国外高性能水基钻井液介绍
高效封堵性水基钻井液体系研究
高效封堵性水基钻井液体系研究摘要：随着经济的发展，我国化学工程的发展也得到了提高。
随着经济的发展，人们对能源的需求不断增加。
目前，世界油气资源钻探开发范围已逐步向深海、超深海、海洋深水、非常规等复杂地质条件转移。
“安全、快速、优质、环保、高效”成为钻井技术发展的更高目标，这必然对钻井液技术提出更全面、更高的要求。
为此，外国石油公司先后开发的高性能环保水基钻井液体系，并提出了“客户定制”高性能水基钻井液设计理念，和我们的国家仍在环保水基钻井液与外国成熟的专利技术有很大的差距，因此，研究和开发具有自主知识产权的关键高性能、环保型水基钻井液处理剂和支持系统的一个重要主题领域的钻井液技术，环保水基钻井液技术提出了本文研究的新进展。
关键词：高效封堵性；水基钻井液；体系研究引言随着水平井钻井技术的不断发展，水平井的位移也越来越长。
因此，水平井施工中如何保证钻井安全是关键。
因此，要求钻井液具有良好的性能。
在制定钻井液体系的基础上，详细介绍了不同施工阶段的钻井液处理，以确保施工安全。
储层孔隙发育，连通性好。
主要储集空间为原生粒间孔，其次为粒间裂缝，少量次生孔隙如粒内孔、粒间孔。
常规岩心物性分析表明，储层具有中、高孔、高渗特征。
1环保钻井液施工中常见的环保钻井液技术类型分析（1）合成环保钻井液技术。
合成钻井液的主要成分是石灰、乳化剂、盐水等，在人工合成、有机物合成的基础上。
钻井作业和施工中的主要角色钻井液合成生态的基础是能够形成乳化钻井液的水，并根据实际需要，添加一些重金属元素，寻找石头，丧失过滤和调节器变形；环保钻井液技术。
氮气钻井液在钻井和施工中的主要作用是进一步提高井壁的稳定性和可靠性。
一般来说，硝酸盐钻井液的特点是流变学，同时具有较高的浓度和较高的溶解度，导致频繁的控制损失。
为了解决这一问题，我们在钻井施工过程中加入了灰分钻井液和混合钻井液，有效地控制了硝酸盐钻井液的流变学。
环保钻井液技术。
钻探钻井工程中甲基葡萄糖维持环境的主要作用是增强井筒稳定性和可靠性，泥页岩的水化膨胀性能比较有效，因为葡萄糖的钻井液生态崩溃甲基类似于石油钻井，因此钻井通常是无害环境的。
美国钻井液技术研究新进展
ENVIROTHERM NT 新一代环保型水基钻井液体系，使用最高温度达到 232℃，不含铬离等重金属子，目前也用于页岩地层钻进，该体系不仅在 钻进过程中保持性能稳定，且在长时间停钻期间（如起下钻、测井和测 试）也能保持稳定。该体系特点为：低且稳定的流变性能、HTHP滤失量 低、井下复杂少、页岩抑制能力强、抗污染能力强。
井壁稳定剂 井壁稳定剂横沟提高页岩稳定性、钻井液润滑剂和降低HTHP滤失量， 同时减少稀释次数和减少泥包钻头风险。主要包 SWACO公司钻井液技术简介
消泡剂 包括BUBBLE BUSTER（低毒消泡剂，可在粘性盐水体系中使用、 用量 0.14~0.29 kg/m3 ）、DEFOAM-A（含有高级醇的水基消泡剂）、 DEFOAM-X（主 要用于粘性完井液中）、PASSIVATOR I（用于微泡钻井液中）。
2004-2008年，在渤海湾100口井中采用了该技术 ，所用配方： 3.0%Ultrahib+3.0%Ultrafree+8.6g/cm³Ultracap+7.0%KCl+28.657.2g/cm³多级碳酸钙
水基钻井液
油基钻井液
一、 MI SWACO公司钻井液技术简介
2. 油基钻井液体系
