不渗透钻井液技术研究.doc

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不渗透钻井液技术研究于永新1樊松林1代礼杨1黄达全2(1大港油田集团钻采工艺研究院2大港油田集团钻井公司泥浆分公司)摘要:不渗透钻井液是通过在常规钻井液中添加不渗透材料实现对钻井液中固相和液相渗入地层的控制,通过砂床实验证明形成的不渗透层能够有效的提高弱胶结地层的承压能力,针对漏失地层同时具有较好的防漏堵漏能力,材料本身具有一定的酸溶性.应用在储层也可以起到有效的保护产层的作用,通过和几种钻井液的配伍性实验表明不渗透材料具有较好的相容性,对原浆的流变性能影响很小,适用范围较广泛,在实验方法上也进行了初步探讨.关键词:钻井液无侵害砂床试验无渗透防止地层伤害不渗透钻井液技术是近年来国外在钻井液领域的一大突破,有些文献也称为无渗透,超低渗透或无损害钻井液技术.美国得威公司用4000万美金从美国环保钻井技术公司独家买断该项钻井液完井液技术向市场推广和销售.在美国,阿根廷,印度尼西亚,墨西哥等得到广泛应用并取得良好防止井壁坍塌与保护储层效果.由于其在油层保护,井壁稳定和环保等方面的优势国外在环保要求苛刻的海洋钻井中有逐渐替代油基钻井液的趋势.该项技术的核心是一系列的不渗透材料的研制和开发,技术的评价不是采用常规的API失水和HTHP失水,采用更接近真实的砂床漏失仪进行常压的测试.但是由于国内对该项技术研究起步较晚,机理的认识不足,目前还没有形成一套较为科学,完善的评价方法.本文对不渗透钻井液的渗滤性能,配伍性能,材料特性和评价方法进行初步的探讨.1不渗透钻井液的评价方法目前评价不渗透钻井液渗滤性能的方法主要有API滤失仪,砂床滤失仪,注射器和试管测试法,这里主要介绍我们室内实验采用的砂床滤失仪测试方法.中压砂床滤失仪测试方法通过借鉴国外同类型产品的设计,国内也研制出可视性砂床滤失仪,见下图1.实验方法:①连接好管线和气源;②根据实验要求将一定量不同粒径的砂子装入钻井液杯至350ml刻度线;③倒入钻井液至钻井液杯上(0mL)刻度线;④将钻井液杯稳定放在支架上旋紧上密封筒盖;⑤出液口放好带刻度量筒;⑥打开气源施加0.69MPa压力;⑦记录30min滤失量和上液面的下降高度.高温高压砂床滤失评价方法①将钻井液按一定温度进行老化16小时;②采用水泥浆高温高压失水仪浆杯(高度约28cm),下部为防止砂子堵塞滤失孔垫上不锈钢筛网,上面充满一定数量的砂子(约占总体积的三分之一;③按照测量高温高压滤失仪步骤安装好实验装置;④加压至一定压力;⑤打开进气阀杆计时,记录30分钟的滤失量.见图2.不渗透钻井液的室内评价2.1室内对几种钻井液的评价实验用泥浆类型1#:室内配制无固相KCl聚合物钻井液2#:1#浆+2%不渗透剂3#:大港家H2分支井无固相KCl不渗透聚合物钻井液4#:室内配制无固相聚合物钻井液5#:4#浆+2%不渗透剂6#:大港港浅10-3井聚合物钻井液7#:6#浆+2%不渗透剂不渗透材料对钻井液性能的影响评价实验结果见表1.表1几种钻井液性能试验结果流变性能API失水cm3配方Φ600Φ300Φ100Φ6Φ31#4527202.527.42#4626202.527.33#5332233.62.64.64#5736173.52.52.55#5637183.52.52.66#764523645.67#784625645.4从表1看出不渗透材料对钻井液的流变性能几乎没有影响,材料易于混入,和钻井液配伍性较好,对API失水量没有改善.2.2利用可视性砂床滤失仪对几种钻井液进行砂床滤失实验,结果见表2.表2几种钻井液砂床滤失实验结果配方浸入量cm3侵入深度cm1#全失全侵2#86.410.53#52.49.34#全失全侵5#59.47.56#全失全侵7#354.8通过以上的实验可以看出不渗透材料的加入有利于降低砂床侵入量,膨润土浆加入不渗透材料后侵入量的降低幅度较大,说明固相成分的加入有助于不渗透层的形成,实验过程中观察到不渗透钻井液形成良好的封堵都在2-3秒之间,能够快速形成不渗透层,侵入量不是时间平方根的函数,这一特性更有利于对疏松岩层的快速封堵和保持井壁稳定.2.3材料