钻井液文献综述
克拉玛依油田水平井钻井液综述

钻井液性能:D 1.20 g/cm3-1.65 g/cm3,FV 45s-70s,
PV 20 mPa.s-35 mPa.s,YP 7 Pa-15 Pa,G (2-5) Pa /(5-20) Pa, API FL ≤5ml,HTHP FL≤15ml,pH 8-10。
特点:
性能稳定,滤失量低,泥饼质量好,润滑性好。
关的复杂情况。
硬脆性泥岩井眼稳定
失稳机理:
(1) 地质原因
这类泥页岩地层主要位于中深部,在侏罗系、三叠系、二叠系和 石炭系均有分布,以弱膨胀性粘土矿物为主,主要成分是伊利石、 伊/蒙混层和少量高岭石、绿泥石。由于上覆地层的压实作用,这 类泥页岩的颗粒排列定向程度明显增加,微裂隙、层理发育。当 地层被钻开时,钻井液滤液会沿层理和微裂隙渗入地层内部,从
适用范围:适合泥岩地层多、造浆性强、水敏性强的地区水平井。
钻井液性能:D 1.20 g/cm3-1.25 g/cm3,FV 50s-70s,
PV 15 mPa.s-35 mPa.s,YP 5Pa-12 Pa,G (2-5) Pa /(5-15) Pa,
API FL ≤5ml,HTHP FL≤15ml,pH 8-10。
而为粘土矿物的水化提供了条件。
硬脆性泥岩井眼稳定
失稳机理:
(2)钻井液与泥页岩间的相互作用
钻井液滤液因达西流、毛细管作用、渗透等进入地层微缝隙和 孔隙后,产生了如下作用: (a)对于含水敏性矿物较多的泥页岩,水化作用造成岩石内膨胀压增 加,使得岩石颗粒间胶结力减弱,岩石强度降低。 (b)粘土与非粘土矿物水化能力差异大,并且各种粘土矿物之间水化 能力也存在大的差异,由于这些差异的存在,使各晶层的水化速度、 膨胀程度不一致,会使本身裂隙就发育的泥页岩次生出更多的裂隙。 导致岩石剥蚀、崩塌、掉块。
吉尔吉斯斯坦阿拉伊地区SA1井钻井液技术

吉尔吉斯斯坦阿拉伊地区SA1井钻井液技术吉尔吉斯斯坦阿拉伊地区SA1井钻井液技术的论文概述吉尔吉斯斯坦阿拉伊地区是一个重要的油气资源区,而SA1井是该地区的重要勘探钻井之一。
在钻探过程中,如何选取合适的钻井液,保证钻井工作的顺利进行,对钻井效益和勘探成果具有重要的影响。
本文将对SA1井钻井液技术进行探讨,以期为该地区下一步的勘探工作提供一些有效的参考。
一、钻井液的概念和分类钻井液是一种专为地下钻探设计的油井工程液体,主要功用是在钻井过程中,冷却钻头和把岩石碎屑运到地面。
钻井液根据不同的成分可分为水基钻井液、油基钻井液、气基钻井液和泡沫钻井液等。
而根据物理性质可分为直排式液体、循环池式液体和泥浆液体等。
在SA1井的钻井工作中,采用了水基钻井液。
二、水基钻井液的特点和优缺点水基钻井液是根据钻探目标的特点、地层环境和工艺要求设计的一种钻井液,其优点是组成方便,成本低廉,安全使用,不易污染环境,铁磁性小等。
但其缺点也是明显的,例如冷却效果相对不及油基液好、污染苏打泉等酸性地层等。
因此,在SA1井的钻井工作中,为了充分发挥水基钻井液的优点,仍需在技术上不断改进和完善。
三、 SA1井钻井液技术的改进与应用为了更好地适应SA1井的勘探工作需要,提高作业效率和勘探成果,需要对钻井液技术进行相应的改进和应用。
首先,在选择钻井液成分时,在保证物理性质稳定的前提下,应选用更加环保、低污染、不伤害地层油气等性能更好的成分。
