钻井液技术发展.ppt
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1、钻井液技术发展,目录,钻井液概论 钻井液分类 钻井液技术的发展 我国钻井液技术发展概况 国内外钻井液技术对比分析,钻井液概论,钻井液体系介绍,PEMTM钻井液体系 PECTM钻井液体系 PRDTM储层钻进液 小阳离子钻井液体系 油基钻井液体系 其他钻井液体系简介,国内领先近10年的环境可接受的水基防塌钻井液体系(简称PEM泥浆体系,Protecting Environment Mud) - 满足钻井作业要求 - 满足环境保护的要求 - 满足保护油气层的要求 - 节约钻井整体成本 - 提高泥浆服务质量,PEM钻井液体系,中国海域应用最广泛/最成熟的泥浆体系 PEM泥浆从95年至今在渤海使用现已超
2、300口,并在大港使用十多口井,在胜利、冀东均有应用;也曾在PHILIPPS的外方井使用,均获成功。 最大使用密度1.97,最高使用井温超170C。其抗温及抗各种污染能力均得到充分验证。 为渤海的优快钻井项目中立下汗马功劳,PEM钻井液体系,PEM 泥浆是一种与环境更友善且部分具有油基泥浆特性的水基泥浆。 其主要产品是PF-JLX 一种聚合醇。,PEM 泥浆钻井液体系,PEM泥浆作用机理 高分子材料的吸附包被絮凝 JLX氢键作用 JLX在高温雾点的行为 PFTEX的防塌作用 K的防塌作用,强抑制性 优良的润滑性和防泥包性 良好的兼容性 大的固相容量限 良好的油层保护效果 环境可接受性好 对录井
3、无影响,PEM钻井液优点,PEM 泥浆钻井液体系,PEM钻井液保护储层的优势,1、强抑制性,粘度颗粒运移对油层损害机理减轻 2、可控制使用相对较低的比重,降低P 3、良好的钻井液性能使钻井作业更为顺利,减少储层浸泡时间 4、良好的封堵作用,钻井液滤液侵入浅 5、低比重固相含量低,对储层的固相侵入伤害小 6、钻井液与地层液体配伍性普遍较好,PECTM钻井液体系 Polymer Enhance Cation Drilling Fluid,主剂PF-JMH-YJ(有机正电胶材料): PF-JMH-YJ是由阳离子单体合成的,由于机理是需要有强的正电荷,因此和小阳离子不同,在阳离子单体的选择上选择了强正
4、电荷的阳离子单体,而且在合成工艺上减少了因自聚以及可能造成阳离子电荷下降的因素,另外还在控制分子量上使其分子量降低,从而保证该产品具有高的正电荷,其机理主要是由于粘土表面都带负电荷的,地层粘土矿物高,也会带负电荷,水进入后势必会造成水化膨胀,而采用正电荷进入后,通过电荷中和使其压缩双电层,因而减少粘土水化膨胀的可能性,以达到抑制的效果。,PEC钻井液体系,主剂PF-JHA(聚醇醚材料): 醇醚润滑剂是由天然物质(聚乙烯醚的衍生物)经精练提纯后,在一定的温度和压力下,进行相关的化学处理,使其具有活泼的反应性基团,再与低分子烷氧基化合物缩合而成,由于其固有的结构特征,使醇醚润滑剂具有与其他润滑剂比
5、较更为突出的特点。该材料同样具有“浊点”行为。,机理: PF-JMH-YJ能够牢固地吸附在粘土颗粒表面并进入层间,使粘土颗粒所带电荷发生变化,使其电位转化为正电位,利于PF-PLH对粘土颗粒的包被并形成较强的结构。 PEC钻井液利用PF-PLH与PF-JMH-YJ的复配,可以达到较理想的“软抑制”效果,同时使用PF-EPF(纳米级乳化石蜡)配合PF-TEX加强泥浆的封堵效果,阻止压力及滤液的传递。 PF-JHA同样具有类似PF-JLX的浊点行为,但抑制性较PF-JLX差,但其润滑性更佳。 本体系不含无机盐,不会造成地层内离子局部浓集,PEC钻井液体系,PEC和PEM钻井液对比,PEC钻井液较P
