Aphron钻井液研究新进展

抗高温钻井液研究新进展1 引言在当今世界，由于石油勘探开发技术水平的不断提高和经济利益的驱使，中、浅地层的油气资源己经基本被完全开发[1]。

在这种情况下，深井超深井的钻探成为我国乃至全世界石油工业的一个重要方面。

国内外超深井实践证明，钻井液的质量对超深井的成败、钻速和成本有着极其重要的意义[2]。

常用的深井钻井液主要有水基和油基钻井液两大类，目前国内主要使用水基钻井液钻深井和超深井。

超深井钻井液的最大特点是井愈深，地层愈老，愈可能出现温度梯度异常，井底温度会更高，而一般在5000m以上深井的井底压力甚至可能达到100MPa以上。

如此高温高压必然会对钻井液体系产生严重影响。

由于水的可压缩性相对较小，故压力对水基钻井液的密度及其它性能，如流变性、滤失造壁性等均无明显的影响，但是温度的影响却十分显著。

随着温度的增加，钻井液的各种性能都会随之而发生改变，如高温凝胶的产生，使得滤失失去控制，不仅损害钻探活动，而且对后续生产、钻井液性能造成破坏[3,4]。

高温对钻井液流变性的影响比较复杂，其影响情况可根据粘度与温度的关系分为三种形式[5]。

第一种，粘度随着温度的升高而降低；第二种，粘度随着温度升高而增大；第三种，各类水基钻井液在较宽的温度范围内表现为随温度的升高粘度先降低再增大。

高温使钻井液中各组分本身及各组分之间在低温下本来不易发生的变化、不剧烈的反应、不显著的影响都变得激化。

这些作用的结果必然改变、损害以至完全破坏钻井液的性能，而这种影响一般是不可逆的。

它反映了钻井液体系受高温作用后的稳定能力的变化，实际反映钻井液在使用过程中循环进出口性能的变化[6]。

2 高温对钻井液性能的影响和作用机理2.1 高温对钻井液性能的影响1）添加剂高温降解。

添加剂功能失效，为维持钻井所需要的钻井液性能，需要消耗更多的处理剂，而且温度越高，钻进时间越长，消耗处理剂就越多，深井钻井液的技术难题也越大[7]。

2）滤失造壁性能。

高温使钻井液的滤失造壁性能变化，泥饼虚而厚、渗透性增大，滤失量尤其是高温高压滤失量增加[8]。

2002Ο12Ο26收到　2003Ο01Ο16改回国外保护油气层钻井液技术新进展吴诗平　鄢捷年(石油大学　北京　102200)在油气钻探过程中,钻井液作为第一种入井流体,在对储层实施保护的过程中起着至关重要的作用。

在长期的钻井实践中,我国已总结出三大类、共11种保护油气层的钻井液体系[1],但随着时间的推移和钻井难度的增加,保护油气层钻井液技术正面临着进一步发展和更新。

近年来,国外高度重视开展保护油气层钻井液技术的研究,并已取得了较大进展和成功应用。

1　暂堵型钻井液、完井液体系的对比评价由于储层具有高渗、天然裂缝发育等特性以及储层衰竭等原因,许多井在钻井、完井和修井过程中都会出现非常大的滤液漏失。

J.Dorman 等人[2]分别对通过调整钻井液组分来控制滤失量的方法进行了研究。

实验所用的主要仪器为颗粒堵塞测试仪(简称PPA )。

该仪器在选择钻井液组分来降低滤失、评价颗粒堵塞情况方面十分有效。

用于室内评价的暂堵型钻井液、完井液体系有:①含有超细盐粒的聚合物体系(SSPF );②含有超细盐粒并加入合成聚合物的抗高温改性钻井液体系(SSPT ΟHT );③含有超细CaCO 3颗粒的聚合物体系(SCPF );④含有微细纤维素固相的聚合物体系(MCPF );⑤含有微细纤维素固相和抑制膨胀的天然聚合物的聚合物体系(MCPF ΟNDSP );⑥增效型聚合物凝胶体系(P GP );⑦增效型交联聚合物凝胶体系(XP GP );⑧抑制膨胀的稳定聚合物凝胶体系(DSP GP )。

