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新型无固相压井液的研制及性能评价

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吉林油田火山岩气藏完井投产储层保护技术研究

吉林油田火山岩气藏完井投产储层保护技术研究
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｅ ２ ５ ８ 文献标识码 ： Ｂ
文章 编 号 ： １ ０ ０ ４ —４ ３ ８ ８ （ ２ ０ １ ３ ｝ ０ ２ —０ ０ ４ ９ —０ ２
０ 引
言
因此 ， 要有效保护该 区储层 ， 应从防止固相侵入 微裂 缝或 压井 液漏 失 导 致 的 固相 损 害 ， 压 井 液 滤 液
２ ． １ ． ２ 压 井液 体 系性能评 价
度， 减少 了储 层污染 。 ２ ． ３ 优 化 施工设 计 。 缩 短完 井周期 为了有效 的衔 接 气井 完 井 作 业工 序 ， 长岭 营 城 组火 山岩 气 井创 新 性 的应 用 了原 钻 机 完 井 投 产 工 艺， 同时合 理优化 了替 喷工艺 ， 单井 平均完 井作 业时
失引起固相堵塞损害 ， 压井液滤液侵入地层引起的 水敏 、 水锁和碱敏损害 ， 高价阳离子的滤液侵入储层
引起 的无 机垢损 害 以及工程 因素造成 的损 害 。
（ ２ ） 地层伤害小 ： 有机盐水溶液中不含有二价阳
离子， 所以 ， 有 机 盐 压 井 液 或 其 滤 液 与 地 层 水 接 触
２ 储层保护对策
２ ． １ 采 用优质 压 井液体 系
不注 意压井 液 对 油气 层 的损 害 ， 将 会 使 钻 井 过 程 中所 采取 的储 层保 护措 施 功亏一 篑 ， 因此 ， 有必 要 研制 出一 种对储 层 伤 害 较小 的压 井 液 体 系 ， 既 能 有
１ 储层 潜在伤害 因素
均孔隙度 ６ ． ２ ％， 平均渗透率 ０ ． ２ ９ ｍ Ｄ 。储层物性 差， 表现 为低孔 低 渗储 层 ， 粘 土 矿 物 含量 高 ， 以绿 泥
石、 伊利 石 为主 ， 高 岭石 和伊／ 蒙混 层 有一 定 的分 布 ，

氯化钙无固相钻井液室内研究

氯化钙无固相钻井液室内研究

氯化钙无固相钻井液室内研究1. 引言介绍固相钻井液的问题和氯化钙无固相钻井液的优势，提出本文的研究重点和目的。

2. 氯化钙无固相钻井液的制备方法详细介绍氯化钙钻井液的制备方法，包括选用的氯化钙、添加剂和制备过程等。

3. 氯化钙无固相钻井液的性能测试测试钻井液的密度、黏度、抗压强度、胶体稳定性等重要性质，与传统固相钻井液进行对比分析。

4. 氯化钙无固相钻井液的适应性和经济性评价分析该钻井液的适应性和经济性，包括与不同地质条件下的适配性和其应用的成本效益等。

5. 结论与展望研究得出氯化钙无固相钻井液在应用中的优势，总结研究的成果和不足，并提出未来开展研究的方向和思考。

钻井是石油勘探和开发的重要程序之一，其液体载体——钻井液，其作用是冷却钻头，防止钻孔坍塌，除夕孔屑，维持井内压力和提供地质信息。

然而，传统的固相钻井液在使用过程中会产生大量的污染物，如生物毒素和化学物质，给环境造成严重影响。

因此在美国、英国等国家，一些环保法令已经禁止使用固相钻井液。

此外，固相钻井液还存在严重的沉淀、胶体稳定性差和增黏剂对环境和健康的威胁等问题，故而开发一种更加无害和可持续的钻井液对保障环境安全和提高钻井工作效率具有重大意义。

氯化钙无固相钻井液的出现解决了上述问题。

相比传统钻井液，氯化钙钻井液的特性是基于预测性化学，通过在水溶液中控制渗透压，降低水溶液中钙离子的活动性，使固相沉淀成为不可能。

同时，无固相的高密度钻井液可以通过控制多种物理化学参数来获得，从而达到无污染、高效、安全等特点。

它可以大大减少钻井带来的环境危害和人身伤害进行了有效的缓解和管理。

基于以上原因，本文主要研究氯化钙无固相钻井液的室内研究，并通过实验和数学模型等手段，详细探究该钻井液在钻井作业中的性能和优势，为其未来广泛的应用提供理论支持和技术方法。