6、EM钻井液优点: 可提供较好的携砂和悬浮能力,有利于钻速很快的井的作业,如渤海的优快钻井 由于携带效果好,环空岩屑浓度低,生产井作业钻速较PEM泥体系作业的井快 生产井起钻相对较PEM体系作业的井快 电测一次成功率更高 油层浸泡时间更短,有利于油层保护 体系本身对渤中25-1油田和NB35-2油田油层保护能力略强于PEM钻井液(对以上两个油田的天然岩心渗透率恢复值高于用PEM钻井液做的实验) 使用有机抑制剂,不用无机盐抑制剂,对测井影响较小,PEC钻井液较PEM钻井液不足: PEC钻井液是针对软泥岩为主的地层开发的钻井液,适用的范围没有PEM钻井液广 PEC钻井液抑制性较PEM泥浆差,钻井液长
7、时间的稳定性不如PEM泥浆 PEC钻井液由于全部材料均为有机物,对探井岩屑地化分析的影响远比PEM泥浆大,不太适合探井作业,PEC和PEM钻井液对比,PRDTM储层钻进液 Protecting Reservoir Drill-in Fluid,PRD体系的主要特点,具有独特的流变特性 最大限度地减少储层损害,Brookfiled DV ,独特的流变性,粘弹性,与时间无关的假塑性流体 能有效地阻止大斜度井和水平井钻进时岩屑床的形成,PRD体系的主要特点,独特的流变性,高屈服值 有效地携带岩屑,高的低剪切速率粘度(LSRV) 有效地阻止固、液相侵入地层,避免对井壁的冲蚀,PRD体系的主要特点,最小
8、的储层损害,低的孔隙介质滤失量 有效地控制污染带的深度,易破胶解堵 有效地清除内、外滤饼,低剪切速率粘度40,000cp,低剪切速率粘度1,000cp,PRD体系的主要特点,解堵原理 解堵液通过剪断聚合物的长链,使聚合物的分子量变小;其直观表现为液体的粘度下降。当低剪切速率粘度下降15002000cp时可认为已破胶解堵。 解堵液可为酸、氧化剂或酶。,PRD钻开液解堵,小阳离子钻井液体系 PDF-JFC Drilling Fluid System,PF-JFC小阳离子的作用机理,聚合物中季胺原子上的正电荷与粘土表面上的负电荷产生强烈的静电作用,在粘土表面形成单层或多层的高分子吸附膜,从而阻止外来
9、水分子进入粘土层间产生膨胀。 由于桥联式的多点吸附,从而抑制粘土的分散和微粒运移。,PDF-JFC体系的优点,一定的抑制性 良好的泥浆流变性 良好的热稳定性 良好的润滑性 较强的抗钙、镁离子的能力 能够有效地保护油气层 维护简单,成本较其它泥浆低 具有较低的生物毒性,环境可接受,PF-JFC稳定性较差,在加入3个循环周后逐渐失效 泥浆性能稳定性较差,不适合长时间使用 抑制性较差,不适用于水敏性页岩及胶结差的泥岩地层 与其他材料配伍性不强,加入KCl等无机盐会对体系电性产生不良的影响,PDF-JFC体系的缺点,水包油钻井液体系,水包油钻井液体系,水包油欠平衡钻井液是采用高闪点特精白油或新气制油作
