文章编号:1001 5620(2007)S0 0045 072006年国外钻井液体系和处理剂分类张克勤1 王欣1 何纶2 丁彤伟3 李保秋4 孙雷1 张洁1(1.北京石油勘探开发研究院,北京;2.四川石油管理局,四川成都;3.中国石油大学,北京;4.华北石油管理局,河北任丘)摘要 介绍了2006年国外钻井液体系和处理剂的分类方法。
2006年的体系分类中增加了 优质水基钻井液 、 高温高压特种产品 、 裸眼清洁液 和 钻进液 ,对体系内容的描述也有变化;在处理剂分类中 解卡剂 与 润滑剂 合并,另增一项为 水合物抑制剂 。
提出了中国今后开展标准化工作的几点意见:建议将制订产品行业标准转向制定方法标准,分析了中国钻井液用土存在的问题,并提出了建议解决的办法。
关键词 钻井液 完井液 钻井液添加剂 标准化 分类中图分类号:T E254文献标识码:A1 2006年API 钻井液体系分类方法从参考文献[1]了解到,2006年国外对钻井液体系和处理剂的分类方法均增添了不少内容。
1.1 钻井液体系分类方法2006年国外钻井液体系的分类是:!水基钻井液:不分散钻井液、分散钻井液、钙处理钻井液、聚合物钻井液、低固相钻井液、优质水基钻井液、盐水钻井液、高温高压特种产品、完井液、裸眼清洁液、钻进液;∀油基钻井液:油基钻井液、合成基钻井液;#气基钻井液:空气、雾、泡沫和气体。
可以看出,2006年的体系分类中增加了 优质水基钻井液 、 高温高压特种产品 、 裸眼清洁液 和 钻进液 。
笔者认为,其中的 优质水基钻井液 应属于聚合物钻井液, 裸眼清洁液 和 钻进液 应属于完井液, 高温高压特种产品 这一名称似改为 高温高压特种钻井液 较好。
优质水基钻井液 又称 胺基水基钻井液 ,国外认为其性能接近油基钻井液,比较推崇[2]。
1.2 钻井液体系内容描述的变化1)不分散钻井液(Non dispersed)。
该体系可以是开钻钻井液、天然钻井液和其它常用于浅井或表层钻井的轻度处理的体系。
不添加稀释剂和分散剂分散钻屑及黏土颗粒。
2)分散钻井液(Dispersed)。
在较深处钻井液密度相应提高,或者是井眼条件可能复杂的地方,此时用的钻井液常是分散的。
典型的是用木质素磺酸盐、褐煤或单宁及其相似产品作有效的解絮凝剂和降滤失剂,常用含钾的化合物增强页岩抑制性。
也加入特殊化合物以调节或维持特定的钻井液性能。
3)钙处理钻井液(Calcium treated)。
二价阳离子若加入淡水钻井液中可抑制地层黏土和页岩的膨胀,含有高浓度可溶钙的钻井液常被用来控制页岩坍塌、井径扩大和避免损害地层。
水化石灰、石膏和氯化钙是钙体系的基本成分。
钙处理钻井液耐盐、抗石膏污染,但在高温下易发生胶凝或固化作用。
4)聚合物钻井液(Po lymer/PA/PH PA)。
在该体系中一般要加入具有包被钻屑以防止其分散和包裹页岩以抑制其水化,或者具有增黏、降滤失作用的长链高分子量化合物。
多种聚合物可达到这个目的,包括纤维素、天然胶质产品以及丙烯酰胺。
通常在该体系中还会加入抑制性盐,如KCl 、NaCl 等以使页岩更稳定。
这类体系的膨润土含量低并对二价阳离子很敏感。
大部分聚合物抗温能力低于149∃,但是在特定情况下它们可以应用于温度更高的井中。
一类特殊的水基钻井液将部分水解聚丙烯酰胺用作添加剂,用于包被钻屑或在低固相钻井液中分散膨润土。
5)低固相钻井液(Low solids)。
它是指控制固体的含量和种类的体系,其总固相含量不应超过6%~10%(体积分数)。