本文主要分为五章。

第一章为引言，介绍了传统固相钻井液带来的问题以及氯化钙无固相钻井液的优越性，并提出了本研究的目的和意义。

无固相压井液体系介绍

无固相压井液体系介绍

腐蚀速度 g/m2.h
备注
0.4524 0.0332 0.3725 0.0218 0.0008 0.0006 0.0753 0.0178
150℃条 件下加缓蚀 剂现场水与 完井液对不 同钢材的腐 蚀对比
上排为完 井液介质；
下排为现 场水介质
三、测试实验
对岩心伤害极低，渗透率 恢复值可达到95％
三、测试实验
三、测试实验
体系评价-腐蚀性
腐蚀的成因：
三、温度的影响：在60℃以下时，碳钢表面生成的是少量松软且不致密的 FeCO3膜，此时腐蚀为均匀腐蚀；在100℃左右，腐蚀速率增大，腐蚀 产物较厚但还很疏松，此时形成深坑状或环状腐蚀，在高于150℃的温度 条件下，由于生成致密且附着力极强的FeCO3膜，腐蚀基本能阻止。所 以含CO2腐蚀，由于温度的影响常常发生在井的某一深处；
2.3g/cm3可调；
四、ADYJ无固相压井液体系
1、适用于高温（180℃）高含CO2气藏的ADYJ-Ⅰ压井液
技术特点
密度在1.56g/cm3内可调； 不含氯离子及重金属离子，相溶性好且避免了盐腐蚀； 具有良好的流变性，摩阻和压力损失低； 热稳定性能突出，且配伍性好，尤其适用于高温、高矿化度地层； 较低的滤失量与良好的抑制性能，能够有效地防止膨胀，稳定井壁； 体系无固相，对地层伤害极小，避免对储层的二次污染； 良好的抗高温缓蚀性能， 保护井下金属工具。
的点蚀，但反应较慢，持续多年才可见其危害。最终使井下工具使用寿命缩 短，最后只能更新处理； 二、二氧化碳腐蚀（1）CO2分压的影响：在气井中，当CO2分压大 于0.21Mpa时将发生腐蚀，分压小于0.021Mpa时腐蚀可忽略不 计，在低流油井和凝析气井环境中，当CO2分压高0.1MPa，通常 是腐蚀环境；（2）流速的影响：高速流动时流体导致CO2腐蚀 产物FeCO3膜的破损，致使新鲜的金属界面暴露在腐蚀介质中， 遭受流体强烈的冲刷和腐蚀。高流速将影响缓蚀剂作用的发 挥，当流速高于10m/s时，缓蚀剂不再起作用，因此，通常是流 速增加，腐蚀率提高；

石油工程技术 无固相盐水压井液

石油工程技术 无固相盐水压井液

无固相盐水压井液1概述射孔作业中采用较多的是无固相盐水压井液，这种压井液也称为洁净的压井液，一般含20%左右的溶解盐类，由一种或多种盐类和水配置而成，有的还加入化学处理剂以增加黏度和降低失水量。

适当选配盐类可以得到满足大部分地层条件的密度。

2地层损害机理其防止地层损害的机理是：由于它本身不存在固相，所以就不会发生像修井泥浆那样夹带着固相颗粒侵入产层的情况；另外，其中溶解的无机盐类改变了体系中的离子环境，使离子活性降低，这样即使部分无固相压井液侵入产层，也不会引起黏土膨胀和运移，它是依靠其本身的无固相特性和其中溶解盐类的抑制性来防止地层的损害。

3种类无固相盐水压井液的种类很多，密度范围也较大，一般为1.06-2.30g/cm³，因而能满足大多数油气井射孔及其他作业的需要。

无固相盐水压井液的种类：3.1氯化钾盐水：最大密度为1.17g/cm³；3.2氯化钠盐水：最大密度为1.20g/cm³；3.3溴化钠盐水：最大密度为1.50g/cm³；3.4氯化钙盐水：最大密度为1.39g/cm³；3.5溴化钙盐水：最大密度为1.39-1.70g/cm³；3.6溴化钙/氯化钙盐水：密度范围为1.33-1.80g/cm³；3.7溴化锌/溴化钙/氯化钙盐水：密度范围为1.80-2.30g/cm³。

