正电性钻井液研究论.ppt

正电性钻井液完井液体系研究与应用汇报人：于培志,2003年11月,中国石化石油勘探开发研究院,一、前言二、钻井液电性的转化三、正电性钻井液配方研究四、现场实验五、结论,主要汇报内容,1.目前，常用的钻井液体系主要是胶体粒子带负电胶体体系；2.目前常用钻井液体系存在井壁稳定和钻井液体系稳定之间的矛盾；3.钻井液体系电性是影响井壁稳定和钻井液体系稳定的根本原因；4.正电性钻井液的基本概念。,一、前言（钻井液胶体稳定性特征）,4.正电性钻井液的基本概念,所谓正电性钻井液是在正电动电位条件下分散的胶体体系。正电性钻井液体系研究属于世界前沿科学技术，是今后钻井液完井液技术发展的方向。,1、钻井液电性的测定方法（1）电泳仪测定测定（2）Zeta电位仪测定钻井液电性高低的方法，是将被测试的钻井液用蒸馏水冲稀，用电泳仪测定这种冲稀分散体系中小聚集体的电泳，进而计算出钻井液体系的电位；或用Zeta电位仪直接测定出体系的电位。,二、钻井液电性的转化,中石化石油勘探开究院,（1）无机正电胶MMH的处理正电胶与粘土颗粒所形成的复合体对铝离子有特性的吸附作用，也就是说，正电胶与粘土颗粒所形成的复合体能与Al3+结合而任意改变体系的电性。在正电性钻井液体系中，随Al3+浓度的增加，电位升高，粘度和滤失量全部降低，实验结果见表1。,2、钻井液实现正电的几种方法,中石化石油勘探开究院,（1）无机正电胶MMH的处理,表1AlCl3对正电胶钻井液性能的影响,中石化石油勘探开究院,（1）无机正电胶MMH的处理,用MMH配制正电性钻井液体系的方法：用MMH胶液为主剂，直接配制无固相正电钻井液体系；采用劣质粘土、MMH配浆，在地层不含大量蒙皂石的前提下，即可保证钻井液体系的正电性；采用钠膨润土、非离子聚合物、MMH配浆，同时加入具有特性吸附的高价阳离子，可使钻井液体系转化为正电体系。,中石化石油勘探开究院,（2）有机正电胶BPS的处理,以钙膨润土、BPS有机黑色正电胶等为主剂配制出的正电钻井液体系，通过静电引力使阳离子基团牢固地吸附在粘土颗粒表面的晶层间，改变粘土颗粒表面电荷性质，从而实现正电性转化，转化过程与MMH相似。,中石化石油勘探开究院,（3）电解质的处理,图1电解质对粘土颗粒电位的影响,在钻井液中加入电解质，扩散双电层受到压缩，双电层厚度变薄，电位随之发生变化，引起钻井液电性反转（见图1）。,中石化石油勘探开究院,（4）有机阳离子型聚合物的处理,在有机阳离子型聚合物浓度超过临界胶束浓度时，在粘土颗粒表面形成多层吸附之后，体系可转变为正电体系。,中石化石油勘探开究院,（5）非离子型聚合物的处理,经非离子型聚合物的预处理之后，再添加正电性处理剂，可转变为正电体系。常用的非离子型聚合物有聚乙烯醇（PVA）、聚乙醇、HEC等。,中石化石油勘探开究院,三、正电性钻井液配方研究,1钻井液处理剂的电性评价,中石化石油勘探开究院,三、正电性钻井液配方研究,1钻井液处理剂的电性评价,中石化石油勘探开究院,2、正电性处理剂对钻井液电性的影响,BPS黑色正电胶加量对钠膨润土浆、钙膨润土浆、配浆剂浆电性的影响见表3，4，5。,表3BPS加量对钠膨润土浆性能的影响,中石化石油勘探开究院,2、正电性处理剂对钻井液电性的影响,表4BPS加量对钙膨润土浆电性的影响,中石化石油勘探开究院,2、正电性处理剂对钻井液电性的影响,表5BPS加量对配浆剂电性的影响,中石化石油勘探开究院,3正电性钻井液处理剂,配套完善的正电性钻井液体系应包括以下材料：（1）正电性钻井液配浆剂（增粘剂）；（2）阳离子型降滤失剂；（3）阳离子润滑防塌剂；（4）正电性增强剂；（5）阳离子聚合物；（6）加重剂。,中石化石油勘探开究院,3正电性钻井液处理剂,正电性钻井液与常规钻井液除带电性差异外，处理方法也有较大差别，前者不用降粘剂（粘土不分散），施工中钻井液粘度不升高，而后者，由于粘土的分散，钻井液粘度升高，须要加入大量降粘剂和水。