中石油钻石院 高性能胺基钻井液技术ppt课件

1、中石油钻井院中石油钻井院高性能胺基钻井液技术高性能胺基钻井液技术技术交流与汇报技术交流与汇报中石油钻井院中石油钻井院中石油钻井院中石油钻井院l井壁坍塌井壁坍塌l井径扩大井径扩大l卡钻卡钻l扭矩及阻力增大扭矩及阻力增大一、研究背景一、研究背景井壁失稳造成的井径扩大井壁失稳造成的井径扩大 钻井过程中泥页岩地层常出现：钻井过程中泥页岩地层常出现：l油基钻井液成本高，污染大）油基钻井液成本高，污染大）l强抑制性的水基钻井液强抑制性的水基钻井液有效解决方法：有效解决方法： 世界范围内所钻地层中超过世界范围内所钻地层中超过90%90%为泥页岩地层，钻井过程为泥页岩地层，钻井过程中约中约75%75%的工程问

2、题与泥页岩有关。的工程问题与泥页岩有关。中石油钻井院中石油钻井院l抑制性能不理想抑制性能不理想l易水解，稳定性差易水解，稳定性差N+RRRRCOOHNHNNHHOOCCOOH两亲性聚胺酸两亲性聚胺酸 NH2NH2CH2CHCH3CH3CH3CH2NOCl+-.l与其它处理剂配伍性差与其它处理剂配伍性差l生物毒性大，受环保限制生物毒性大，受环保限制季铵盐季铵盐烷基二胺类已二胺）烷基二胺类已二胺） 小阳离子小阳离子 缺乏：缺乏： 铵盐或胺类化合物作为泥页岩抑制剂的研究由来已久：铵盐或胺类化合物作为泥页岩抑制剂的研究由来已久：一、研究背景一、研究背景中石油钻井院中石油钻井院中石油钻井院中石油钻井院所

3、设计的胺类抑制剂的分子结构特征：所设计的胺类抑制剂的分子结构特征：二、胺基抑制剂研制二、胺基抑制剂研制分子结构设计分子结构设计中石油钻井院中石油钻井院u新型胺类抑制剂的合成优选催化胺化法的工艺路线新型胺类抑制剂的合成优选催化胺化法的工艺路线 缺陷：设备要求高，安全生产要求高缺陷：设备要求高，安全生产要求高胺基抑制剂胺基抑制剂SIATSIAT的合成的合成二、胺基抑制剂研制二、胺基抑制剂研制中石油钻井院中石油钻井院胺基抑制剂胺基抑制剂SIAT的生产工艺流程：的生产工艺流程：二、胺基抑制剂研制二、胺基抑制剂研制中石油钻井院中石油钻井院胺基抑制剂胺基抑制剂-SIAT中试产品：中试产品：二、胺基抑制剂研

4、制二、胺基抑制剂研制中石油钻井院中石油钻井院IRIR分析：分析：u 两者两者IRIR谱图形状相似，均分别在波数谱图形状相似，均分别在波数33603360、29702970、28752875、15801580、14561456、11071107、920920、860860、833833及及443cm-1443cm-1附近出现特征吸收峰附近出现特征吸收峰 二、胺基抑制剂研制二、胺基抑制剂研制中石油钻井院中石油钻井院ESI-MSESI-MS分析分析有机化合物或聚合物的分子量分析分析有机化合物或聚合物的分子量 ）：）：uSIATSIAT与与UltraHibUltraHib的的ESI-MSESI-MS图

5、中都出现了图中都出现了m/zm/z分别为分别为249249、307307、365365、423423、481481的主峰，依次相差的主峰，依次相差5858，说明两者均属于混合物，由聚合度不同、，说明两者均属于混合物，由聚合度不同、结构单元相同的低聚物组成，且聚合物的最大分子量不超过结构单元相同的低聚物组成，且聚合物的最大分子量不超过10001000。二、胺基抑制剂研制二、胺基抑制剂研制中石油钻井院中石油钻井院GC/MSGC/MS分析：分析：u两种化合物的气相色谱图基本一致，出峰的两种化合物的气相色谱图基本一致，出峰的保留时间及峰形都非常相近。保留时间及峰形都非常相近。二、胺基抑制剂研制二、胺基