4特点在选择合适的盐水压井液时，除了考虑产层岩性的特点外，还要了解盐水本身的特点，例如易受气候影响、吸湿性、腐蚀性、密度和结晶温度等。

盐水的密度和结晶温度是配置盐水时要参考的两个很重要的参数。

盐水的结晶温度和密度的影响因素以及盐水的一些其他特点如下：4.1结晶温度盐水的结晶温度是指其中某一种盐水达到饱和时的温度，若能在低于此温度的条件下使用，则会有固相盐粒析出。

由此可能产生一系列问题，如盐粒沉积在地面设备上形成堵塞；盐水密度下降，固相多，可能使盐水失去可泵性等。

抗高温无固相压井液体系研究

抗高温无固相压井液体系研究
一
Ｊ 深层 汕井高 温高 密度条 件下 使用 的 ， 能够抗 高温 、
低伤害 的压井 液具有 重要 的现 实 意义 。
ｌ 压 井液处 理剂研 究与 配方 确定
１ ． １ 抗 高 温 处 理 剂 优 选 与 评 价
ＫＹ一１为一 种抗 氧 化剂 ， ＫＹ一２为 Ｋ Ｙ一 １ 与
固相压井 液体 系要 求 。
２ ． ２ 压 井 液 沉 降 稳 定 性
剂ｌ ｌ Ｓ 一１ 。 ｌ ｛ ｓ —ｉ 为 复合 型 缓蚀 剂 ， 由亚 硝酸 盐及磺
化木 质素 等复合 而 成 。它 的存 在 能使 压井液 体 系在
铁 ； ‘ 表 面形 成 一层 保 护 膜 ， 有 效 的缓 解 了 压井 液 对
Ｊ 筻搠 火 。
表１ 增 粘 剂 的耐 温 能 力结 果
Ｚ Ｎ一１加入 高 温 稳定 剂 ＫＹ一１高 温后 粘 度不 但没 损失 ， 反 而有 所 增加 。 因此选 择 Ｚ Ｎ一１为体 系增粘
剂， ＫＹ一１该体 系 的高温稳 定剂 。
１ ． １ ． ３ 降滤 失剂 的优选 对 ４利 降滤失剂进行优选 ， 在 水 中加 入 ２ ％的 Ｚ Ｎ一１ ， ３ ０ Ｎａ Ｃ １ ， 分 别加入 ２ 降滤失剂 ， 测其 ＡＰ Ｉ
ｌ ８
内 蒙 古 石 油 化 工
抗高温 无固相压井液体 系研究
李 萌 ， 党 庆功 ， 刘 莹 ， 杨 昭 ， 朱 砂 ， 刘 鑫
（ 哈尔滨石油学院 ， 黑龙江 哈尔滨 １ ５ ０ ０ ２ ８ ）
摘 要 ： 近年 来无 固相 压 井液体 系以其优 良的性 能得 到广 泛关 注。 目前 国 内研 制 的无 固相 压 井液体 系种 类很 多， 但 能抗 高温 的压 井液体 系较 少 ， 针 对近 年 来对抗 高温压 井液 的越 来越 大的 需求 ， 研 究 出低