其次,在锚固施工和井口封堵方面,应加强管理和技术支持,充分保证钻井液在井下运输channel的连通性,避免漏气和污染等问题发生。
最后,对于钻井液的监测和评估也是非常重要的,应在钻井过程中对钻井液进行实时监测,并进行数据跟踪和分析,及时发现问题并予以解决,以确保钻井液的运用效率和安全性。
种种措施应该共同作用,以更好地推进SA1井的勘探工作,提高钻井效益和勘探成果。
结论SA1井的勘探钻井过程中,采用水基钻井液,为了更好地适应勘探工作需要,提高作业效率和勘探效果,需要对钻井液技术进行相应的改进与应用。
钻井液体系

国内外钻井液技术发展概述(2012-05-2711:05:36)摘要:本文主要论述了国内外钻井液的发展状况及发展趋势,介绍了近年来国内外发展起来的16种新型钻井液技术,国内外钻井液技术仍以抗高温、高压、深井复杂地层的钻井液技术为主攻目标,指出了钻井液处理剂的发展方向是高效廉价、一剂多效、保护油气层、尽可能减轻环境污染,并寻求技术更先进、性能更优异、综合效益更佳的钻井液体系及钻井液处理剂。
对钻井液技术发展进行了展望,由于深井、复杂井、特殊工艺井以及特殊储藏的开发、环境保护的重视,对钻井液完井液的要求越来越高,所以抗高温、高压、深井复杂地层、油气层保护仍是钻井液完井液技术发展的重要方向。
关键词:钻井液技术发展一、国内外钻井液技术新发展概述钻井液作为服务钻井工程的重要手段之一。
从90年代后期钻井液的主要功能已从维护井壁稳定,保证安全钻进,发展到如何利用钻井液这一手段来达到保护油气层、多产油的目的。
一口井的成功完井及其成本在某种程度上取决于钻井液的类型及性能。
因此,适当地选择钻井液及钻井液处理剂以维护钻井液具有适当的性能是非常必要的。
钻井液及钻井液处理剂经过80年代的发展高潮以后,逐渐进入稳定期,亦即技术成熟期。
可以认为,由于钻井液及钻井液处理剂都有众多的类型及产品可供选择,因此现代钻井液技术已不再研究和开发一般钻井液及钻井液处理剂产品,而是在高效廉价、一剂多效、保护油气层、尽可能减轻环境污染等方面进行深入研究,以寻求技术更先进、性能更优异、综合效益更佳的钻井液及钻井液处理剂。
1.抗高温聚合物水基钻井液所使用的聚合物在其C-C主链上的侧链上引入具有特殊功能的基团如:酰胺基、羧基、磺酸根(S03H)、季胺基等,以提高其抗高温的能力。
不论是其较新的产品,如磺化聚合物P OLYDRILL,或早己生产的产品如S.S.M.A.(磺化苯乙烯与马来酸酐共聚物)均是如此,并采取下列措施:①利用表面活性剂的两亲作用来改善钻井液的抗温性;②抗氧化剂可以大幅度提高磺化聚合物抗高温降滤失剂的高温稳定性能。
保护储层钻井液综述

国内外大量的研究发现,储层具有高应力敏感性、高毛细管压力、高含水饱和度和高水敏性的特点。
低渗透气藏还具有低孔隙度、低渗透率和高含水饱和度的特征。
储层敏感性评价,以便找出导致储层损害的主要因素;②钻井液对岩样污染程度的评价,以便针对具体地层选择合适的钻井液或对使用的钻井液进行评价1. 鄂尔多斯盆地东部延长区储层特征鄂尔多斯盆地东部延长区,上古生界储层以低孔、低渗、低压,高毛管压和有效应力为主要特征,裂缝和徼裂缝发育,储层的粘土矿物类型丰富,外来工作液进入储层容易导致酸敏、碱敏、盐敏等损害,属典型低压致密砂岩气藏,从我区周边勘探实践来看,常规完井液对储层伤害严重,单井产量较低,屏蔽暂堵钻井液能很好地保护储层.在研究储层损害机理的基础上,总结借鉴周边气田经验,探讨适合延长区天然气勘探的钻井完井液技术。