ECOGREEN 是一种酯合成基钻井液，该体系抑制能力和润滑能力强、 滤失量低、抗劣土污染能力强、抗温达160℃、易于维护。 MEGADRIL 是一种一股法（one-drum）加入乳化剂/润湿剂解决油基钻 井液体系凝胶强度过高问题的方法。流变参数低，可控，泵压低，ECD 低，固控能力强，抗温和抗污染能力强。
国内外页岩气井水基钻井液技术现状及中国发展方向
国内外页岩气井水基钻井液技术现状及中国发展方向近年来，页岩气的开采已成为全球能源产业的热点之一。
然而，页岩气开采过程中存在一些技术难题，其中水基钻井液技术是影响页岩气开发的重要因素。
本文将从国际国内两个方面，简要分析页岩气井水基钻井技术现状，并探讨中国的发展方向。
在国际上，水基钻井液技术已经成为页岩气开采的主要技术之一。
当前，美国水基钻井液已经急速发展，成为了世界上最主要的液态钻井液市场。
因此，美国是目前全球页岩气开采最发达的国家之一。
从国外的经验可以看出，水基钻井液技术主要分为两种类型：聚合物和无机盐水基。
聚合物水基钻井液主要包含了烃类聚合物、胶状物、树脂、丙烯酸醋酸盐等成分。
这种钻井液具有良好的稳定性、强附着力、良好的防漏性能等优点，但缺点在于成本较高，不适合大规模应用。
无机盐水基钻井液成分则主要包括水、无机盐超过10种成分etc. 与聚合物水基钻井液相比，无机盐钻井液生产成本较低，但却容易对地下水质造成污染。
在国内，随着页岩气开采的稳步前进，钻井液技术也得到了长足的发展。
尽管面临诸多困难和挑战，但是在各方共同的推动下，我国页岩气井水基钻井液技术逐渐成熟，并获得了一系列的技术突破。
目前，国内的研发人员主要采用国内外先进技术，发展新的水基钻井液体系。
据悉，目前国内石油钻井液并不足以满足页岩气钻井的要求，需要结合页岩气特殊性采取适合性的钻井液体系。
与此同时，新开发的乳胶钻井液、纳米胶钻井液体系也在受到关注和追捧。
在我国页岩气开采过程中，水基钻井液技术的研发必须注意保护环境，避免地下水污染。
因此，未来的发展方向是把握新型水基钻井液技术的切入点，汇聚全球水基钻井液技术领域的技术优势，继续开拓、优化和完善我国的钻井液技术，充分利用自己的资源优势，推进我国页岩气井水基钻井液技术的健康持续发展。
总之，页岩气井水基钻井液技术是影响页岩气开发的重要因素。
我们可以借鉴国际的先进经验，继续优化和探寻新型的钻井液技术，为我国发展页岩气提供坚强的技术支持。
贝克休斯LATIDRILL^TM高性能页岩气用水基钻井液
① 向钻 头提供 更大的水马力 ； ②通过 清除钻头表 面钻 削防止钻 头泥包和 堆积 ； ③提 高滑动性 ； ④ 降低扭矩和 阻尼。
（ ２ ） 降低 作 业成 本 。Ｌ Ａ Ｔ Ｉ Ｄ Ｒ Ｉ Ｌ Ｌ 体 系可 以 大 量 节 约 钻 时和 成 本 。 ①降低或 消除与井壁不稳 定有关的非生产 时间， 从 而可 以不 问断地持续 钻进作业 ； ② 降低 或消除与 油基 钻 井液和 钻 削有 关的清理 、 处理及运输成本 费用； ③ 与油基钻井液体 系相 比， 清理时 间可 降低 ２ ｄ左右 ； ④钻 井液 漏失少 ， 从而节约成本 。 （ ３ ） 降低 Ｈ Ｓ Ｅ风险 。Ｌ Ａ Ｔ Ｉ Ｄ Ｒ Ｉ Ｌ Ｌ 体 系可以提 高钻 井现场安全 ， 降低 与油基钻 井液有关的 Ｈ Ｓ Ｅ风险 ， 另外 ， 由于该水基体 系比较环保 ， 无需特 殊运输、 清理 或处理。 （ ４ ） 按 客 户 需求 配置 配 方 。