其对比评价内容包括高温热滚后钻井液滤失量的变化、用PPA 装置评价钻井液的滤失特性(包括瞬时滤失量以及时间与滤失量的变化关系)、正压差与滤失量的关系、动态滤失量等。

对于MCPF 体系,其组分包括黄原胶生物聚合物、PAC ΟHV 、改性淀粉(降滤失剂)、p H 缓冲剂以及微细纤维素。

实验表明,该体系的瞬时失水量相对较高,但当泥饼形成后其滤失量能够有效地得以控制。

Aphron钻井液研究新进展 编译:齐从丽　钟敬敏　李群生(中石化西南分公司工程技术研究院)审校:钟敬敏(中石化西南分公司工程技术研究院) 摘要　Aphron钻井液正在全世界范围内应用于衰竭储层和其他低压地层的钻进。

这类钻井液的主要特点是其独特的低剪切流变性和Aphrons的存在。

近来由美国能源部赞助的一项研究对该钻井液的作用原理进行了深入研究,测定了钻井液中Aphrons和其他组分的物理化学性质以及在钻进渗透性和裂缝性地层时它们对钻井液流动性能的影响,所测性能包括润湿性、表面张力、泡沫稳定性、径向动态流动可视化以及流体驱替实验。

该研究的一个重要发现是Aphrons能承受至少4000lb/in2(G)的压力,高压下稳定性强,并能有效封堵漏层,阻止流体侵入;另一个重要发现是,Aphrons之间以及A phrons与孔隙或裂缝处的岩石矿物表面之间的亲和力很小,使得Aphrons在采油生产过程中很容易被除去。

该研究为Aphron钻井液的成功研制提供了技术基础,同时也为该钻井液的现场应用及其性能优化提供了技术指导。

主题词　Aphron钻井液　衰竭储层　低剪切流变性　渗透性　润湿性　表面张力泡沫稳定性　径向动态流动　流体驱替 Aphrons最先被Sebba描述为具有特殊性能的独特微球体。

Sebba主要研究一种由多层壳包裹着的空气组成的微泡沫,该多层壳是通过基液中各种组分的化学平衡形成并保持稳定的。

Brookey报道了Aphrons在钻井液中的首次应用。

在该项应用中,微泡沫(当时对Aphrons的称谓)作为水基钻井液中很小的一相存在。

在破碎带、白云岩低压地层,该钻井液体系用来控制井漏和降低地层伤害。

微泡沫使该钻井液在该地层顺利钻至设计井深,并使测井和中途测试顺利进行。

这在以前是不可能实现的。

该钻井液是如何起作用的呢！当时许多人认为,泥浆密度的还原起主要作用,因为微泡沫的存在使泥浆表面的密度更低。

微泡沫钻井液还应用于裂缝性白云岩地层水平井的钻进,钻头进尺仅1ft,循环泥浆全部失返。

无黏土相羟基酸盐钻井液无黏土相羟基酸盐钻井液的研究摘要:无黏土相羟基酸盐钻井液是一种新型高温、高压钻井液，其具有稳定性强、抗污染、不伤害地层等优势。

本文从制备工艺、性能等方面对该钻井液进行了探究。

关键词：无黏土相、羟基酸盐、钻井液、高温高压、制备工艺引言:钻井液是钻井过程中必不可少的部分，它不仅是传递机械能量和冷却钻头的润滑剂，也起着排出渣洞中的岩屑和保持进钻稳定性的作用。

