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            1. 貴州打井工程

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              兩類常用抗高溫鉆井液

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              兩類常用抗高溫鉆井液

              發布日期:2018-03-10 作者: 點擊:

              貴州打井的兩類常用抗高溫鉆井液


              我國抗高溫深井鉆井液技術的發展大致可分為鈣處理鉆井液,硝化(三磺)鉆井液和聚磺鉆井液等三個階段。鈣處理鉆井液是20世紀60年代至70年代初使用的基本鉆井液類型,下面著重介紹近20年發展起來的后兩類深井鉆井液體系。


              1貴州打井磺化鉆井液


              磺化鉆井液是以SMC、SMP-1\SMT和SMK等處理劑中的一種或多種為基礎配制而成的鉆井液。由于以上磺化處理劑均為分散劑,因此磺化鉆井液是典型的分散鉆井液體系。20世紀70年代后期,四川女基井和關基井分別用此類鉆井液鉆達6011m和7175m。其主要特點是熱穩定性好,在高溫高壓下可保持良好的流變性和較低的濾失量,抗鹽侵能力強,泥餅致密且可壓縮性好,并具有良好的防塌、防卡性能,因而很快在全國各油田深井中推廣應用。常用的磺化鉆井液有以下幾種類型;


              (1)SMC鉆井液


              這種體系主要利用SMC既是抗溫稀釋劑,又是抗溫降濾失劑的特點,在通過室內試驗確定其適宜加量之后,用膨潤土直接配制或用井漿轉化為抗高溫深井鉆井液。一般需加入適量的表面活性劑以進一步提高其熱穩定性,該類體系可抗180~220'C的高溫,但抗鹽、鈣的能力較弱,僅適用于深井淡水鉆井液。


              其典型配方為:4%~7%膨潤土+3%~5%SMC+0.3%~1%表面活性劑(可從AS、ABS、Span-80和OP-10中進行篩選),并加入燒堿將pH值控制在9~10之間。必要時混入5%~10%原油或柴油以增強其潤滑性。


              在用膨潤土配漿時,必須充分預水化,否則所配出鉆井液的粘度、切力過低,不能得到滿意的性能。但需注意膨潤土切勿過量,若一旦出現膨潤土過度分散或量過高時,可加入適量CaO降低其分散度,然后再加入SMC調整鉆井液性能。在現場維護方面,可以使用與井漿濃度相同的SMC膠液(一般5~7%)控制井漿的粘度上升,并保持膨潤土含量在100~130g/l之間。若因膨潤土含量過低造成粘度達不到要求,則可補充預水化膨潤土漿,并相應加入適量SMC。四川女基井曾使用該類鉆井液順利鉆至6011m。


              (2)SMC-FCLS混油鉆井液


              為了提高磺化鉆井液抗鹽、鈣污染的能力,可將SMC與FCLS復配使用。試驗表明,利用它們之間的相互增效作用,可有效地控制鹽水鉆井液的流變性和濾失造壁性。并常使用紅礬(Na2Cr2O7)提高FCLS的抗溫能力,使加重后的鹽水鉆井液在高溫下具有良好的性能。該類體系抗溫可達180℃,最高礦化度可達15×104mg/1,并能將鉆井液密度提高至2.0g/cm3左右。


              這種鉆井液通常用井漿轉化。經試驗,膨潤土的適宜含量為80~100g/1,SMS和FCLS的加量隨體系中含鹽量增加而增大。其典型配方為:3%~4%膨潤土十2%~7%SMC十1%~5%FCLS。與此同時,加人0.1%~0.3%NaOH調節pH值至9~10,加入0.1%~0.2%紅礬以提高抗溫性。通常需混入5%~10%原油或柴油以降低泥餅的摩擦系數。由于鹽水鉆井液的pH值在鉆進過程中呈下降趨勢,試驗發現,加入0.2%Span-80或0.3%AS有利于穩定pH值,并消除因使用FCLS而經常產生的泡沫。華北油田寧1井和四川油田魚1井均使用該類鉆井液,分別順利鉆達5300m和5 585m。


              (3)三磺鉆井液


              這種體系使用的主處理劑為SMP-1(或SMP-2)、SMC和SMT(或SMK,也可用FCLS代替)。其中SMP-1與SMC復配,使鉆井液的HTHP濾失量得到有效的控制SMT或SMK用于調整高溫下的流變性能,從而大大地提高了鉆井液的防塌、防卡、抗溫以及抗鹽、鈣侵的能力。試驗表明,抗鹽可至飽和,抗鈣達4000mg/1;鉆井液密度可提至2.25g/cm3;若加入適量Na2Cr2O7,抗溫可達200-220℃。