从2003年开始,在登记面积10752平方公里的范围内,开展天然气井的钻探工作,目前己完成探井3口,主要含气层分布在上古生界下行盒子组、山西组。
储层岩石孔隙度平均孔隙度7.6%,平均渗透平均为0.178×10 3μm2,属典型低压致密砂岩气藏,储层的粘土矿物类型丰富,微裂缝较发育,钻井过程中工作流体进入气层对将对气井产能带来严重影响。
油气储层损害与保护技术被引起高度重视。
延长区气层压力小于lMPa/km,属于典型的低压、低孔、低渗的(致密)砂岩,研究表明,地层损害机理主要为速敏、水敏、盐敏、酸敏、碱敏和储层裂缝和微裂缝损害。
延长区主要气层与鄂北塔巴庙及大牛地气田储层特性较为类似,粘土矿物类型丰富,微裂缝较发育,属致密性砂岩储层,具有地层孔隙压力低、低孔、低渗和毛孔压力高、有效应力高的特点。
从理论上,在延长区实施屏蔽暂堵钻井液体系,同样可以有效地保护储层。
但延长区储层非均质性强,钻井液配方还要根据不同的储层特性进行必要的调整,提高保护效果。
2. 气层的主要伤害机理气层与油层相比,有很多不同之处。
自然界中存在的气藏大多数是低渗气藏,储层普遍具有低孔、低渗、强亲水、大比表面积、高含束缚水饱和度、高毛细管力和低储层压力特点。
油基钻井液在威远地区页岩气水平井中的应用

油基钻井液在威远地区页岩气水平井中的应用油基钻井液在威远地区页岩气水平井中的应用摘要:页岩气水平井的钻井过程中,钻井液的选取对于确保钻井顺利完成、提高钻井效率及保护环境具有重要的作用。
本文主要探讨油基钻井液在威远地区页岩气水平井中的应用,并以一个实际工程为例进行分析。
关键词:油基钻井液、威远地区、页岩气水平井、应用引言:随着石油天然气资源的日益枯竭,页岩气成为了未来石油天然气开采的有力补充。
而水平井作为开采页岩气的主要手段之一,需要选取合适的钻井液,以确保钻井的成功。
一、油基钻井液的概述油基钻井液是一种以油为基础的钻井液。
与传统的水基钻井液相比,油基钻井液具有更好的高温稳定性、化学稳定性和润滑性能,在钻井过程中可以有效地降低摩擦系数,并且在高温下可以维持其性能不受影响。
二、威远地区页岩气水平井的特点威远地区是中国西南地区较为重要的一个页岩气开发区域,其页岩气水平井主要特点为井深较浅(一般在2000米以内)、水平段长度短、井壁稳定性较差等,对于钻井液的选取提出了相应的要求。
三、油基钻井液在威远地区页岩气水平井中的应用以一个实际工程为例,我们选取了一种油基钻井液,并对其在威远地区页岩气水平井的应用进行了分析。
实际工程中,我们发现通过选用该油基钻井液,钻头磨损减少、井壁稳定性得到保障、提高了钻井效率,同时该钻井液在处理过程中易于清除污染物和固体排放物,对环境污染的影响较小,具有较好的环保性。
四、结论油基钻井液在威远地区页岩气水平井的选取具有很好的适应性。
通过合理的选用和应用,可以提高钻井效率、确保钻井顺利完成,同时对环境污染的影响较小,具有较好的应用前景。
因此,在今后的威远地区页岩气水平井钻井过程中,应推广油基钻井液的应用。
五、问题与展望虽然油基钻井液在威远地区页岩气水平井中的应用具有很好的适应性和应用前景,但仍存在一些问题需要解决。
如油基钻井液的成本较高,在一些条件较为苛刻的区域可能不适合使用;油基钻井液对环境的影响需要加强监管和处理。