Ｌ Ａ Ｔ Ｉ Ｄ Ｒ Ｉ Ｌ Ｌ 体 系可按 客 户 需 求 增 配 以 下 配 方 ： ①增强 因子——通过对金属表 面、 钻 削和地层 形成涂层和润滑提 高润滑性能和 钻井效率 ； ② 润滑剂—— 通过 降低 高温 高 压环 境 中的扭矩和 阻尼 来提 高钻速 ； ③ 井壁稳定 剂——机械性 地保 持井筒完整 ， 抑 制黏 土水化和膨胀 ； ＠ｃ ｏ ：清除剂—— 防止 污染 ， 保持 流体 的完整性 。 （ ５ ） 价值更 高。Ｌ Ａ Ｔ Ｉ Ｄ Ｒ Ｉ Ｌ Ｌ 体 系可与 贝克休 斯 的其他 页岩钻 井 方案打 包组合 ， 如与 贝克休 斯 的 Ｓ ｔ ａ ｒ Ｔ ｒ ａ ｋ 成像 工具 组 合， 可 以在钻进过程 中区别天然裂缝与诱导裂缝 ， 从 而进 行 最佳水 平段 产层 布局 ， 使产 能最 大化。该 水基 体 系也 可与 贝克休 斯的Ａ ｕ ｔ ｏ Ｔ ｒ ａ ｋ 旋转导 向系统 、 休 斯克里斯坦森的 Ｔ ａ ｌ ｏ ｎ Ｔ Ｍ ３ Ｄ Ｐ Ｄ Ｃ钻 头配套使 用， 为 页岩 气开发提供 最佳解 决方案 。
钻塞克超高温钻井液处理剂
1用于超高温、高压（ＨＴＨＰ）钻井液降失水，减少磨损的高性能聚合物 钻井特殊化学品公司若需要更多的咨询，请和我们当地的经销商络，或直接和我们联络。
高性能聚合物钻赛克D （Driscal ®D）降失水作用钻赛克D 是一种高性能的降失水剂。
适用于在极端的高温，高矿化度条件下的泥浆中。
在淡水泥浆，盐水泥浆，或者高硬度的盐水泥浆中，都具有出色的性能表现。
在美国的北达科他州的Williston盆地地区，密歇根州，西德克萨斯，英国北海的一些地区和中东等地区，钻赛克D在这些矿化度很高的恶劣地区，都有出色的表现。
钻赛克D在矿化度为钙例子达到40,000ppm，氯化物超过200,000ppm的条泥浆体系中，其性能远远超过传统的聚合物。
该聚合物也在墨西哥湾的淡水泥浆中也被采用。
在控制降失水的同时，钻赛克D聚合物所产生的粘度增长是缓慢的。
并有助于改善泥浆的流变性能和平滑性。
该聚合物既兼容淡水泥浆，也兼容硬性盐水泥浆，从而减少了井下条件变化所产生的不同的要求。
钻赛克D在甲酸盐泥浆中一般不推荐使用。
在某些特定的水基泥浆中，从试验室的测试发现，钻赛克D在很高的温度下（例如，大约在166 ºC以上）才具有很好的高温高压降失水作用。
因此，一般推荐在大约177ºC（350°F）以上使用钻赛克D 聚合物。
钻赛克D和其它参比物的降失水对比列在表I和表II中。
表 I钻赛克D和其它参比物在35kg/m3膨润土淡水泥浆中的HTHP降失水对比聚合物浓度在204°C，16小时老化后kg/m3SS PV/YP Gels pH WL HTWL基浆- 500 21/9 2/14 8.4 10.1 44钻赛克D 2.86 550 50/32 5/34 8.3 4.0 21 Kem Seal 2.86 950 47/52 8/166 8.6 4.8 23 Durenex 14.28 320 36/4 2/4 8.2 5.6 24 Resinex 14.28 320 27/3 2/7 8.4 7.3 23S-75 14.28 320 31/3 1/3 8.2 7.4 24 Duralon 2.86 650 52/61 15/144 8.3 5.7 34 Hostadrill 2825 2.86 1500 41/34 7/34 8.8 4.9 302表 II钻赛克D和其它参比物在盐水泥浆中的HTHP降失水对比聚合物浓度初始性能在204°C，16小时老化后kg/m3PV/YP