有机盐无固相试油压井液的基液研究

有机盐无固相试油压井液的基液研究

护以及其它处理剂使用等方面， 有待进一步研究 。
室 内测定实验
测定有机盐 的加量与其水溶液密度 、 粘度的关
系， 计算有机盐加量与活度关系， 一般分两步进行 。 第一步 ， 测定有机盐在不同加量下水溶液的密度 、 粘
度以及其上方密闭空间的相对湿度 ； 第二步， 建立有
同样 ， ２ ％幅度 增加 Ｗｅｇ３加 量 ， 到溶 液 以 ０ ｉｈ 直 饱和 为 止 。记 录 数 据 见 表 ２ Ｗｅ ｈ 。 ｉ ３的 加 量 为 ｇ １０ ６ ％时 ， 液达 到饱和 。 溶
机盐加量与其水溶液密度 、 粘度和活度间的关系式。 测定方法如下 ： 入 １ ％（ 加 ０ 溶质质量， 溶剂体 积， 下
［ 目来源 ］ 本文受国家 自然科学基金项 目（ 项 编号 ： ３４ １ ）教育部“ ５ ０００ 、 ０ 长江学者和创新团队发展计划” 批准号 ： Ｔ １ ） （ Ｉ ０ １资助 。 Ｒ４
加而减 小 ， 明随着溶 液 中有机 盐含 量 的增加 ， 表 水溶 液 中 自由水越 来越 少 。还可 以看 出 ， ｉｈ 和 溶 Ｗｅｇ３饱 液 的相 对 湿 度 低 于 Ｗｅｇ２饱 和 溶 液 的相 对 湿 度 ， ｉｈ
２ ０
一 ． Ｉ 一 ∞ 日 Ｉ Ｉ
８ ６ ４ ２ ０
量， 直到 溶 液 饱 和 为 止 。记 录 数 据见 表 ｌ Ｗｅｇ２ 。 ｉｈ 的加 量 为 ９ ％ 时 ， 液达 到饱 和 。 ５ 溶
表 １ 不同加量下 Ｗｅ ｈ 水 溶液的有关数 据 ｉ２ ｇ
水 溶性 有 机盐 加 重 剂 Ｗｅｇ２ Ｗｅ ｈ ｉｈ 、 ｉ ３是 近 年 ｇ
来发展起来的碱金属低碳有机酸盐 、 铵盐、 季铵盐及 其复合物［ 。因其水溶液具有较低的活度而具有较 １ 】

高密度无固相压井液的研制

高密度无固相压井液的研制油气井进入开发后期，地层能量不断衰减，当油气井出现异常或停产时，必须进行修井，更换或优化生产管柱，使油气井恢复生产。

当更换管柱时为了防止地层流体溢出或喷出，常使用压井液进行压井。

本文主要对无固相压井液体系进行了研究，尤其是无固相压井液体系。

高密度无固相压井液体系以其独特的优点显示了其在压井过程中的重要作用。

本文主要对单种盐，复配盐配成溶液所能达到的密度进行了研究，还对其各种性能进行了评价，并且对其添加剂也进行了优选和评价。

无固相压井液的性能主要对抗温性能，增溶性能，配伍性能，腐蚀性能以及岩心伤害性能进行了评价。

无固相压井液助剂性能主要对粘土防膨剂，降滤失剂以及结晶盐抑制剂的性能等进行了评价。

压井液；无固相；高密度；性能第1章绪论油气井进入开发后期，地层能量不断衰减，当油气井出现异常或停产时，必须进行修井，更换或优化生产管柱，使油气井恢复生产。

对生产井进行修井作业时，通常需要在井筒内灌满压井液，利用压井液产生的静水液柱压力防止地层流体向井筒内流动，以免发生井涌或井喷，帮助支撑油管串，防止井壁坍塌，保证修井施工作业的安全。