文献综述

文献综述1前言1.1油基钻屑的来源和特点与水基钻井液相比,油基钻井液因具有能抗高温、抗盐钙侵、有利于井壁稳定、润滑性好和对油气层损耗程度较小等多种优点,被广泛运用在各类钻井平台。
近年来,随着页岩气等非常规气藏开发的不断的深入,油基钻井液的使用范围越来越广泛。
(此外,水平井钻井是非常规天然气页岩气开发的关键技术之一,目前水平段钻井多采用油基钻井液。
因此,油基钻井液)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(,并且还可以广泛地用作解卡液、射孔完井液、修井液和取心液等。
使用油基钻井液或含油钻井液添加剂, 或在使用水基钻井液出现卡钻等钻井事故时,以及钻开油层时, 必然会产生大量的含油钻屑。
)油基钻井液配制过程中加入(油基钻屑和废弃油基钻井液中含有)大量基础油(主要是柴油或白油)、主辅乳化剂、亲油固体、金属离子和无机盐等,产生的油基钻屑和废液(并且由于石油开采过程中,会向钻井液中添加大量的表面活性剂及酸碱性物质,故油基钻屑的)组成非常复杂,性质异常稳定,资源化利用和无害化处理难度很大。
1.2油基钻屑的危害甚至还含有苯系物、酚类、蒽、芘等有恶臭味和毒性较大的物质。
会产生带有毒素的芳香烃,所含芳香烃的量越多,毒性越大。
大量未经处理或处理不彻底的油基钻屑已成为油田的沉重负担。
我国西部油田,以及海上钻井平台,由于石油资源埋藏深度较深,钻井过程中多使用油基钻井液。
因此,含油钻屑的量也随之增加。
由于含油钻屑组成复杂,并且含油较多的化学污染物,如果不经过彻底的处理随意排放,势必将对生态环境会产生巨大的危害。
其中,陆上油基钻屑长期堆置会严重污染地下和地表水资源、对人类和地表生物的健康和生存造成威胁。
海上钻井平台含油钻屑若不经处理就排放人海, 则会对海洋生态环境造成巨大危害,世界各国对油基钻屑和废液的排放都有严格控制标准[1]。
这些危害都会大自然和人类生存环境的造成极其严重的破坏,如果不加以制止和挽救,那将会造成不可弥补的损失。
钻井液介绍资料

自九十年代初酯基钻井液在北海现场首次 应用成功后,合成基钻井液的种类不断增加, 先后发展了第一代的酯类、醚类、聚-α -烯烃 类和缩酯类合成基钻井液,以及第二代的线性 α - 烯烃类、内烯烃类、线性烷基苯类和线性 链烷烃类合成基钻井液。第二代的粘度和钻井 液成本低于第一代,但其环境友好性比第一代 稍差。国内近年在合成基钻井液的研究方面也 开展了一定的研究工作,并取得了一些初步研 究结果。
在测定高温高压条件下泥浆的润滑性方 面,M-I泥浆公司研制成功了可以模拟井底条 件的润湿性能装置,可以 200 度以上高温及 6895Kpa 压力条件下对液体润滑剂、固体润 滑剂以及钻井液的润滑性进行测量。上述仪 器国内部分科研单位己有购进者。
11.钻屑回注工艺技术
由于日益要求严格的环保要求。在第26届 海洋技术年会上,在钻井技术方面重点讨论了 四个论题即:酯基油包水钻井液、毒性检验、 钻屑的回注和排放及高温高压钻井问题。可以 说这四方面问题都是涉及到环保问题的。关于 酯基油包水钻井液本文前面己做了介绍。关于 钻屑的回注据文献介绍己进入实践成功阶段。 其大概流程是将钻屑通过再磨细后与海上混合 用泵注入疏松层段。