10、为密度减轻剂,并作为分散相;水相为分散介质,作为连续相,通过水溶性聚合物YJD作为悬浮稳定剂而形成的乳状液,水包油钻井液特点,优点: ()密度从0.891.00 g/cm3之间可以调整; ()现场配制工艺简单,不需特殊的乳化设备; ()钻井液荧光级小于6级,成本较低,安全性好,对橡胶件腐蚀度轻; ()具有良好的流变性、失水造壁性、抗侵污性、抗温性,良好的润滑性,GID钻井液体系,体系介绍,GID钻井液体系是在参考了BZ25-1油田二期应用的PEC钻井液体系的成功经验,并进一步改进以适应BZ34-1区块地层特点,经过近半年的立项研究而推出的。 主要在PEC体系的基础上引入了聚胺盐,进一步加强原有
11、泥浆的抑制性,仍然采取”软抑制”的钻井效果.,解决BZ34-1油田明化镇井段起钻问题; 解决PEC钻井液在性能控制方面的不稳定性,提高体系的可操作性,适应现场优快钻井需求 对井壁的稳定性较好,为工程的顺利进行提供了保障;,成果,存在的问题,仍然存在流变性不易控制的现象,主要表现在HPA与JMH-YJ的加入对流变性影响比较明显,由于考虑流变性,不能依据钻井液的抑制性需要而增加其用量。 HPA的加入对失水的增加十分明显,需要增加失水剂用量,如果不控制低失水,粘钻具现象比较明显。 本体系在使用过程当中不能有效避免泥岩胶结成块的现象。 抑制性没有很大的改观,需要改进的方向,增加主剂材料对泥岩的抑制性,
12、尽量降低对流变性的影响。 根据岩性研究,引进或筛选合适的配伍性好分散剂或防粘结剂,避免泥岩胶结成块,因为据了解MI也曾遇到此类问题,并且很严重,但加入一种药剂后效果明显。 进一步通过现场使用,在现有条件下更新改进适应本区块的钻井液施工工艺,从工艺上克服体系本身的不足。,油基合成基钻井液体系 OBM/SBM Drilling Fluid System,油基/合成基钻井液,油基钻井液概念: 以油为连续相的钻井液体系 分类: 1)原油钻井液 2)油包水乳化钻井液(反相乳化钻井液,逆乳化 钻井液,简称油包水钻井液) 3)全油钻井液 4) 合成基钻井液,现有的油基/合成基泥浆体系 PDF-MOMSM钻井
13、液体系 HTHP-MOMSM钻井液体系 PDF-SBMSM钻井液体系 PDF-SBMSM钻井液体系,油基/合成基钻井液体系,特强的抑制性 很高的耐温能力 很强的抗污染能力 极好的储层保护特性 特佳的润滑性能 很好的抗腐蚀性 维护相对简单,油基钻井液特点,成本较高 技术难度较大 环保及地质录井有一定影响 工作环境差 钻速低(被渤海的实践否定),油基/合成基钻井液基础特点,油包水钻井液的组成,以水为分散相(内相),油为连续相(外相),并添加乳化剂、亲油性胶体及其它处理剂和加重材料所形成的稳定的乳状液,常用符号W/O表示。,油基/合成基钻井液基础,(1)油相,又称基油或基液,目前普遍使用的基油为白油
14、 要求: 闪点及燃点分别在82及93以上; 白油苯胺点在60以上; 粘度不易过高,便于对流变性进行调控;,油基/合成基钻井液基础,产品:白油, PF-JPA, PF-SGO,淡水、海水或盐水均可作为水相 有效控制水相活度,消除泥、页岩水化膨胀,保证井壁稳定 有的盐类可降低水相的表面张力,对乳状液起稳定作用 增加抗地下水或盐类的污染能力 可提高乳状液密度,(2)水相,油基/合成基钻井液基础,乳化剂是乳状液能否稳定的决定性因素,主要 作用有以下几种: 在油水界面形成具有一定强度的吸附膜,阻止液滴碰撞时发生聚并而使乳状液稳定 降低油水界面张力,使得体系稳定 增加外相粘度,增加液滴发生碰撞阻力,(3)
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