性能优良的压井液既要防止地层流体向井筒流动而产生的井喷等事故，又要防止压井液向地层漏失。

压井液发生漏失后会导致严重的地层伤害，地层渗透率降低，进而导致油气井的产能降低，更严重的会导致井喷，造成作业不安全与环境污染问题。

为了解决漏失问题，通常在压井液中加入降滤失剂及增粘剂等添加剂以提高压井液的流动阻力，阻止压井液向近井地带流动。

修井作业过程中，由于不合理的压井液造成不同程度的储层损害，导致产能降低。

大量的研究表明，压井液对油层的损害主要是固相堵塞岩石孔道及造成岩石的性质发生改变。

针对修井作业中无固相压井液对地层伤害小，有利于油层保护的优点，室内研制了具有较好抑制性的无固相压井液。

要提高压井作业成功率就要使用密度合适性能优良的压井液，使压井液液柱压力对油井“压而不死，死而不漏，活而不喷”，要尽量减少其伤害。

高密度低伤害无固相压井液的研究与应用


开展 了高密度低伤害无固相压井液研究 ， 在此基 础上通过室 内实验筛选 出 了其最 佳配方 ， 并进行
了性能评价。结果表明， 高密度低伤害元固相压井液抗温达 ７ ， Ｏｃ 密度在１６ — ．０ｇｃ ｃ ．０ １９ ／ｍ 可调，
其腐蚀速率均小于０ １ｚ ｎ ｈ ， ． ／（ｌ・ ）岩心恢复率大于 ｇ ％。无 固相 压井 液现场应用 ｌ ０ １口井 ， 用此 使
安全 隐患 ， ００年 截 至 目前 油 井 施 工 共 为 １ ６ ２１ ３ ０ 井次 ， 中采 用 泥 浆压 井 为 ３６井 次 。压井 液 压 其 ０ 井 会对 油层造 成严 重 污 染 】根 据 室 内岩 心模 拟 ， 试 验发现 采 用 １６ｇｃ 的压 井 液压 井 岩 心 渗 透 ． ／ｍ 率恢 复率低 于 ５ ％ 。 ０
失 剂 、 蚀剂 。 缓
１ ２ １ 处 理剂来 源 ．．
分散剂 ， Ｆ 改性磺化酚醛树脂 ）实验室 自 Ｓ （ Ａ ， 制 ； 晶抑制剂 ， Ｍ Ａ ／ Ａ， 结 Ｄ ／ Ｍ Ａ 实验室 自 ； Ｍ， 制 Ｄ 常州霞光 化工 厂 ； 丙烯 酸 Ａ 江 苏化 工 厂 ；丙烯 Ａ， 酰胺 Ａ 江西 生物化 工厂 ； Ｍ， 稠化 剂 ，Ｙ 一１ 两性 Ｊ （ 离 子聚合 物 ） 实验室 自制 ； ， 降失 水 剂 ， Ｊ （ Ｙ 一２ 两 性 离子 聚 合 物 ） ，实 验 室 自制 ；缓 蚀 剂 ，Ｈ Ｓ一３
高密度 低伤 害无 固相压井 液是 一种 以盐类 物
质 为加 重剂 ， 通过 改变 金 属盐 在 溶 液 中 的含 量来
改变压 井 液密度 。在 ２ Ｏ℃下 配 制 一定 量 不 同单
金属 盐 的饱 和溶 液 ， 定其密 度 ； 加入 另一种 测 再 金属盐 ， 此金属 盐在 溶液 中也达 到饱 和 ， 测定 复合

无固相压井液抗高温性能研究

行 了改进 。
垂
囊 ｉ
图 １ 压 井 液 性 能 随 温 度 变 化 曲线
每 ：
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
１ 无固相压 井液抗高温性研究
１ １ 现有压 井 液抗温 性 能 ． 目前吉林 红 岗 区使 用 的 中浅层 压 井 液 配 方 为 ：
造成 红 岗 中 浅 层 压 井 液 高 温后 性 能 失 效 的 主
及 对 压 井液 体 系高 温 稳 定 剂 的研 究 ， 定 了耐 高 温 无 固相 压 井 液 的 配 方 为 ：．７ Ｇ 确 ２ ６ ％ ｗＪ ＋１６ ％ ｚ 一 １＋ ． ％ Ｋ １ ０ ７ ．７ Ｎ ２０ Ｃ ＋ ．％
Ａ＋ ．５ Ｎ 一１ ０ ０ ％Ｂ Ｐ ０＋０ １ Ｋ 一 １＋２ ６ ％ Ｈ 一 １＋一定 量 的 Ｎ Ｃ 、ｚ 。无 固相 压 井液 的 耐温 能 力 由 ７ ℃ 提高 到 了 ．％ Ｙ ．７ ｓ ａ １Ｊ ～ｌ ０
到了广 泛 的应 用 。 目前 国 内研 制 的 无 固相 压 井 液
较稳 定 ， 过 ７ ￣ 但超 ０Ｃ性能失 效 ， 黏度 损失达 到 ５ ％ ， ０ 滤失 量也 随温 度 的上 升 而 急 剧 上升 。１０Ｃ以上 时 ４￣ 压井 液性 能几乎 跟清水 无异 。
７
体 系种类 很多 ， 能 抗 高 温 的压 井 液体 系较 少 。吉 但
０ ％降 滤失剂 Ｄ Ｔ １ Ｓ 一 ＋一定 量 的 Ｎ Ｃ … 。 ａＩ
按 以上 的压井 液 配 方 配 制无 固相 压 井 液 ， 测试
其 在不 同温度 下热 滚后 性能 变化 情况 ， 图 １ 见 。 由图 １可 以看 出 ， 有 的 压井 液 常 温下 性 能 比 现
２ １ ４月 ７ 日收 到 ０ ０年 第 一 作 者 简介 ： 庆 功 （９ ５ ） 男 ， 教 授 ， 士 、 士 、 士 研 究 党 １６ 一 ， 副 学 硕 博 生 。研 究 方 向 ： 学 在 油 气 田增 采 、 注 及 油气 层 保 护 的应 用 。 Ｅ 化 增