认为很少有钻井液的流变特性是符合宾汉 模式的。目前测量的AV(表观粘度)、PV(塑性粘 度)值等只是习惯使用。 认为幂律模式较宾汉模式准确。 认为卡森模式在低剪切速下较宾汉模式或幂 律模式要好,但在高剪切速率下不准。不能用 它来进行压力损失的计算。 对钻井液的粘弹性进行了研究。
二、国内钻井完井液新技术
近年来,在胜利油田、辽河油田等,真对 油田深井、大斜度井、浅海及滩海钻井的井壁 稳定、润滑防卡及环境问题研制了聚合醇 / 有 机硅钻井液体系和聚合醇 / 氯化钙钻井液体系; 针对低压渗透油藏的油层保护问题,研制了聚 合醇 /KCL 聚合物钻井液和射孔液。先后己用 于各类井几百口,对安全快速钻井,减少井下 复杂情况,保护环境、保护油气层发挥了积极 作用,取得了良好的效果。
辽河油田油页岩地层全油基钻井液技术

辽河油田油页岩地层全油基钻井液技术辽河油田油页岩地层全油基钻井液技术的论文随着人类对于化石能源的依赖和需求的不断增加,油田钻井技术的发展也越来越成为了焦点。
在辽河油田,油页岩地层的开发已成为当地油田开发的重中之重,而油页岩地层的钻井工艺中则占据着极为重要的位置。
在过去的实践中,传统上采用的是水基钻井液技术,但是这种技术却会对环境造成污染,不仅会损害地下水资源,同时也会对生态环境造成不良影响。
而面对这种情况,全油基钻井液技术应运而生。
相比传统的水基钻井液技术,全油基钻井液技术不但可以减少对环境的影响,同时也有着诸多的优势和特点,成功地应用于了辽河油田油页岩地层的开发过程中。
首先,在使用全油基钻井液技术时,可以避免由于与油页岩接触而引起的化学反应,因而能够提高钻井效率。
同时,在全油基钻井液技术中,油的黏度较水要大得多,这不仅有利于减少井眼的塌陷,还会有效地降低部分地区一些井眼钻进深度受限的问题。
其次,全油基钻井液技术还具有高渗透性和高稳定性的优点。
其内部粘度大,具有良好的润滑性能,从而减少了钻井液与井壁的摩擦力,相对于水基钻井液技术而言,其可节省大量填充剂和考外控制物的用量。
同时,全油基钻井液技术可以大大减少泥浆遗漏的现象,从而提高了井筒的稳定性。
最后,全油基钻井液技术还具有良好的抑制性、良好的清洁性能和良好的防腐性能。
由于其具有一定的化学惯性,因此可以有效地抑制含水井层中溶质的溶解,降低溶解度,从而提高井筒的稳定性和钻井液的清洁度。
同时,其还可以防止生物菌落的滋生,从而减少了对设备的腐蚀和侵蚀。
综上所述,辽河油田油页岩地层全油基钻井液技术是一种先进、高效和环保的技术,其广泛应用在辽河油田的油页岩地层钻井中,不仅在钻井过程中可以提高钻井效率,进一步增加油田的产量,并且还能够大大减少对地下水资源和生态环境的影响。
在实际应用中,辽河油田油页岩地层全油基钻井液技术还具备使用成本相对较低、减少钻井设备损坏等优点。
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甲酸盐钻井液和完井液体系研究进展张新明(2002100060)工程技术学院2010级研究生1班摘要:回顾了用甲酸盐体系进行油气田钻井和完井开发的历史,综述了甲酸盐水的理化性能,重点介绍了甲酸盐液钻井完井液优异特性的研究进展和趋势。
关键词:钻井液;甲酸盐;储层损害;测井1 动机与意义随着钻井新技术的发展,大斜度井、水平井、多支测钻井尤其是小眼井深井的钻井需求越来越高。