6、抑制剂研制中石油钻井院中石油钻井院u两种化合物的两种化合物的GC/MSGC/MS谱图基本一致，谱图基本一致，GCGC中出峰的保留时间及峰形相同，中出峰的保留时间及峰形相同，且且EI-MSEI-MS中的碎片峰也相同，均出现了脂肪胺类化合物的系列特征碎片离中的碎片峰也相同，均出现了脂肪胺类化合物的系列特征碎片离子子m/z 30m/z 30、4444、5858。二、胺基抑制剂研制二、胺基抑制剂研制中石油钻井院中石油钻井院二、胺基抑制剂研制二、胺基抑制剂研制中石油钻井院中石油钻井院中石油钻井院中石油钻井院三、胺基抑制剂性能评价三、胺基抑制剂性能评价1 1、SIATSIAT对膨润土抑制性能评价对膨润土抑

7、制性能评价中石油钻井院中石油钻井院膨润土添加量与膨润土添加量与600600的关系图的关系图 膨润土添加量与膨润土添加量与3 3的关系图的关系图 膨润土添加量与静切力膨润土添加量与静切力G10G10的关系的关系图图 膨润土添加量与膨润土添加量与AVAV的关系图的关系图 三、胺基抑制剂性能评价三、胺基抑制剂性能评价中石油钻井院中石油钻井院采用玉门油田长采用玉门油田长-301-301井的同一批钻屑进行钻屑回收率试验。井的同一批钻屑进行钻屑回收率试验。2 2、SIATSIAT对泥页岩钻屑抑制性评价对泥页岩钻屑抑制性评价三、胺基抑制剂性能评价三、胺基抑制剂性能评价中石油钻井院中石油钻井院3 3、SIAT

8、SIAT配伍性能评价配伍性能评价三、胺基抑制剂性能评价三、胺基抑制剂性能评价中石油钻井院中石油钻井院三、胺基抑制剂性能评价三、胺基抑制剂性能评价中石油钻井院中石油钻井院中石油钻井院中石油钻井院胺基抑制剂胺基抑制剂SIAT的抑制机理表现在：的抑制机理表现在：四、抑制作用机理分析四、抑制作用机理分析中石油钻井院中石油钻井院四、抑制作用机理分析四、抑制作用机理分析中石油钻井院中石油钻井院中石油钻井院中石油钻井院l通过添加通过添加SIATSIAT，优化设计出了无粘土的高性能胺基钻，优化设计出了无粘土的高性能胺基钻井液体系。井液体系。l体系的配方组成为：体系的配方组成为：2%2%5%KCl+1%5%KC

9、l+1%2%SIAT+2%SIAT+l0.5%CHM+1%PAC-LV+0.3%0.5%CHM+1%PAC-LV+0.3%0.5%XC+1%0.5%XC+1%润滑剂，并用重润滑剂，并用重晶石加重晶石加重, ,密度范围：密度范围：1.11.11.4g/cm31.4g/cm3。 五、高性能胺基钻井液体系优化五、高性能胺基钻井液体系优化体系优化：体系优化：中石油钻井院中石油钻井院中石油钻井院中石油钻井院六、钻井液体系性能对比评价六、钻井液体系性能对比评价流变性能评价：流变性能评价：对比评价高性能胺基钻井液体系与油田现场对比评价高性能胺基钻井液体系与油田现场用钻井液体系的流变性能。油田现场用钻井液用钻

10、井液体系的流变性能。油田现场用钻井液体系包括：体系包括：UltraDrillUltraDrill钻井液、聚磺钻井液、钻井液、聚磺钻井液、钾铵钻井液、盐水聚合物钻井液及油基钻井液。钾铵钻井液、盐水聚合物钻井液及油基钻井液。中石油钻井院中石油钻井院钻井液类型钻井液类型配配 方方密度密度(g/cm(g/cm3 3) )所使用井所使用井高性能胺基高性能胺基钻井液钻井液2%KCl+1%SIAT+0.5%CHM+1%PAC-LV+0.5%XC+1%2%KCl+1%SIAT+0.5%CHM+1%PAC-LV+0.5%XC+1%润滑剂润滑剂+ +重晶石重晶石1.151.15UltraDrillUltraDri

