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正电性钻井液研究论文

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正电 钻井 研究 论文
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正电性钻井液完井液体系研 究 与 应 用汇报人:于培志2003年 11月中国石化石油勘探开发研究院一、 前言二、钻井液电性的转化三、正电性钻井液配方研究四、现场实验五、用的钻井液体系主要是胶体粒子带负电胶体体系;、前言( 钻井液胶体稳定性特征) 正电性钻井液体系研究属于世界前沿科学技术 , 是今后钻井液完井液技术发展的方向 。1、钻井液电性的测定方法( 1) 电泳仪测定测定( 2) 将被测试的钻井液用蒸馏水冲稀,用电泳仪测定这种冲稀分散体系中小聚集体的电泳 ,进而计算出钻井液体系的 ζ 电位 ;或用接测定出体系的 ζ 电位。二、 钻井液电性的转化中石化石油勘探开究院( 1)无机正电胶 就是说,正电胶与粘土颗粒所形成的复合体能与 合而任意改变体系的电性。在正电性钻井液体系中,随 度的增加,ζ 电位升高,粘度和滤失量全部降低 ,实验结果见表 1。2、钻井液实现正电的几种方法中石化石油勘探开究院 ( 1)无机正电胶 性能 0 位, 90 200 185 174 162 143 141中石化石油勘探开究院 ( 1)无机正电胶 用 直接配制无固相正电钻井液体系;② 采用劣质粘土 、 在地层不含大量蒙皂石的前提下 , 即可保证钻井液体系的正电性;③ 采用钠膨润土 、 非离子聚合物 、 同时加入具有特性吸附的高价阳离子 ,可使钻井液体系转化为正电体系 。中石化石油勘探开究院 ( 2)有机正电胶 通过静电引力使阳离子基团牢固地吸附在粘土颗粒表面的晶层间 , 改变粘土颗粒表面电荷性质 , 从而实现正电性转化 ,转化过程与 中石化石油勘探开究院 ( 3)电解质的处理图 1电解质对粘土颗粒 ξ电位的影响 位, 扩散双电层受到压缩 ,双电层厚度变薄 , ξ电位随之发生变化 , 引起钻井液电性反转 ( 见图 1) 。中石化石油勘探开究院 ( 4)有机阳离子型聚合物的处理在有机阳离子型聚合物浓度超过临界胶束浓度时 , 在粘土颗粒表面形成多层吸附之后 , 体系可转变为正电体系 。中石化石油勘探开究院 ( 5) 非离子型聚合物的处理经非离子型聚合物的预处理之后 , 再添加正电性处理剂 , 可转变为正电体系 。 常用的非离子型聚合物有聚乙烯醇 ( 、聚乙醇 、 中石化石油勘探开究院 三 、 正电性钻井液配方研究1. 钻井液处理剂的电性评价序号 处理剂种类 ζ 电位( 阴离子降滤失剂 304 润土浆 土浆 疆钠膨润土浆 、 正电性钻井液配方研究1. 钻井液处理剂的电性评价序号 处理剂种类 ζ 电位( 阳离子淀粉 +离子聚合物 +浆剂 013 新型阳离子降滤失剂 、 正电性处理剂对钻井液电性的影响 钙膨润土浆 、 配浆剂浆电性的影响见表 3, 4, 5。 表 3 %)P(V( 电位( 0 28 39 71 130 173 0 全失 、 正电性处理剂对钻井液电性的影响表 4 %)ζ 电位( 0 + + +、 正电性处理剂对钻井液电性的影响表 5 %) ζ 电位( 0 02 2 + + +. 正电性钻井液处理剂配套完善的正电性钻井液体系应包括以下材料:( 1) 正电性钻井液配浆剂 ( 增粘剂 ) ;( 2) 阳离子型降滤失剂;( 3) 阳离子润滑防塌剂;( 4) 正电性增强剂;( 5) 阳离子聚合物;( 6) 加重剂 。