Gels WL PV/YP Gels WL 基浆- 3/5 3/6 142.0 -/- -/- -/- 钻赛克D 2.86 6/5 2/3 18.4 5/2 2/3 42.0 Kem Seal 2.86 5/1 2/3 37.0 5/7 3/4 128.0 Durenex 8.57 4/4 1/5 145.0 -/- -/- -/- Resinex 8.57 3/2 1/3 140.0 3/3 2/7 185.0 S-75 14.28 4/2 3/4 150.0 3/3 2/5 165.0 Duralon 2.86 6/6 2/5 32.0 5/12 5/5 205.0 Duralon 5.71 5/1 1/1 13.0 5/3 1/4 70.0 Hostadrill 2825 2.86 6/2 1/3 27.0 6/10 3/4 190.0 Hostadrill V3118 2.86 5/3 1/3 27.0 4/6 2/6 95.0高温稳定性在高温/高矿化度条件的泥浆配方中，羧甲基纤维素（CMC）和聚丙烯酰胺（PAM）等聚合物是无法使用的，我们的聚合物研究人员将钻赛克D 用在这种泥浆体系中。
2006年国外钻井液体系和处理剂分类
文章编号:1001 5620(2007)S0 0045 072006年国外钻井液体系和处理剂分类张克勤1 王欣1 何纶2 丁彤伟3 李保秋4 孙雷1 张洁1(1.北京石油勘探开发研究院,北京;2.四川石油管理局,四川成都;3.中国石油大学,北京;4.华北石油管理局,河北任丘)摘要 介绍了2006年国外钻井液体系和处理剂的分类方法。
2006年的体系分类中增加了 优质水基钻井液 、 高温高压特种产品 、 裸眼清洁液 和 钻进液 ,对体系内容的描述也有变化;在处理剂分类中 解卡剂 与 润滑剂 合并,另增一项为 水合物抑制剂 。
提出了中国今后开展标准化工作的几点意见:建议将制订产品行业标准转向制定方法标准,分析了中国钻井液用土存在的问题,并提出了建议解决的办法。
关键词 钻井液 完井液 钻井液添加剂 标准化 分类中图分类号:T E254文献标识码:A1 2006年API 钻井液体系分类方法从参考文献[1]了解到,2006年国外对钻井液体系和处理剂的分类方法均增添了不少内容。
1.1 钻井液体系分类方法2006年国外钻井液体系的分类是:!水基钻井液:不分散钻井液、分散钻井液、钙处理钻井液、聚合物钻井液、低固相钻井液、优质水基钻井液、盐水钻井液、高温高压特种产品、完井液、裸眼清洁液、钻进液;∀油基钻井液:油基钻井液、合成基钻井液;#气基钻井液:空气、雾、泡沫和气体。
可以看出,2006年的体系分类中增加了 优质水基钻井液 、 高温高压特种产品 、 裸眼清洁液 和 钻进液 。
笔者认为,其中的 优质水基钻井液 应属于聚合物钻井液, 裸眼清洁液 和 钻进液 应属于完井液, 高温高压特种产品 这一名称似改为 高温高压特种钻井液 较好。
优质水基钻井液 又称 胺基水基钻井液 ,国外认为其性能接近油基钻井液,比较推崇[2]。
1.2 钻井液体系内容描述的变化1)不分散钻井液(Non dispersed)。
该体系可以是开钻钻井液、天然钻井液和其它常用于浅井或表层钻井的轻度处理的体系。
抗高温累托石水基钻井液
抗高温累托石水基钻井液引言随着深水钻井和井深的不断增加，钻井液面临着越来越高的温度和压力。
因此，开发高耐温、高性能的钻井液变得尤为重要。