黏土含量应不大于3%,钻屑与膨润土的比例应小于2%1,低固相钻井液通常采用聚合物添加剂作为增黏剂并且不分散。
低固相钻井液的一个主要优点是明显改善了钻进速度。
6)盐水体系(saltw ater sy stems)。
该体系包含第一作者简介:张克勤,教授级高级工程师,本刊学术顾问,1927年生,1949年毕业于西北大学化学系,一直从事钻井液专业工作。
地址:北京市学院路910号信箱中国石油勘探开发研究院老干部处;邮政编码100083。
第24卷增刊 钻 井 液 与 完 井 液 V ol.24(supplement)2007年9月 DRILLING FLU ID &COM PLET ION FLUID Sept.2007许多体系。
饱和盐水钻井液用于钻进含盐地层,低浓度的通常指的是含盐或海水体系。
盐水钻井液通常由咸水、海水、生产水以及干氯化钠(或其它盐类,如氯化钾,用于防止页岩水化膨胀)配制而成,以期达到理想盐度。
许多产品如凹凸棒石、羧甲基纤维素(CM C)、淀粉等均可以用作该体系的井眼清洁剂、增黏剂和降滤失剂。
7)油基钻井液(Oil based m uds,OBM)。
油基钻井液可用于高温井、深井、存在卡钻和井壁稳定问题的井以及其它领域。
它包括2种体系:!逆乳化钻井液是油包水乳化液,通常用CaCl2盐水作为分散相,油作为连续相,分散相中盐含量可高达50%。
但其滤失量高,是一种高滤失逆乳化钻井液。
其电稳定性低,通过改变添加剂盐度来控制其流变性、滤失性以及乳化剂稳定性。
∀油基钻井液,仅用油作为液相,常用于取心液。
尽管油基钻井液中没有加入水和盐,但体系能吸收地层中的水分。
所有的油基钻井液均需要较高的胶凝材料用于提黏,专用的油基钻井液添加剂包括:乳化剂、润湿剂(通常是脂肪酸和胺的衍生物)、高分子量皂、表面活性剂、含有氨基的有机物和有机黏土、石灰。
8)优质水基钻井液(H ig h perform ance w ater based muds,H PWBM)或译成 高性能水基钻井液,又名胺基水基钻井液(Amine based m uds)。
该体系是一种含有特殊聚合物的水基钻井液,该聚合物具有稳定页岩、黏土和钻屑的抑制作用,并具有钻井液润滑、提高钻速、防止钻头泥包及减少井下扭力的效果。
某些H PWBM通过使用稳定裸眼的产品来降低孔隙压力的传递,其效果类似油基钻井液。
因此,H PWBM钻井液适用于环境敏感地区及废弃钻井液的处理成本受到限制的地区以代替OBM/ SBM。
9)裸眼清洁液(Wellbore clean up)。
它是为清除钻进过程中黏附在套管上的钻井液和钻井液颗粒或变成了泥饼的污物而设计的。
这类产品通常是部分水溶和非水溶的隔离液和清洁液,作用是确保完全的顶替效果、最佳接触时间和降低废弃物的处理成本。
10)钻进液(Reser voir Drilling in Fluids, RDF)。
这类液体具有好的钻井液和完井液的性能,其主要的功能是形成一个有效防止地层损害并易清除的泥饼。
其滤液与滤饼应该与完井操作完全匹配。
通常使用的是生物聚合物和一些桥堵物质,以满足各类储层的需要。
11)合成基流体(sy nthetic fluids,SBM)。
与油基钻井液相比,这类体系没有环境污染问题。
基液主要成分为酯类、醚类、聚乙烯烃和异构乙烯烃类。
这类物质可弃入海中,无荧光,并可生物降解。
12)高温高压特殊产品(H PH T specialty prod ucts)。
该体系是专门为高温高压和恶劣环境下使用传统的钻井方法既不经济也不实用时而设计的。