在降低小眼井深井和裸眼完井中的摩阻、保护油气层以及高温稳定性能等方面,对钻井液和完井液提出了更高的要求。
同时由于环境保护的日益加强,需要开发一种具有优良特性的环境友好型钻井液体系,而甲酸盐体系在这些方面表现突出。
我国于90年代初期引入此项技术,并得到迅猛发展。
90年代后期以来,甲酸盐钻井液和完井液在实际应用中获得巨大成功,相继开发出了不同类型、性能优良的甲酸盐流体[1~3]。
用甲酸盐水作为新型低固相钻井液和完井液主要成分具有以下优点[4~5]:(1)可以随意调节密度,一般不需添加重晶石,从而避免了重晶石沉降问题;(2)在高温下可保持添加剂的性能,具有很好的高温稳定性和极强的抑制性;(3)可配制无固相钻井液和完井液,润滑性能好,降低扭矩和摩阻,从而提高钻速、缩短钻井周期、节约钻探成本;(4)对地层损害小,保护储层效果好,并具有提高采收率、延长生产期的良好作用;(5)腐蚀速率低,不产生应力腐蚀裂缝,并且可被生物降解,对生物的影响小;(6)其中甲酸铯盐水可提高高温高压(HTHP)气藏的清晰度解释[51]。
2 历史与现状20世纪80年代中期,甲酸盐钻井液和完井液体系由壳牌公司研制开发,相继在世界各国和地区用于小眼井和连续管钻井。
1999年9月[1],甲酸铯钻井液首次在高温高压井中应用,壳牌公司在井底温度高达185℃的Shearwater油田使用了密度为1.80g/cm3的甲酸盐水作射孔液。
同年,英国道达尔公司在Dunbar油田使用密度为1.90g/cm3的甲酸铯盐水作完井液,并在随后的一年中7次应用密度为2.19 g/cm3的盐水作完井液和修井液。
在2004-2007年间,北海挪威国家石油公司油田所钻探的9个油区中有7个使用甲酸铯/钾盐水进行完井[8~10]。
现阶段组成体系的甲酸盐有甲酸钠、甲酸钾及甲酸铯,其钻井液密度可分别达到1.34 g/cm3、1.60g/cm3和2.30 g/cm3。
我国大港、大庆、青海等油田20余口井试验应用了甲酸盐钻井完井液,井深为1900~3200m,提高了机械钻速,缩短了钻井周期,井陉规则,起下钻无阻卡,固井质量优质[14,46]。
甲酸盐成本较高,但其在复杂井眼和高温高压井中的实际应用证明从全井总成本看该体系是完全可行的。
因此,能否推广应用尚需进行全面效益评估后决定。
3 甲酸盐的理化性质3.1基本性质[6~7]甲酸盐水是以碱金属为阳离子的甲酸盐水溶液,即甲酸钠、甲酸钾、甲酸铯的水溶液。
这些盐分易溶于水,形成具有低结晶温度的高密度盐水。
油田上应用的三种甲酸盐的化学结构见表1。
甲酸盐阴离子是羧酸类阴离子中亲水性最强的基团,但是与卤化物相比它保持了重要的有机特性。
这种特性从甲酸盐在有机溶剂中的溶解度可以看出,如甲醇和乙二醇。
碱金属阳离子(Na+,K+,Cs+)都是单价的,使之与高分子聚合物有着独特的兼容性,并且有助于避免储层伤害。
20℃下它们的溶解度见表1[7]。
表1 甲酸钠、甲酸钾和甲酸铯的基本性质名称化学式化学结构20℃下溶解度溶液密度(g/cm3) (moles/L) (%)甲酸钠NaCHOO 9.1 46.8 1.33甲酸钾KCHOO 14.5 76.8 1.59甲酸铯CsCHOO ———— 2.30甲酸铯水合物CsCHOO·H2O——10.7 83 2.30甲酸离子CHOO-3.2水活度不同纯溶剂的溶液具有不同的物理性质。
尽管甲酸钠、甲酸钾和甲酸铯盐水都是水基的,它们却与清水具有完全不同的性质。