本文针对这一问题，介绍了一种抗高温、累托石水基钻井液的研究。
主要内容一、累托石及其在钻井液中的应用累托石主要是由硅酸盐和铝酸盐矿物组成的粘土矿物，具有吸附、稳定、过滤及润滑等重要性质。
与其他钻井液添加剂相比，累托石在钻井液中体积分数较高，因此更加经济实用。
同时，累托石可减少井眼壁的稳定位移和对天然气区等有机质产生的影响。
二、石墨烯氧化物的优良性质石墨烯氧化物是一种具有较高耐温、抗磨损和机械强度的纳米材料。
石墨烯氧化物可以被加入到钻井液中，用于改善其热稳定性和降低黏度。
三、实验方法在实验中我们选用了一种含100%活性石墨烯氧化物的累托石水基钻井液，并以海洋环境下的温度和压力为测试条件，分别在1小时和4小时的时间内进行分析。
四、实验结果分析结果表明，添加石墨烯氧化物可以显著提高钻井液的热稳定性和黏度控制能力。
在高温和高压的条件下，经过1小时和4小时的测试后，钻井液的黏度仍然处于可控范围内。
五、结论我们成功地开发了一种抗高温、累托石水基的钻井液，并证实了石墨烯氧化物的优良性质，其可用于改善钻井液的良好性质，同时提高井壁稳定性。
本研究结果为深水钻井等高温环境下的钻井液研发提供了新思路和方法。
六、未来方向在未来研究中，我们将研究如何更好地控制石墨烯氧化物与累托石的添加量、均匀混合等技术问题，不断提高钻井液的良好性质，同时研究累托石的其他用途，拓展如果提高工业利用率。
参考文献[1] 冯忠举, 王亚南, 肖物鸿. 矿物材料生态环境利用与污染控制[J]. 土壤学报, 2002:1592-1596.[2] 林远洪, 孙建明, 杨刚, 等. 累托石水基钻井液的性能研究[J].中国水上油气, 2014(3):25-28.[3] 张瓒颐, 赵宇明, 谢营, 等. 石墨烯及其在液相纳米复合材料中的应用[J]. 无机材料学报, 2012:872-881.七、实验步骤我们在实验中采取了以下步骤。
RURE-BORE钻井液
PURE-BORE超高性能水基钻井液
经现场应用验证的一代超高性能水基钻井液体系 Pure-Bore是一种超高抑制性聚合物： 具有表面活性的水溶性聚合物，可与钻屑和新钻开的井眼表面发生相互作用，形成 微型包被作用，增强钻井液的抑制性能。 Pure-Bore是一种高剪切稀释聚合物： 的分子之间可以相互作用，交联并形成网状结构，大幅度降低钻井液的ECDs，优化 钻井液的水眼液力参数，提高井眼清洁效力，尤其是提高大口径井眼和长水平段井 眼的清洁效力。 Pure-Bore 是一种纳米材料封堵物质： 对地层微孔隙具有强封堵作用，从而形成更好的滤失控制和抑制地层水化的作用 Pure-Bore 是一种可降解物质： 对油气层保护作用，对环境冲击减少到最低
提粘提切 降滤失 页岩/粘土水化抑制 （替代油基的关键） 无毒，可降解，环境友好
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为何PURE-BORE是革命性的突破
体系简单性能优异，一两个剂就成体系 一剂多能：同时兼具抑制性/流变控制/降滤失性/封堵性能/润滑
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非常规气钻井带来的挑战
对钻井液的要求
页岩段水平井
页岩水敏性 长水平段井眼清洁 长水平段井眼润滑 关键 技术
强抑制性钻井液体系
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油基钻井液（OBM）