中石化石油勘探开究院 3. 正电性钻井液处理剂正电性钻井液与常规钻井液除带电性差异外 ,处理方法也有较大差别 , 前者不用降粘剂 ( 粘土不分散 ) , 施工中钻井液粘度不升高 , 而后者 ,由于粘土的分散 , 钻井液粘度升高 , 须要加入大量降粘剂和水 。在正电性钻井液中 , 一般选用重晶石为加重剂;一般选用 离子处理剂一般选用阳离子聚丙烯酰胺 、 正电胶中石化石油勘探开究院 4、 正电性钻井液配方的优选表 6 正电性钻井液完井液体系的基本组成序号 处理剂 主要功能 推荐加量( %)1 配浆剂 增粘剂和降滤失剂 2~ 32 滤失剂和护胶剂 1~ 33 塌剂和润滑剂 2~ 34 分子量阳离子聚合物 , 电性增强剂 0. 1~ 36 重剂中石化石油勘探开究院 4、 正电性钻井液配方的优选表 7 正电性钻井液体系性能类别性能常温性能 150℃ /1615~ 35 15~ 35YP(10~ 20 5~ 15FL(5~ 15 5~ 20(1~ 5 1~ 5(1~ 15 1~ 1520 >+20中石化石油勘探开究院 4、 正电性钻井液配方的优选( 1) 抗钻屑污染试验表 8 正电性钻井液抗泥页岩污染试验泥页岩加量( %) 0 5 10 15 20PV(6 17YP(7 7 67 6 5中石化石油勘探开究院 4、 正电性钻井液配方的优选( 2) 抗 正电性钻井液抗 %)0 5 10 15 20 25 30PV(5 14 13 13 14 15 17YP(7 6 5 6 7 8 10FL(7 7 中石化石油勘探开究院 4、 正电性钻井液配方的优选( 3) 抗 0正电性钻井液抗 %) 0 10 20 30 40 50 70Pv(5 13 14 15 17 18 20YP(7 5 5 6 6 6 7 中石化石油勘探开究院 4、 正电性钻井液配方的优选( 4) 抗高温试验表 11正电性钻井液抗温试验性能 常温 100℃ /16h 150℃ /1615 15 13YP(7 7 7 、 正电性钻井液配方的优选( 5) 不同钻井液体系 ζ 电位测试:表 12钻井液体系 ζ 电位测试序号 钻井液配方 ζ 电位( 3%膨润土 +%%铵盐 % 膨润土 +%3 2% 膨润土+Q+24 水 +2%%%%超细 ) +385 3%配浆剂 +1%%%阳离子淀粉 +40中石化石油勘探开究院 4、 正电性钻井液配方的优选( 6) 正电性钻井液抗钙土污染实验表 9正电性钻井液抗钙土污染实验配 方 实验温度ml)切 /终切( 电位( 选配方 室温 7 8 4/5 22 17 +36优选配方 +1%钙土室温 7 18 16 +26老化 +37优选配方 +2%钙土室温 5 0 17 +33老化 7 2 20 +37优选配方 +3%钙土室温 5 21 19 +33老化 21 21 +32优选配方 +5%钙土室温 5 24 18 +30老化 7 7 5/3 20 +31 中石化石油勘探开究院 4、 正电性钻井液配方的优选( 7) 渗透率恢复值评价试验使用正电性钻井液完井液渗透率恢复值为 正电胶钻井液的岩心渗透率恢复值为 而使用聚合物钻井液的岩心渗透率恢复值为 同时利用岩心切割方法来估计钻井液侵入深度,结果也表明正电性钻井液完井液的侵入深度较小。正电性钻井液体系先后在纯 26 梁212 高 12 草 209井等十六口井进行现场试验 , 见到较好的经济 、 技术效益 。试验证明使用正电性钻井液体系后钻井速度快 、建井周期短 、 经济效益好 、 完井作业顺利 、 保护油气层效果好 。