两者之间的差异程度与溶液的“水活度”相关[21~22]。
泥页岩与钻井液之间的理化作用是影响泥页岩稳定性的关键因素,其中滤液向泥页岩中的渗流是泥页岩与钻井液相互作用的一个主要表现。
这会引起地层孔隙压力的增加以及水化效应,严重时会导致井壁不稳定,发生井下事故[13~20]。
利用平衡相对湿度法(ERH),卡博特公司位于英国亚伯丁的运营和技术支持实验室通过实验分别得到了甲酸钠、甲酸钾和甲酸铯的浓度与水活度之间的关系。
甲酸盐的水溶液水活度随着甲酸盐浓度增加而迅速下降,因此甲酸盐可以大幅度降低钻井液的活度,从而有效防止井壁的坍塌。
甲酸盐水溶液的水活度与密度之间的函数关系见图1[22]。
图1 25℃时甲酸盐水不同密度下的水活度Figure 1 Water activity in single salt formate brines at 25℃3.3润滑性随着大位移水平井的日益增多,低扭矩需求变得越来越重要[24,25,28]。
因此,钻井液的润滑性也成为优选钻井液越来越重要的因素。
利用BP公司侧向负荷润滑仪对甲酸盐水进行测试,结果见图2[23]。
正如所预期的那样,甲酸盐水的摩擦系数取决于它的浓度。
高浓度时,甲酸钾盐水比油基泥浆的润滑性要好。
同时此次研究还得出结论,润滑性随着粘度的增大而增强。
值得注意的一点是这种关系仅适用于甲酸盐水本身的粘度,而非流体的体积粘度。
因此,简单的增加一种甲酸盐水的粘度并不一定能改善它的润滑性。
图2 不同密度甲酸钾溶液中低碳钢之间的摩擦系数Figure2 Metal-to-metal COF for potassium formate as a function of brine concentration for mild steel3.4 生物毒性和可降解性有文献[26~27]以淡水和海水中的水生生物为对象研究了甲酸盐水溶液的毒性,同时也为了评价甲酸铯是否能取代作为一般用于高毒性溴化锌盐水体系,测试了包括溴化锌的生物毒性测试。
此外对氯化钾和乙酸钾溶液的生物毒性也进行了实验(见表2)。
从表中可以看出,甲酸钠和甲酸钾在大多数情况下属于“无毒”;由氯化钾和乙酸钾的生物毒性可以看出,钾离子对毒性的贡献比甲酸根离子大;甲酸铯一般可以认作“无毒”或“几乎无毒”,但在淡水海藻的测试中呈现“中等毒性”;溴化锌溶液属于“高毒性”或“中等毒性”。
表2 敏锐水生物毒性试验结果试验生物NaCOOH KCH2COOH CsCOOH·H2O KCOOH ZnBr2KCl棕色河虾6200 1800 91 1300 ——1000幼小比目6100 1900 260 1700 ——1800 鱼幼体比目————1400 ——7.6 ——鱼彩红色蛙>10000 5100 2100 3500 ——4100用封闭瓶实验(OECD 301D)或的封闭瓶实验(OECD 301D)对甲酸盐溶液进行生物降解特性实验,结果见表3。
实验结果表明:甲酸盐是可以生物降解的。
表3 甲酸盐的需氧生物降解实验试验NaCOOH KCOOH CsCOOH·H2OOECD 301D(28d)102%(16mg/L)92%(18mg/L)83%(45mg/L)OECD 301E(28d)90%(11.8mg/L)80%(11.7mg/L)——88%(31.2mg/L)89%(30.4mg/L)——4 甲酸盐钻完井液体系的应用4.1配伍性甲酸盐是为油田的需要而开发的。