11、ll钻井液钻井液5%KCl+2%UltraHib+0.5%UltraCap+1%PAC-5%KCl+2%UltraHib+0.5%UltraCap+1%PAC-LV+0.5%MC-Vis+1%UltraFree+LV+0.5%MC-Vis+1%UltraFree+重晶石重晶石1.151.15大港埕海、冀东南堡、大港埕海、冀东南堡、海洋等海洋等聚磺钻井液聚磺钻井液I I4%4%土粉土粉+0.3%Na+0.3%Na2 2COCO3 3+0.4%KPAM+0.5-+0.4%KPAM+0.5-1%NaHPAN+0.5%CMC1%NaHPAN+0.5%CMC+0.5%LY-102+3%QCX+2%+0.

12、5%LY-102+3%QCX+2%白沥青白沥青+0.5%DF-1+1.5-+0.5%DF-1+1.5-2%SPNH+2%QCX+0.5%DF-1+1.5-2%LY-1022%SPNH+2%QCX+0.5%DF-1+1.5-2%LY-102低荧光沥青低荧光沥青1.12-1.12-1.151.15吐哈油田条吐哈油田条13131515井、井、马马29293838井井聚磺钻井液聚磺钻井液IIII4%4%坂土浆坂土浆+0.6%SP-8+0.6%SP-85%KCl+0.2%NaOH+0.5%PMHA-5%KCl+0.2%NaOH+0.5%PMHA-2+0.5%NPAN+2%KR-n+3%SMP-12+0.

13、5%NPAN+2%KR-n+3%SMP-1（粉）（粉）+1%SPNH+2%+1%SPNH+2%磺化磺化沥青粉沥青粉+0.2%XY-27+2%QCX-1+1%WC-1+1.5%+0.2%XY-27+2%QCX-1+1%WC-1+1.5%油溶性暂油溶性暂堵剂堵剂+1%+1%润滑剂润滑剂+0.2%ABSN+0.2%CaO+0.2%ABSN+0.2%CaO1.111.11克拉玛依油田克拉玛依油田钾铵基钻井液钾铵基钻井液清水清水+0.2+0.20.3%Na0.3%Na2 2COCO3 3+0.1+0.10.2%NaOH+30.2%NaOH+34%4%钠土钠土0.30.30.50.5K-PAMK-PAM0

14、.50.51 1NH4-PANNH4-PAN1.51.52 2防防塌剂塌剂1 12%SMP+12%SMP+12%SPNH+22%SPNH+23%3%超细钙超细钙1.20-1.20-1.251.25中石化大牛地中石化大牛地D61-9D61-9、DP16DP16井、井、DP8DP8井井盐水聚合物盐水聚合物清水清水+0.2+0.20.3%Na0.3%Na2 2COCO3 3+0.1+0.10.2%NaOH+30.2%NaOH+34%4%钠土钠土+ + 0.2%PMHA-2+0.3%NPAN-2+0.2%DFT-1+2%KJ-0.2%PMHA-2+0.3%NPAN-2+0.2%DFT-1+2%KJ-1

15、+3%KCl+3%FMP-HW1+3%KCl+3%FMP-HW1.201.20冀东油田冀东油田NP23-X2215NP23-X2215、NP23-X2220NP23-X2220等四十口等四十口井井不同钻井液体系的配方组成不同钻井液体系的配方组成六、钻井液体系性能对比评价六、钻井液体系性能对比评价中石油钻井院中石油钻井院钻井液体系钻井液体系600/600/3003006/6/33AVAVmPa.smPa.sPVPVmPa.smPa.sYPYPIb/100ftIb/100ft2 2GelGelPaPaAPIAPI高性能胺基钻井液高性能胺基钻井液72/5572/5512/1012/103636171

16、719195.5/7.5.5/7.5 54.44.4UltraDrillUltraDrill钻井液钻井液86/6786/6717/1417/144343191924248/108/105 5聚磺钻井液聚磺钻井液IIII19/11 19/11 1/01/09.59.58 81.5 1.5 1.5/8 1.5/8 4.44.4盐水聚合物盐水聚合物26/1526/151/01/0131311112 20.25/ 0.25/ 5.55.5聚磺钻井液聚磺钻井液I I101/61101/617/57/550.550.5404010.510.51.5/111.5/11钾铵钻井液钾铵钻井液12/712/71/