四、现场实验中石化石油勘探开究院 1、 正电性钻井液在纯 261) 钻井施工概况纯 26草桥断鼻带纯化鼻状构造纯 26断块,设计井深 2750米,完钻层位孔店组,开发孔店油层。中石化石油勘探开究院 1、 正电性钻井液在纯 262) 主要技术难点① 沙河街易塌② 孔店上部软石膏层③ 孔店组紫红色混岩水化膨胀严重 ,完井电测遇阻问题 。中石化石油勘探开究院 1、 正电性钻井液在纯 263) 施工效果对比① 井径扩大率:井号 均 扩大率纯 2654 216 228 5%纯 263 254 234 240 11%纯 264 266 226 239 11%中石化石油勘探开究院 1、 正电性钻井液在纯 263) 施工效果对比② 建井周期:井号 时间 井深纯 262750纯 263400纯 264 26650纯 263 26d 2625纯 264d 2745中石化石油勘探开究院 1、 正电性钻井液在纯 263) 施工效果对比③ 机械钻速;井号 井深( m) 钻头尺 寸 进尺 时间 钻速纯 26582 438 132:50 6750 516 118:00 21.3 m/、 正电性钻井液在梁 2121) 钻井施工概况梁 212计井深 2360米,完钻层位是沙三段,油层在沙二、三段。中石化石油勘探开究院 2、 正电性钻井液在梁 2122) 钻井液技术措施钻至 1580米改为小循环,转化钻井液体系;加入正电性降失水剂、正电胶等转化为正电性泥浆,同时加入防塌剂,电性增强剂等;失水降至 20浆密度 度 35s, G 2/4后在钻进中加大正电性降失水剂的用量,保证泥浆体系的正电性。中石化石油勘探开究院 2、 正电性钻井液在梁 2123) 钻井施工效果从井内返出的岩屑来看 , 岩屑基本不分散 , 棱角分明 。 井径扩大率平均为 5%, 与同地区井相比 , 井径扩大率降低 3倍 , 钻井速度提高 45%, 节省钻头 50%。梁 212 建井周期最短 、 经济效益最好 、 完井作业最顺利的一口试验井 。中石化石油勘探开究院 3、 正电性钻井液在 1) 钻井工程概况塔里木油田轮古地区二开裸眼井段长,具有大段易水化分散、造浆严重的泥岩地层;钻进速度快,环空岩屑浓度高,泥浆性能不易控制;进入三叠系和石炭系,存在严重易坍塌掉块的泥页岩层段;井底温度高,对钻井液的各项性能提出了很高的要求。中石化石油勘探开究院 3、 正电性钻井液在 2) 钻井施工效果① 该井仅用 该地区钻井速度新记录 。② 6月 21日至 23日进行常规及放射性测井,电测顺利。③ 6月 24日至 25日 ,  开泵 、 固井顺利 。中石化石油勘探开究院 四 、 结论及认识1、 常用处理剂大部分不能应用于正电性钻井液体系;改性后的正电性处理剂可配制出呈正电性的钻井液体系;2、 正电性钻井液不仅具有良好的流变性 , 体系的 固相含量低 , 流变性可以通过增粘剂 、 流型调节剂进行调节;3、 具有较强的抗温稳定性 , 可以抗到150℃ , 且钻井液性能稳定;中石化石油勘探开究院 四 、 结论及认识4、 具有较强的抗盐 、 抗钙 、 抗土污染能力;5、 具有较强的页岩抑制性 , 能有效的防止井壁坍塌 、 掉块等井壁失稳现象的发生;6、 具有较高的渗透率恢复值和页岩回收率 , 油气层保护效果好 , 初产量提高 20%以上;7、 正电性钻井液各项性能完全满足钻井施工要求 , 能有效提高钻井速度 。汇报到此结束谢 谢中国石化石油勘探开发研究院
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