钻探工程有限公司钻采工艺技术研究院

周长虹等.气体钻井抗油防塌稳定泡沫的研制.天然气工业，2009,29(11):53-55.

摘要针对目前所使用的充气泡沫体系抑制性和抗油性不强等缺点，从泡沫基液出发，开展了气体钻井抗油防塌稳定泡沫的研究。通过对起泡剂、稳定剂、抑制剂的评价和筛选，优选出了抗油性能强、抑制效果好、稳定周期可调范围宽的各种处理剂，并采用正交实验方法完成了配方优化实验，形成了以非离子表面活性剂QP-1为发泡剂、KCI为抑制剂、CMC为稳定剂的抗油防塌泡沫体系。综合性能评价表明：该体系抑制性强，滚动回收率高达97%、抗油能力达到15%、钻屑容量极限为10%以上，并且无毒。该体系的成功研制为进一步拓宽气体钻井应用范围、提高机械钻速创造了条件，同时对环境不会造成污染。

关键词深井超深井泡沫正交实验气体钻井机械钻速环境保护DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2009.11.016

目前，地层出油是阻碍气体钻井实施的一大难题，由于原油的黏度高，气体钻井钻遇地层出油后岩屑粘结成团的几率大，如果处理方法不恰当，会导致井眼净化不良、环空堵塞或卡钻等井下复杂情况的发生。据四川油气田气体钻井统计数据显示，有38%左右的井在实施气体钻井期间均因地层出油而被迫转换成常规钻井液钻井，地层出油大幅度地缩短了气体钻井进尺，影响了全井提速效果。鉴于此，为了提高机械钻速、扩大气体钻井应用范围、加快勘探开发进程，开展了气体钻井抗油防塌稳定泡沫的室内研制。

1抗油防塌泡沫的配方研制

1.1抗油发泡剂的优选

发泡剂的主要成分是表面活性剂。通常用的表面活性剂主要有阴离子、阳离子、两性离子及非离子4种类型。阴离子表面活性剂发泡率高，但对硬水敏感，抗污染能力差；阳离子表面活性剂不怕硬水和酸性环境，但价格昂贵；两性离子一甜菜碱类表面活性剂，具有阴离子及阳离子表面活性剂的特点；非离子表面活性剂既不怕硬水也不受pH值的限制，但发泡率相对较低[1-2]。针对发泡剂的特点及实用性，笔

者选择了6种发泡剂运用WaringBlender法采用泡沫评价程序进行实验优选，包括：阴离子发泡剂(QP-2、QP-3)、两性离子发泡剂(QP-4、QP-6)以及非离子发泡剂(QP-1、QP-5),实验结果见图1。

泡沫质量

泡沫质量

图1不同类型发泡剂在盐水、清水以及煤油中的泡沫质量图

实验分别考察了不同种类起泡剂在清水、盐水、煤油以及盐水和煤油的共同作用下的泡沫质量。结果表明非离子表面活性剂QP-1的效果最佳，盐、油对其泡沫质量的影响小，其值均在0.75以上，故实验优选QP-1作为抗油防塌泡沫体系的发泡剂。

1.2稳定剂的优选

在充气泡沫钻井中，要保证良好的携岩能力，除具有较高的泡沫质量外，还必须具备良好的稳定性能。一般而言，提高泡沫稳定性的方法是向泡沫基

*本文为国家高技术研究发展计划(863计划)项目“气体钻井技术与装备”(编号：2006AA06A103)的研究成果。

作者简介：周长虹，1981年生，助理工程师，硕士；2007年毕业于西南石油大学油气井工程专业；从事气体钻井技术服务及科研工作。地址：(618300)四川省广汉市中山大道南二段。电话E-mail:zych861004@163.com

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2009年11月

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液中添加高分子聚合物，高分子聚合物的加入增加了液膜的表面黏度，从而使泡沫的稳定性增加3]。笔者根据聚合物分子的结构和特点，优选了5种聚合物进行实验(XC、FA367、CMC、PAC-H、XY-27)。实验分别向QP-1的泡沫基液中加入0.3%的聚合物分子来考察发泡率和半衰期(见图2、表1)。

24

600

16

400

8

200

半衰期发泡率

0

XY-27

CMCPAC-H

FA367

XC

0

图2稳定剂的稳定性实验图表1泡沫基液品质表

泡沫质量

半衰期(min)

发泡率(%)

0.8235

8.4200

566.7000

根据实验结果，稳定剂CMC的加入对发泡率的影响较小，且具有良好的稳定能力；XC和PAC-H的加入虽然提高了半衰期，但发泡率较低；FA367和XY-27的稳定能力差。实验最终优选CMC作为体系的稳定剂。

1.3抑制剂的优选

在泡沫钻井中泡沫流体所形成