17、0.51/0.56 65 51 10/4.50/4.5l测试结果表明，高性能胺基钻井液体系测试结果表明，高性能胺基钻井液体系1.15g/cm31.15g/cm3具具有良好的流变性能，其有良好的流变性能，其APIAPI滤失量也能控制在较小的数值。滤失量也能控制在较小的数值。六、钻井液体系性能对比评价六、钻井液体系性能对比评价中石油钻井院中石油钻井院l评价方法：钻屑回收率试验。评价方法：钻屑回收率试验。l一次回收率：于一次回收率：于100100下热滚下热滚16h16h，用，用4040目标准筛回收，目标准筛回收，烘干后称重；烘干后称重；l二次回收率：将二次回收率：将4040目回收烘干的钻屑分别加入清

18、水中，目回收烘干的钻屑分别加入清水中，同样于同样于100100下热滚下热滚16h16h，用，用4040目标准筛回收，烘干后目标准筛回收，烘干后称重。称重。l钻屑样品：克拉玛依油田同一批泥页岩钻屑钻屑样品：克拉玛依油田同一批泥页岩钻屑l评价体系：清水、高性能胺基钻井液、聚磺钻井液评价体系：清水、高性能胺基钻井液、聚磺钻井液I I、聚磺钻井液聚磺钻井液IIII、盐水聚合物钻井液、钾铵钻井液及油、盐水聚合物钻井液、钾铵钻井液及油基钻井液基钻井液抑制性能对比：抑制性能对比：六、钻井液体系性能对比评价六、钻井液体系性能对比评价中石油钻井院中石油钻井院不同泥浆体系的一次回收率结果克拉玛依泥页岩钻屑）不同泥

19、浆体系的一次回收率结果克拉玛依泥页岩钻屑）l钻屑在清水中的一次回收率仅为钻屑在清水中的一次回收率仅为0.83%0.83%，很容易在清水中水化分散；，很容易在清水中水化分散；现场水基泥浆的一次回收率均低于现场水基泥浆的一次回收率均低于60%60%。六、钻井液体系性能对比评价六、钻井液体系性能对比评价中石油钻井院中石油钻井院不同泥浆体系的二次回收率结果克拉玛依泥页岩钻屑）不同泥浆体系的二次回收率结果克拉玛依泥页岩钻屑）l高性能胺基钻井液的一次回收率高达高性能胺基钻井液的一次回收率高达95.7%95.7%，其回收烘干的钻屑，其回收烘干的钻屑在清水中的二次回收率也高达在清水中的二次回收率也高达76.6

20、%76.6%，远高于其余现场泥浆包括油，远高于其余现场泥浆包括油基泥浆的二次回收率。基泥浆的二次回收率。 六、钻井液体系性能对比评价六、钻井液体系性能对比评价中石油钻井院中石油钻井院回收钻屑烘干后的外观形貌泥浆体系中一次回收）回收钻屑烘干后的外观形貌泥浆体系中一次回收）六、钻井液体系性能对比评价六、钻井液体系性能对比评价中石油钻井院中石油钻井院回收钻屑烘干后的外观形貌清水二次回收）回收钻屑烘干后的外观形貌清水二次回收）六、钻井液体系性能对比评价六、钻井液体系性能对比评价中石油钻井院中石油钻井院六、钻井液体系性能对比评价六、钻井液体系性能对比评价西部钻探钻井流体分析化验中心检测对比分析：西部钻探

21、钻井流体分析化验中心检测对比分析：钻井液体系的密度均为钻井液体系的密度均为1.30g/cm31.30g/cm3，具体组成为：，具体组成为： 配方配方1 1：4%4%坂土浆坂土浆+0.6%SP-8+5%KCl+0.2%NaOH+0.5%PMHA-+0.6%SP-8+5%KCl+0.2%NaOH+0.5%PMHA-2+0.5%NPAN+3%KR-n+3%SMP-1+1%SPNH+0.2%CaO+2%SDH+2%QCX-2+0.5%NPAN+3%KR-n+3%SMP-1+1%SPNH+0.2%CaO+2%SDH+2%QCX-1+1%WC-1+1.5%KZD-2+1+1%WC-1+1.5%KZD-2+