油基泥浆通常是 一种乳化体系，包含：
油 含有盐的水相（如，含氯化钙） 乳化剂 润湿剂 增粘剂（有机土） 重晶石(加重剂）
复杂钻井液体系变化还需要：
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1 inch2lb = 0. 113 N·m 图5 Ame 页岩在钻井液中热滚后挤压转数与扭矩的关系
P H PA/ KCl/ NaCl 钻井液 H PWBM 钻井液 图 6 现场钻屑在抑制性钻井液中浸泡后用硬度仪挤压
(钻屑加量为 28. 5 kg/ m3 )
7 0 钻 井 液 与 完 井 液 2007 年 5 月 很低 ,其效果与合成基钻井液相当 。
用西非页岩和 Pierre 页岩试验 H PWBM (成膜 剂 ,20 %盐) 在不同的裸眼压力和空隙压力下的成膜 作用 ,结果见图 12～图 14 。
图 12 直径为 25. 4 mm 的岩心上形成的膜
图 9 3 种钻屑置于不同钻井液中用耐崩仪测得的回收率
3. 4 黏附聚集试验( Accretion Tests) 黏附聚集试验是利用一组钢棒在受试的钻井液
第 24 卷 第 3 期 张克勤等 :国外高性能水基钻井液介绍 71
成的渗透压力明显 ,p H 值降低 ,膜的形成被抑制 。
图 14 Pierre 页岩在 H PWBM (成膜剂 ,20 %盐) 中的试验
4 胺基钻井液展望
近 10 年来 ,低分子量聚胺添加剂在具有渗透压 的直接测量方法后逐步形成了抑制性水基钻井液 , 这种钻井液对所有页岩的稳定提供可推断的和可测 量的渗透作用 。未来几年关于胺基钻井液化学发展 的方向包括 :提高胺的衍生物和低聚物的抗高温性 ; 优选价廉物美的低聚物 ,以改善滤失量和可形成膜 的胺产品 ,并且协调其分子量和分子结构 ;用较少的 昂贵胺类可达到预期的效果 ;广泛地对有机和无机 渗透驱动剂进行研究 ,改善形成的膜 。
图 13 西非页岩在 H PWBM (成膜剂 ,20 %盐) 中的成膜试验
由图 12 可以看出 ,在岩心端面分离出来的聚合 物膜清晰可见 。图 13 的实验结果表明 ,近水平的曲 线表明膜效率接近 100 % ,产生的渗透压超过 10. 34 M Pa ,水和离子通过膜的交换被限制 。图 14 表明 , 体系膜的形成受 p H 值的影响 ,当 p H 值为 10 时形
P H PA H PWBM2 H PWBM3 H PWBM4 H PWBM5 钻井液
图 10 钻屑在不同钻井液中的聚集情况
图 11 在待测钻井液中放入 50 g Ame 页岩和一根钢棒 , 在滚子炉中热滚 20 min ,测页岩堆积值
图 8 崩散性试验仪
3. 5 泥页岩成膜试验( Shale Membrane Test)
2 新胺盐的特点及作用机理
高性能水基钻井液用新胺盐作抑制剂 。该胺盐 完全水溶 ,低毒 ,可与其它添加剂一起使用 ,不水解 , 具有成膜作用 。新胺盐有独特的分子结构 ,可充填 在黏土层间 ,并把它们束缚在一起 ,有效地减少黏土 的吸水倾向 ;胺分子通过金属阳离子吸附在黏土表 面 ,或者是在离子交换中取代了金属阳离子形成了 对黏土的束缚 ;其抑制页岩膨胀的机理不同于聚合 醇的作用机理 ,是由于胺基独特的束缚作用 ,而不是 把水从层间排除 ; X 射线衍射分析结果表明 ,随着其 浓度的增加 ,蒙脱土的层间距在下降 ,这与在聚合醇
H PWBM 钻井液 钙盐钻井液 P H PA/ NaCl 钻井液