98,Q／HS 2014.1-2004 完井液性能指标 第1部分：无固相水基完井液


15
杀 菌 率4
注 1： 以 170s-1剪切速率在室温下测得的表观粘度。
注 2： 是在规定的温度和时间下测定的粘度降低率。
注 3： 对硫酸盐还原菌的杀菌率。
单
位
g/cm3
mPa.s
NTU
mm/a μm
% － － ℃
%
%
%
%
%
%
3.2 性能指标 3.2.1 基液
2 术语和定义
下列术语和定义适用于本部分。 2.1
完井液 completion fluid 完井作业中使用的各类工作液的总称。 2.2 基液 base fluid 指用于配制各种完井液的淡水、海水和盐水。 2.3 套管清洗液 casing washing fluid 指用于清洗套管井筒的完井液。 2.4 射孔液 perforating fluid 指用于射孔作业的完井液。 2.5 砾石充填液 gravel packing fluid 指用于携带和输送砾石的完井液。 2.6 压井液 well killing fluid 指用于平衡地层流体压力而充填在井筒中的完井液。 2.7 封隔液 packing fluid 指充填在封隔器与套管和油管之间环形空间内的完井液。 2.8 堵漏液 plugging fluid 指用于封堵漏失层的完井液。 2.9 洗井液 well washing fluid 指用于解除和清洗产层表面的完井液。 2.10 破胶液 gel breaking fluid 指用于清除和破坏各种胶液，减少胶液粘度的完井液。
4
注：破胶后测试的岩心渗透率恢复率。
3.2.8 洗井液 除包含基液的性能指标外，还应包括：
3
Q/HS 2014.1—2004 a) 酸溶率：应≥95%；
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切力表现出上升的趋势"失 水在逐 渐 降 低"在 加 量 一 定的范围内"其 粘 度 变 化 并 不 太 明 显# 由 于 aX% 中 含有一定量 的 GKLJ%’!GKK’"能 够 发 生 吸 附 与 水化作用"增加压井液滤液 的粘度"同 时 还 起 到 了 封 堵页岩裂缝的作用"失水表现出下 降 的 趋 势"综 合 考 虑 降 滤 失 剂 的 加 量 应 以 "6(B ""6’B 为 宜 # ( *! (万方数据
! !!6无 机 盐 结 晶 抑 制 剂 !!由于 在 修 井 过 程 中 压 井 液 是 用 来 平 衡 地 层 压 力"防止发生井喷与井涌"而压 井液 的 密 度 主 要 靠 所 加入的无机盐进行调节#随着压井液密度的增加" 所使用的高分子量的无机盐会出现结晶析出现象" 无法达到所要求的压井液密 度"因 此"在 实 验 中 需 要
! ! 刘 平 德 等 6新 型 无 固 相 压 井 液 的 研 制 及 性 能 评 价 6天 然 气 工 业 !%"")"%)#!$%*#"*) 摘!要!修井作业过程中!不合理的压井液对 储 层 造 成 不 同 程 度 的 损 害!导 致 油 气 井 产 能 降 低& 大 量 的 研 究
表明!压井液对油气层的损害主要是固相堵塞岩石孔道及造成岩石的性质发生 改 变& 针 对 修 井 作 业 中 无 固 相 压 井 液对地层伤害小!利于油气层保护的要求!对压井液 中 所 需 要 的 增 粘 剂’降 滤 失 剂’无 机 盐 结 晶 抑 制 剂 等 进 行 了 优 选!并分别考察了加量对压井液性能的影响!室内研制了利于储层保护!具有较好 抑 制 性 与 低 固 相 损 害 的 无 固 相 压 井液!合理的压井液配方%&BaX&d"6&BaX%d"6*B 粘 土 稳 定 剂 d"6&%B 其 它 添 加 剂 d&"B G.G0%!该 体 系 具 有 密度可调’无固相’滤失量低’流变性’热稳定性好!抗温可达&&" ]等优点!室内岩心 流 动 实 验 表 明!该 压 井 液 体 系 对 高 低 渗 透 率 岩 心 伤 害 程 度 小 !对 油 气 层 具 有 很 好 的 保 护 作 用 &