22、重晶石重晶石 配方配方2 2：4%4%坂土浆坂土浆+2 % RSTF +7%KC l+0.3%FA367 +0.5%XY-+2 % RSTF +7%KC l+0.3%FA367 +0.5%XY-27+5%PHT + 2%TX+1%KOH+ 0.3%CaO+0.5%CMC(LV)+ 2%QCX-27+5%PHT + 2%TX+1%KOH+ 0.3%CaO+0.5%CMC(LV)+ 2%QCX-1+1%WC-1 +1+1%WC-1 +重晶石重晶石 配方配方3 3：4%4%坂土浆坂土浆+0.5%NaOH+1.2%Redul+10%KCl+0.2%IND-+0.5%NaOH+1.2%Redul+10%

23、KCl+0.2%IND-10+1%NPAN+7%PHT+3%KR-n+2%SMP-2+2%SPNH+20%OS100+2%QCX-10+1%NPAN+7%PHT+3%KR-n+2%SMP-2+2%SPNH+20%OS100+2%QCX-1+1%WC-1+1%RH101+1+1%WC-1+1%RH101+重晶石重晶石 配方配方4 4：4%4%坂土浆坂土浆+1%NaOH+2%RSTF+8%KCl+0.3%FA367+0.6%XY-+1%NaOH+2%RSTF+8%KCl+0.3%FA367+0.6%XY-27+8%PHT+1%CSW-1+3%TX0.3%CaO+0.5%CMC(LV)+0.4%MF

24、G+3%KR-27+8%PHT+1%CSW-1+3%TX0.3%CaO+0.5%CMC(LV)+0.4%MFG+3%KR-n+25%OS100 +n+25%OS100 +重晶石重晶石 配方配方5 5：5%KCL+2%SIAT+0.3%FA367+1.0%AP220-1+0.3%XC+1%RH-5%KCL+2%SIAT+0.3%FA367+1.0%AP220-1+0.3%XC+1%RH-3D+3D+重晶石重晶石中石油钻井院中石油钻井院体系体系组成组成600600/30/300 06/6/33FVFVs sAVAVmPa.smPa.sPVPVmPamPa.s.sYPYPpapaGelGelPaPa

25、pHpHAPIAPIHTHPHTHPmL(120)mL(120)一次一次/ /二次二次回收率，回收率，% %配方配方1 165/3465/341/11/157.457.432.532.531311.41.41/31/310.710.77 7484892.9/85.592.9/85.5配方配方2 281/4281/422/12/158.658.640.540.539391.41.41.5/81.5/810.210.27.27.2464677.6/7277.6/72配方配方3 3124/7124/71 13/23/292.692.6626253538.68.61/21/29.69.62 21111

26、82/59.982/59.9配方配方4 463/3363/332/12/157.457.431.531.530301.41.40.5/30.5/310.610.63.23.2151577.1/60.777.1/60.7配方配方5 5107/7107/76 610/710/7626253.5313121.621.64/54/510.210.24.44.4202099.2/98.599.2/98.5六、钻井液体系性能对比评价六、钻井液体系性能对比评价五种钻井液体系常温下的性能参数五种钻井液体系常温下的性能参数中石油钻井院中石油钻井院体系体系组成组成600600/30/300 06/6/33FVFV

27、s sAVAVmPa.smPa.sPVPVmPamPa.s.sYPYPpapaGelGelPaPapHpHAPIAPIHTHPHTHPmL(120)mL(120)配方配方1 146/2446/241/11/150.350.3232322221 11.5/21.5/210.710.76 61919配方配方2 250/2650/261/11/155.355.3252524241 11/11/110.610.67.27.22323配方配方3 3111/6111/62 23/23/283.583.555.555.549496.26.21/21/29.69.61 11010配方配方4 461/3161/312/12/153.453.430.530.530300.50.51/31/310.610.63.43.41414配方配方5 5105/7105/76 614/1014/1083.283.252.552.5292922.622.66/7.56/7.510.210.24.84.81313六、钻井液体