              配制三磺鉆井液時,可先配成預水化膨潤土漿,再加入各種處理劑,亦可直接用井漿轉化。維護時,通常加入按所需濃度比配成的處理劑混合液。若粘度、切力過高,可加入低濃度混合液或SMT(SMK和FCLS亦可);若濾失量過高,可同時補充SMC和SMP-1。這類鉆井液已在全國務油田廣泛應用于深井中。


              2聚磺鉆井液


              聚磺鉆井液是在鉆井實踐中將聚合物鉆井液和磺化鉆井液結合在一起而形成的一類抗高溫鉆井液體系。盡管聚合物鉆井液在提高鉆速、抑制地層造漿和提高井壁穩定性等方面確有十分突出的優點,但總的來看其熱穩定性和所形成泥餅的質量還不適應于在井溫較高的深井中使用。特別是對硬脆性頁巖地層,常常需加入一些磺化類處理劑來改善泥餅質量,以降低鉆井液的HTHP濾失量。因此,很自然地逐漸將兩種體系結合在一起。聚磺鉆井液既保留了聚合物鉆井液的優點,又對其在高溫高壓下的泥餅質量和流變性進行了改進,從而有利于深井鉆速的提高和井壁的穩定。該類鉆井液的抗溫能力可達200~250℃,抗鹽可至飽和。從20世紀80年代起,這種體系已廣泛應用于各油田深井鉆井作業中。


              聚磺鉆井液的配方和性能應根據井溫、所要求的礦化度和所鉆地層的特點,在室內試驗基礎上加以確定。一般情況下膨潤土含量為40~808/1,隨井溫升高和含鹽量、鉆井液密度增加,其含量應有所降低。


              高相對分子質量的聚丙烯酸鹽,如80A51、FA367、PACl41和KPAM等通常在體系中用做包被劑,其加量應隨鉆井液含鹽量增加而增大,隨井溫升高而減少,一般加量范圍為0.1%~1.0%。


              某些中等分子量的聚合物處理劑,如水解聚丙烯腈的鹽類,常在體系中起降濾失和適當增粘的作用,其加量為0.3%~1.0%。


              某些低分子量的聚合物,如XY-27等,在體系中主要起降粘、切的作用,其一般加量為0.1%~0.5%。


              磺化酚醛樹脂類產品,如SMP-1、SPNH和SLSP等,常與SMC復配使用,用于改善泥餅質量和降低鉆井液的HTHP濾失量。前者加量一般為1%~3%,后者為0~2%。此外,1%~3%的磺化瀝青常用于封堵泥頁巖的層理裂隙,增強井壁穩定性和進一步改善泥餅質量。必要時還需加入0.1%~0.3%Na2Cr2O7或K2Cr2O7,以提高鉆井液的熱穩定性。


              聚磺鉆井液大多由上部地層所使用的聚合物鉆井液在井內轉化而成。轉化最好在技術套管中進行,可以先將聚合物和磺化類處理劑分別配制成溶液,然后按配方要求與一定數量的井漿混合,或者先用清水將井漿進行稀釋,使其中膨潤土含量達到一個適宜范圍,然后再加入適量的磺化類處理劑和聚合物。如果在裸眼中進行轉化,則最好按配方將各種處理劑配成混合液,在鉆進過程中逐漸加入井漿內,直至性能達到要求。


              通常使用與配方等濃度的各種處理劑的混合液來對井漿進行維護。若發現井漿性能發生變化,可適當調整混合液中各種處理劑的配比。


              適宜的膨潤土含量是聚磺鉆井液保持良好性能的關鍵,必須嚴加控制。如果泥餅質量變差,HTHP濾失量增大,應及時增大SMP-1、SMC和磺化瀝青的加量;若流變性能不符合要求,可調整不同相對分子質量聚合物所占的比例以及膨潤土的含量;若抑制性較差,可適當增大高分子聚合物包被劑的加量或加人適量KCl。


              貴州打井聚磺鉆井液所使用的主要處理劑可大致地分成兩大類:一類是抑制劑類,包括各種聚合物處理劑及KCl等無機鹽,其作用主要是抑制地層造漿,從而有利于地層的穩定;另一類是分散劑,包括各種磺化類、褐煤類處理劑以及纖維素、淀粉類處理劑等,其作用主要是降濾失和改善流變性,從而有利于鉆井液性能的穩定。在深井的不同井段,由于井溫和地層特點各異,對兩類處理劑的使用情況應有所區別。上部地層應以增強抑制性和提高鉆速為主,而下部地層應以抗高溫降濾失為主。目前,我國鉆井液科技人員在聚磺鉆井液的現場應用方面已積累了豐富的經驗。他們通常將以上兩類處理劑分別簡稱為“聚"類和"磺"類,提出了深井上部地層"多聚少磺"或"只聚不磺";而下部地層"少聚多磺"或"只磺不聚"的實施原則,其分界點大致在井深2500~3000m。依據這一原則,聚磺鉆井液已在我國得到廣泛應用。


              貴州打井

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