它与油田常用的聚合物配伍性好,并能减缓许多增粘剂和降滤失剂在高温高压下的水解和氧化降解速度[26,29,30]。
常用的增粘剂黄原胶是一种典型有转变温度的聚合物。
甲酸根离子导致转变温度升高,主要原因是甲酸根离子中可以和黄原胶中众多的羟基在黄原胶的多糖链之间形成桥结,致使黄原胶抗温性提高。
在温度稳定的钻井和完井液设计中,聚合物长期稳定存在的温度比转变温度或聚合物粘度下降的温度点更为重要。
无论是黄原胶转变温度的测量还是PAC 或淀粉的粘度持续下降的温度点在确定钻井液和完井液的稳定性时并不合适。
这些测量在温度扫描1h后进行,而在一般钻井液中,聚合物处于高温的时间往往是一个更长的时间段。
为了试验钻井液的抗温能力,通常要求聚合物稳定16h。
老化16h前后,聚合物的粘度或降滤失能力降低50%的温度,就定义为16h的稳定温度。
有试验研究了3种聚合物在不同盐基钻井液中,经历16h后粘度和滤失能力降低较小的温度(见图3)[14]。
从图中可以看出,各种盐液对黄原胶、聚阴离子纤维素及改性淀粉的高温稳定性的影响很相似,16h稳定温度大约比黄原胶的转变温度低25℃。
图3 XC、PAC和淀粉的16h稳定温度4.2热稳定性甲酸盐水设计的初衷是研发高性能高温高压钻井和完井液[38],并且自1996年以来已经在超过150口高温高压井中使用[31~35]。
在巴基斯坦的Sindh地区的Miano和Sawan高温气田,为了应对177℃的井底温度,采用了低固相甲酸钾作为钻井液与完井液,显示了高温稳定性,使得该井比计划提前九天完成[36~37]。
利用甲酸盐体系,北海的一口井的完井时间记录为12.7天,根据Rushmore数据库,这是在北海作业中迄今为止最快的高温高压井完井记录[43~44]。
Jeff Seewald 博士把测试流体放在一个浸泡在充满水的高温高压容器中的金质岩心试验夹持器里,得到了甲酸盐在两种不同温度和压力下的分解量(见表4)[45],并且从在伍兹霍尔进行的测试中得到了几个非常有趣的结论[39~40]:在实际水热作用条件下甲酸盐水的分解会比较快地达到平衡。
甲酸盐分解的主要产物是碳酸氢盐,碳酸氢盐已经作为pH缓冲液的组成部分存在于甲酸盐水中通过向盐水中添加额外的碳酸盐/碳酸氢盐缓冲液,可能会形成一种“热稳定”的甲酸盐流体,这种流体只需要很小的分解度就会达到平衡。
表格4 平衡时甲酸盐水缓冲液的分解率Table 4 Amount of formate decomposition taking place in a buffered cesium formate brine before equilibrium is established温度(℃)压力(MPa)甲酸盐分解率(%)220 35.2 8.2270 41.4 134.3储层损害甲酸盐体系相比于其它钻井液和完井液体系,最大的优点在于它能够有效地保护储层,降低储层伤害,提高产能,从而增加经济效益。
巴西国家石油公司的Manati-6井应用了甲酸钠和甲酸钾盐水作为无损伤性钻井液和完井液来应对除砂的挑战,并且有报告称该海上气田为“巴西最高产的气田,日产可达19.7MMm3/d的产能”[50]。
有文章[51]总结归纳得出结论,甲酸盐体系在油藏段钻井可以降低表皮损伤,是增加产出保证的油田最佳的钻井液体系。