图 7 Oxford 黏土钻屑抑制液中浸泡后用硬度仪挤压
3. 3 耐崩散性测试
利用崩散性试验仪 ( Slake durabillt y Tester ,见 图 8) 进行了各类钻屑回收率数据比较 。此仪器与 以前用定尺寸的钻屑通过热滚后 ,再测定其回收率 的方法相类似 ,只是条件更严格了一些 。耐崩散实 验是将已知质量和尺寸的钻屑放入有筛孔的容器 中 ,使钻屑和容器浸没在待评价的钻井液中滚动一 定时间 ,破碎的钻屑自然被筛除 ,然后再称剩余钻屑 的质量 ,求回收率 。用该测试仪测定了膨润土 、现场 钻屑和 Oxfo rd 页岩 3 种钻屑在 3 种抑制性钻井液 中的总回收率 ,结果见图 9 。从图 9 可以看出 ,3 种 钻屑在胺基钻井液 ( H PWBM) 中的回收率均最高 。
第一作者简介 :张克勤 ,教授级高级工程师 ,本刊学术顾问 ,1927 年生 ,1949 年毕业于西北大学化学系 ,一直从事钻井液
专业工作 。地址 0083 。
第 24 卷 第 3 期 张克勤等 :国外高性能水基钻井液介绍 69
国外高性能水基钻井液介绍
张克勤1 何纶2 安淑芳3 丁彤伟4 宋芳5
(1. 中国石油勘探开发研究院 ,北京 ;2. 四川石油管理局 ,四川 ; 3. 华北石油机械化工有限公司 ,河北任丘 ;4. 中国石油大学 (北京) ,北京昌平 ;5. 塔里木油田 ,新疆库尔勒)
摘要 近年来高性能水基钻井液 (又称胺基钻井液) 在国外应用较广 ,它被认为是替代油基钻井液且又能安全
第 24 卷 第 3 期 钻 井 液 与 完 井 液 Vol. 24 No . 3 2007 年 5 月 DRILL IN G FL U ID & COM PL E TION FL U ID May 2007
文章编号 :100125620 (2007) 0320068206
“UL TRADRIL”System 所用的主要处理剂 : 1) 主抑制剂商品名称为“UL TRA H IB”,一种液 体聚合物 (聚胺盐) ,其主要功能是抑制页岩及软泥 岩的水化 ,消除钻头泥包 ,减少稀释量 。其可减小黏 土之间的层间距 ,从而能消除泥页岩的膨胀 ,使钻屑 保持原状 (内干) 。由于其本身 p H 值为 9. 0～9. 5 , 钻井液中加入该剂后 ,不需再加 NaO H 或 KO H ,其 推荐加量为 2 %～4 %(体积分数) 。 2) 辅助包被剂商品名称为“UL TRACA P”,一 种中分子量的阳离子聚丙烯酰胺 ,可包被钻屑 ,抑制 黏土分散 ,稳定泥页岩 ,其加量为 5. 7～8. 6 kg/ m3 。 3) 降滤失剂用超低黏的聚阴离子纤维素 (商品 名为 POL YPAC UL/ EL V) ,其加量为 5. 7 ～11. 4 kg/ m3 ,能保持滤失量小于 6. 0 mL (30 min) 。
1 lb/ bbl = 2. 85 kg/ m3 图 1 分别加有 3 种抑制剂的膨润土浆的 3 r/ min 读值
图 3 硬度测试仪
1 inch2lb = 0. 113 N·m 图4 硬度试验 :钻屑在 3 种抑制性体系中的扭矩值
1 lb/ bbl = 2. 85 kg/ m3 ; 1lb/ 100 ft2 = 0. 48 Pa
图 2 分别加有 3 种抑制剂的膨润土浆的的动切力值
3. 2 硬度测试 利用一 种 新 型 的 硬 度 测 试 仪 (Bulk hardness