种络合剂"具有较高的界面活 性"能 够 吸 附 于 已 形 成 的 无 机 盐 的 微 小 晶 粒 表 面 上"阻 止 晶 粒 的 进 一 步 增 大"充当了 结 晶 抑 制 剂 的 作 用# 实 验 中 配 制 了 几 种 不同密度的压井液来进一步考察无机盐沉积抑制剂
的使用效果#aX#的加量一般为"6"#B ""6#B"但 随着压井液密度 的 增 加"其 aX# 的 加 量 也 会 相 应 的 提 高 "在 本 实 验 中 加 量 为 "6&B "结 果 见 表 ## 从 表 # 中可以发现&随着无机盐结晶 抑制 剂 加 量 的 增 加"压 井液的密度也会 有 较 大 的 提 高"这 是 由 于 aX# 的 存 在阻止了无机盐结晶析出"增 大了 无 机 盐 的 溶 解 度" 由此 导 致 了 压 井 液 密 度 的 提 高"使 压 井 液 的 最 大 密 度 相 应 提 高 了 ’6&B "&&6!B "进 而 在 一 定 程 度 上 降 低了压 井 液 的 成 本# 其 配 方 为&基 液 为 &BaX&d "6&BaX%d"6*B粘土稳定剂d"6&%B 其它 添加 剂) 条件为室 温# $ 基 液 d L.G0)% 基 液 d 饱 和 L.G0 d G.G0%)& 基 液 d 饱 和 L.G0d &"B G.G0% d bAG0%), 基 液 d 饱 和 L.G0d &"B G.G0% d%)B bAG0%dbA?<%#
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加 入 一 定 量 的 无 机 盐 结 晶 抑 制 剂"由 于 该 抑 制 剂 对 无 机 盐 中 的 金 属 离 子 起 到 络 合 作 用"进 而 破 坏 晶 核 的形成"改变了无机盐与溶液 之间 的 溶 解 平 衡"增 大 了 无 机 盐 的 溶 解 度 "从 而 提 高 压 井 液 的 密 度 # !!实验中 选 用 了 无 机 盐 结 晶 抑 制 剂 aX#"它 是 一
!!从表&中的实验数据表明&随 着 时 间 的 延 长"在 清水中页岩膨胀率增长较快"而在加 入&BaX& 增 粘 剂的水溶液中"页岩的膨胀 速率比 较 缓 慢"这 是 由 于 该增 粘 剂 中 含 有 带 正 点 基 团 的 阳 离 子"同 时 还 具 有 一定量的吸附 GKLJ% M 基 团# 大 分 子 链 上 的 部 分 基 团 通 过 氢 键 作 用 在 膨 润 土 表 面 发 生 多 点 吸 附"而 另一部分基团水化"形成的吸附层 阻 止 水 分 子 进 入" 降低 粘 土 的 膨 胀"由 此 可 以 说 明 该 增 粘 剂 具 有 较 好 的抑制页岩膨胀的能力# ! !#6降 滤 失 剂 !! 常 规 的 降 滤 失 剂 主 要 有 EF9!E9LJ!E9G! L9CL 等"降滤失剂主要是在井壁上形 成低 渗 透 率! 薄而致密的滤饼"减少压井 液中的 水 进 入 井 壁"阻 止 页岩水化"以达到防塌的 作用# 综 合 考 虑 各 种 因 素" 我们选用 aX%降滤 失 剂"实 验 中 固 定 增 粘 剂 aX& 的 加量 为 &B"考 察 aX% 加 量 的 变 化 对 压 井 液 流 变 性 能的影响"实验结 果 见 表 %# 从 表 % 中 可 以 发 现"随 着降滤失剂 aX% 浓 度 的 增 加"压 井 液 的 表 观 粘 度 与
一"无固相压井液的研制