在有灵活的工具和更多井下设备选择的条件下,他们能够做到安全、环保、控制滤失、解决钻井速度的降低、酸气和判断井下压力等。
13)完井液(com pletio n fluids)。
该体系是无固相和典型的盐水溶液。
这些液体在没有使用常规加重剂的条件下,可以通过按不同比例加入不同盐(如卤素溴化物、和甲酸盐)的混合物在一个较宽范围内调整体系密度。
他们通常被设计成适用于特殊储层的要求,如:计算严格的因数如ESD值、污染的风险以及结晶温度等。
14)空气、雾、泡沫和气体(Air,Mist,Foam and Gas)。
这一特殊种类,包括4种基本操作:!干燥气体钻进,以能达到清除钻屑的环空速度将空气或气体注入井眼内。
∀雾钻进,将泡沫液注入与生产水混合后的空气流中,并包被钻屑保证钻井液循环,将钻屑清除出去。
#稳定泡沫,使用表面活性剂、黏土或聚合物来产生具有高携带能力的泡沫。
&气体,它全依靠注入空气的钻井液(它减少静水压力)来清除井眼内的钻屑。
2 2006年API处理剂分类方法2.1 钻井液处理剂分类方法API2006年钻井液处理剂分类方法为:降滤失剂、增黏剂、乳化剂、页岩抑制剂、堵漏材料、降黏剂、腐蚀抑制剂、表面活性剂、润滑剂/解卡剂、加重剂、杀菌剂、消泡剂、泡沫剂、絮凝剂、除钙剂、pH控制剂、高温稳定剂、水合物控制剂。
(中国分类方法:降滤失剂、增黏剂、乳化剂、页岩抑制剂、堵漏剂、降黏剂、缓蚀剂、黏土类、润滑剂、加重剂、杀菌剂、消泡剂、泡沫剂、絮凝剂、解卡剂、其它)。
在2006年分类方法中, 解卡剂与 润滑剂合并,另增一项为 水合物抑制剂,仍为18项。
在2006年以前,钻井液处理剂分类方法中曾出现过 合成基。
2006年钻井液处理剂统计分析结果见表1。
在处理剂的综合大表中名称增加到了27项,显然是将 体系的内容46 钻 井 液 与 完 井 液 2007年9月和处理剂的内容合并在一起了,这种排序值得考虑。
表1 2006年钻井液处理剂统计名称降滤失剂增黏剂乳化剂页岩抑制剂堵漏剂降黏剂商品名/种338437140246272196比例/%12.215.8 5.08.99.87.1名称腐蚀抑制剂表面活性剂润滑剂加重剂絮凝剂杀菌剂商品名/种190261172905555比例/%6.89.46.23.22.02.0名称消泡剂发泡剂除钙剂pH 控制剂解卡剂抗高温剂商品名/种884724246326比例/%3.11.70.80.82.20.9名称合成基优质水基钻井液巨量堵漏材料水合抑制剂钻进液清洁液高温高压剂商品名/种1514138111111比例/%0.50.50.40.20.30.30.32.2 钻井液处理剂新添内容介绍在2006年的综合大表中增加了以下一些名词。
1)完井液(Completion fluid)。
它是指从打开油气层到油井枯竭为止的一切油井作业使用的流体,包括油层钻井液、射孔液、井下作业液、修井液、酸化压裂液以及注水液等。
内容见表2。
2)水合抑制剂(H ydrate Suppressant )。
天然气水合物是一定组成的含水天然气在一定压力和温度下形成的一类笼形结构的化合物,遇火可以燃烧,会造成钻井液黏度增加。
水合抑制剂是控制水合物影响钻井液性能的一类产品。
内容见表3。
3)钻进液内容见表4。
4)裸眼清洁液(Wellbore Cleanout)。
它是一种清洗套管、清洗井眼的由特种表面活性剂和溶剂等配制的混合液,用于清洗油基、合成基或其它钻井液。
内容见表5。
5)巨量堵漏物质(M assiv e lost cir culation ma terial)。