Tester) (见图 3) 进行挤压试验 。把钻屑用盐水洗净 后放入盛有待测钻井液或溶液的带孔盘中 ,在 66 ℃ 热滚 16 h 后用扭力扳手逐渐增加扭力 ,观察钻屑被 压挤出时仪器转数和扭矩的变化及压出钻屑的破损 情况 。试块越硬 ,扭力读值越大 ,抑制性越好 。试验 结果见图 4～图 7 。从图 4 可以看出 , H PWBM 钻 井液的扭矩值最高 ,说明在 H PWBM 钻井液中的钻 屑硬度最高 ,完整度最好 ;而 P H P/ NaCl 、钙盐钻井 液则相差甚远 。从图 5 可以看出 ,用 A me 页岩进行 试验时 , P H PA 钻井液的扭矩值最差 ,而 H PWBM 钻井液的扭矩值相当于油包水钻井液的值 ,其效果
大大优于 P H PA 钻井液 。从图 6 可看出 ,现场钻屑 在 P H PA/ KCl/ NaCl 钻井液中热滚后 ,钻屑被挤成 条带状挤出 ,而用 H PWBM 钻井液处理的钻屑没被 挤压出 ,在仪器中被挤成片状 。试验结果表明 , H P2 WBM 钻井液显示出较好的抑制性能 。用 Oxford 钻屑进行的试验结果与图 6 一样 ,钻屑在钙盐钻井 液和 P H PA/ NaCl 钻井液中热滚后均压成条状 ,而 在 H PWBM 钻井液中热滚的钻屑没有全部压出 ,而 成片状 ,见图 7 。
溶液中观察到的现象相反 ,同时这也支持了一种新 抑制机理的假设 ;对具有中性的胺抑制剂进行了各 种分子量的建模研究 。结果表明 ,具有某些分子量 的胺的混合物通过架桥的方式穿过土层进行束缚 。
3 性能测试数据
3. 1 抑制性 在膨润土浆中试验了 KCl 、商售抑制剂和新型
胺盐抑制剂的抑制效果 ,结果见图 1 和图 2 。由图 1 和图 2 可以看出 ,新型胺盐抑制剂的效果非常突出 , 几乎不增加黏度 ,同样也几乎不增加动切力值 。
钻进的一类高性能水基钻井液 ,并于 2006 年被列为一种新的钻井液体系分类 。高性能水基钻井液的实质是应用
了一种新的阳离子胺基聚合物 ———醚乙二醇聚胺类 ,该胺盐有更高的抑制能力和防泥包能力 ,符合环保要求 ,并具
有成膜作用 ,高性能水基钻井液的应用效果与油基钻井液相当 。介绍了新胺盐的抑制效果 、防泥包数据 、利用崩散
性试验仪和硬度测试仪 2 种新仪器测出的各类钻屑的硬度数据和回收率数据 ,以及国外一家钻井液公司使用该体
系的实例和在现场测定聚合物浓度的方法 。
关键词 水基钻井液 胺基钻井液 高性能水基钻井液 综述
中图分类号 : T E254. 3
文献标识码 :A
近年来 ,高性能水基钻井液 ( H PWBM ,又称胺 基钻井 液 ( A mine2based mud) ) 在 国外 应用 较广 。 特别是在文献[ 1 ]刊登的“钻井液体系”分类和“处理 剂”分类中 ,该体系被加入到了“水基钻井液体系”一 栏中 ,与“不分散”、“钙处理”、“聚合物”等钻井液体 系并列 ,说明了国外对该体系的重视程度 ,特介绍 之 。高性能水基钻井液主要由页岩抑制剂 、包被剂 、 分散剂和降滤失剂组成 ,其实质是应用了一种新的 阳离子胺基聚合物 。该胺盐有更高的抑制能力和防 泥包能力 ,符合环保要求 ,并具有成膜作用 ,其效果 与油基钻井液相当 ,该体系可以认为是替代油基钻 井液且又能安全钻进的一类性能更高的水基钻井 液 。介绍了新胺盐的抑制效果 、防泥包数据 ,利用 2 种新型仪器测出的各类钻屑的硬度数据和回收率数 据 ,以及国外一家钻井液公司使用高性能水基钻井 液的实例和在现场测定聚合物浓度的方法 。