!! 随 着 油 田 注 水 开 发 的 进 行%目 前 许 多 油 田 的 地 层压 力 呈 现 出 高 于 原 始 地 层 压 力 的 趋 势%提 出 了 使 用高密度无固相盐水压井液的思路$但盐水压井液 滤失量大%无 悬 浮 性%且 盐 水 的 密 度 随 气 候)温 度 的 影响较大$因 此%人 们 使 用 其 他 添 加 剂 以 克 服 上 述 缺点%成为 该 类 压 井 液 应 用 的 关 键 技 术$ 无 固 相 压 井液的基本组分主要由加重 剂!无机 盐#)增 粘 剂)降 滤 失 剂 )无 机 盐 结 晶 抑 制 剂 )消 泡 剂 等 组 成 $ ! !&6加 重 剂 !!压井 液 中 所 使 用 的 加 重 剂 通 常 为 水 溶 性 无 机 盐%主 要 有 L.G0)G.G0%)bAG0%)G.?<%)bA?<% 等$ L.G0可 以 提 高 压 井 液 的 粘 度 与 切 力%G.G0% 在 防 止 粘土水化膨胀方面效 果 比 较 明 显%bAG0%)G.?<%)bA, ?<% 等可以用来配制密度比较高的压 井 液%为 了 配 制 更 高 密 度 的 压 井 液%通 常 可 以 使 用 上 述 几 种 无 机 盐 进行复配%同时要加入一定量 的无 机 盐 结 晶 抑 制 剂% 阻止 无 机 盐 晶 粒 的 增 大%进 而 达 到 所 要 求 的 压 井 液 密度$ ! !%6增 粘 剂 !!增粘 剂 主 要 用 来 提 高 压 井 液 的 粘 度 与 控 制 失 水%常见的增粘剂主要有水解 聚丙 烯 酰 胺)生 物 聚 合
表 #!aX# 对 压 井 液 密 度 的 影 响
实验序号
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加入前的密度 $S*7-#%
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加入后的密度 $S*7-#%
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!!" 本文受国家自然科学基金资助项目重大研究计划!编号"’"%&""%%#资助$
!!作者简介!刘平德%&’$%年生%%""#年获中国石油勘探开发研究院博士学位%现为石油大学!北京#博士 后 研 究 人 员地 址 "!&"""*##北 京 ’&" 信 箱 油 化 所 $ 电 话 "!"&"#(%"’*#*’$+,-./0"0T;!T4H<875/A.678-67A
主题词!无固相!钻井液!压井液!修井作业!油气层!储集层!保护
!!油气井进入开发后期以后%地 层 能 量 不 断 衰 减% 当油气井出现异常或停产时%必须 进 行 修 井%更 换 或 优化生产管 柱%使 油 气 井 恢 复 生 产$ 对 生 产 井 进 行 修井作业时%通常需要在井 筒内灌 满 压 井 液%利 用 压 井液产生的静水液柱压力防止地层流体向井筒内流 动%以免发生 井 涌 或 井 喷%并 能 帮 助 支 撑 油 管 管 串% 防 止 井 壁 坍 塌 %保 证 修 井 施 工 作 业 的 安 全 $ !!性能优良的压井液既要防止地层流体向井筒流 动而产生井喷等事故%又要 防止压 井 液 向 地 层 漏 失$ 压井 液 发 生 漏 失 后 会 导 致 严 重 的 地 层 伤 害%地 层 渗 透率降低%进而导致油气井 的产能 降 低%更 严 重 的 会 导致井喷%造 成 作 业 不 安 全 与 环 境 污 染 问 题$ 为 了 解决 漏 失 问 题%通 常 在 压 井 液 中 加 入 降 滤 失 剂 及 增 粘 剂 等 添 加 剂 以 提 高 压 井 液 的 流 动 阻 力%阻 止 压 井 液流向近井地带$ !! 修 井 作 业 过 程 中%由 于 不 合 理 的 压 井 液 造 成 不 同程度的储 层 损 害%导 致 产 能 降 低$ 大 量 的 研 究 表 明压井液对油层的损害主要是固相堵塞岩石孔道及 造成岩石的性质发生改变$针对修井作业中无固相 压井液对地层伤害小%利于 油层保 护 的 要 求%室 内 研 制了利于储层保护的具有较好抑制性与低固相损害 的无固相压井液 $ ’&")(