由于油气资源开采的难度不断提高，钻井液对性能的要求也在逐年提高，针对高温、高压、高含盐度、含硫化氢等极端环境，人们不断开发新型的钻井液。

其中，无黏土相羟基酸盐钻井液由于具有稳定性强、抗污染、不伤害地层等优点而被广泛研究和应用。

制备工艺:无黏土相羟基酸盐钻井液是以羟基酸盐作为基础油和乳化剂配制而成的。

其中，羟基酸盐作为钻井液的基础油，具有温度稳定性好、压缩性弱的优点，从而保证了钻井过程中的润滑和冷却效果。

乳化剂则可以使得羟基酸盐与水混合起来，形成微小的液滴，使得钻井液可以混合更多的水，提高其稳定性。

性能:无黏土相羟基酸盐钻井液在高温、高压等极端工况下，具有优良的稳定性和抗污染性，不会使得岩层受到损伤。

同时，该钻井液能够有效地减少回收液中钻屑的量，提高了钻井的质量和速度。

但是，由于其乳化机理复杂，制备工艺也相对较为复杂，同时其余代表高温、高压条件的钻井剂相比，其效果还有一定的改进空间。

结论:无黏土相羟基酸盐钻井液具有许多优秀的性能，但是仍然需要在制备工艺、性能等方面进行更进一步的研究和优化。

未来在钻井液的研究领域中，该类液体有望得到广泛的应用。

制备工艺是无黏土相羟基酸盐钻井液的关键环节。

钻井液在高温、高压环境下需要具有良好的稳定性和抗污染性。

羟基酸盐作为基础油的选择，通过其相比其他基础油具有更好的温度稳定性和压缩性弱的特点，可以保证钻井过程中润滑和冷却的效果。

在乳化剂方面的选择对于钻井液的乳化效果具有重要影响。

为了实现有意义的乳化效果，需要选择合适的配方和适宜的乳化机制。

复合盐钻井液体系提速提效钻井技术作者：王劲松来源：《科学与财富》2018年第26期摘要：自石油勘探开发工业形成以来，提高钻井速度一直是钻井施工中亘古不变的主题。

有研究资料表明，钻井速度提高一倍，钻井费用将减少50%。

近年来，胜利工程公司大力推广复合盐钻井液体系，该体系具有强抑制特点，解决了大部分区块的井壁失稳难题，但针对该体系的提速提效技术的研究，仍是空白。

本文通过对复合盐钻井液中亚微米颗粒的含量、瞬时滤失量的大小进行研究，寻找合理的无机盐加量，并进行了现场试验，取得了良好的提速效果。

关键词：复合盐钻井液提速亚微米颗粒瞬时滤失量一、复合盐钻井液的提速优势复合盐钻井液体系依靠各种无机盐提高钻井液的抑制能力，通过压缩扩散双电层度，能有效抑制地层造浆，使固相维持在较大的粒径范围，有明显的提速优势。

复具有更为良好的流动性。

固相颗粒的水化膜被压缩，自由水含量增加，固相颗粒间、固相颗粒与液相间的摩擦得到大幅度降低，流动性大幅提高。

由于复其强抑制能力，以及K+的晶格固定作用，自由水难以进入晶层，从而提高了地层稳定性。

同时减少了井下复杂情况的发生，使钻井周期大幅降低。

复合盐钻井液的瞬时滤失量较高，能大幅提高机械钻速。

二、复合盐钻井液提速配方优化2.1含盐量对亚微米颗粒含量的影响利用SALD-1100激光粒度仪测定不同盐含量中钻井液中固相颗粒的粒度分布。

使用淡水钻井液快速钻进基浆，加入不同含量的NaCl、KCl，并测定钻井液中的固相分布情况。

2.2含盐量对瞬时滤失量的影响从保证钻井液具有较高的瞬时滤失量以提高机械钻速的角度出发，设计以下实验：取不同含盐量的钻井液，使用LV-CMC分别将钻井液API滤失量调整至4ml，并依据公式：V30min=2（V7.5min-Vsp）+Vsp计算钻井液的瞬时滤失量，计算数据如表1所示。

2.3实验数据分析由实验数据可知，增加无机盐的含量，可满足控制亚微米颗粒含量的要求。

当NaCl超过4%、KCl超过8%后，亚微米颗粒含量降低速率明显降低。