在正电性钻井液中，一般选用重晶石为加重剂；一般选用AlCl3或FeCl3为正电性增强剂；阳离子处理剂一般选用阳离子聚丙烯酰胺、正电胶MMH、BPS黑色正电胶等。,中石化石油勘探开究院,4、正电性钻井液配方的优选,表6正电性钻井液完井液体系的基本组成,中石化石油勘探开究院,4、正电性钻井液配方的优选,表7正电性钻井液体系性能,中石化石油勘探开究院,4、正电性钻井液配方的优选,（1）抗钻屑污染试验,表8正电性钻井液抗泥页岩污染试验,中石化石油勘探开究院,4、正电性钻井液配方的优选,（2）抗NaCI污染试验,表9正电性钻井液抗NaCI污染试验,中石化石油勘探开究院,4、正电性钻井液配方的优选,（3）抗CaCI2污染试验,表10正电性钻井液抗CaCI2污染试验,中石化石油勘探开究院,4、正电性钻井液配方的优选,（4）抗高温试验,表11正电性钻井液抗温试验,中石化石油勘探开究院,4、正电性钻井液配方的优选,（5）不同钻井液体系电位测试：,表12钻井液体系电位测试,中石化石油勘探开究院,4、正电性钻井液配方的优选,（6）正电性钻井液抗钙土污染实验,表9正电性钻井液抗钙土污染实验,中石化石油勘探开究院,4、正电性钻井液配方的优选,（7）渗透率恢复值评价试验,使用正电性钻井液完井液渗透率恢复值为79.4%，正电胶钻井液的岩心渗透率恢复值为77.6%，而使用聚合物钻井液的岩心渗透率恢复值为54.9%。同时利用岩心切割方法来估计钻井液侵入深度，结果也表明正电性钻井液完井液的侵入深度较小。,正电性钻井液体系先后在纯26-35井、梁212-17井、高12-36井、草20-平19井等十六口井进行现场试验，见到较好的经济、技术效益。试验证明使用正电性钻井液体系后钻井速度快、建井周期短、经济效益好、完井作业顺利、保护油气层效果好。,四、现场实验,中石化石油勘探开究院,1、正电性钻井液在纯26-35井的应用,（1）钻井施工概况纯26-35井是济阳凹陷东营凹纯化-草桥断鼻带纯化鼻状构造纯26断块，设计井深2750米，完钻层位孔店组，开发孔店油层。,中石化石油勘探开究院,1、正电性钻井液在纯26-35井的应用,（2）主要技术难点,沙河街易塌孔店上部软石膏层孔店组紫红色混岩水化膨胀严重，完井电测遇阻问题。,中石化石油勘探开究院,1、正电性钻井液在纯26-35井的应用,（3）施工效果对比井径扩大率：,中石化石油勘探开究院,1、正电性钻井液在纯26-35井的应用,（3）施工效果对比,建井周期：,中石化石油勘探开究院,1、正电性钻井液在纯26-35井的应用,（3）施工效果对比,机械钻速；,中石化石油勘探开究院,2、正电性钻井液在梁212-17井的应用,（1）钻井施工概况梁212-17井是纯梁采油厂的一口生产井，设计井深2360米，完钻层位是沙三段，油层在沙二、三段。,中石化石油勘探开究院,2、正电性钻井液在梁212-17井的应用,（2）钻井液技术措施,钻至1580米改为小循环，转化钻井液体系；加入正电性降失水剂、正电胶等转化为正电性泥浆，同时加入防塌剂，电性增强剂等；失水降至20ml，泥浆密度1.16克/cm3，粘度35s，PV10mPa.s，YP2.5Pa，G2/4Pa。随后在钻进中加大正电性降失水剂的用量，保证泥浆体系的正电性。,中石化石油勘探开究院,2、正电性钻井液在梁212-17井的应用,（3）钻井施工效果,从井内返出的岩屑来看，岩屑基本不分散，棱角分明。井径扩大率平均为5%，与同地区井相比，井径扩大率降低3倍，钻井速度提高45%，节省钻头50%。梁212-17井是该地区钻井速度最快、建井周期最短、经济效益最好、完井作业最顺利的一口试验井。,中石化石油勘探开究院,3、正电性钻井液在LG101-2井的应用,（1）钻井工程概况,塔里木油田轮古地区二开裸眼井段长，具有大段易水化分散、造浆严重的泥岩地层；钻进速度快，环空岩屑浓度高，泥浆性能不易控制；进入三叠系和石炭系，存在严重易坍塌掉块的泥页岩层段；井底温度高，对钻井液的各项性能提出了很高的要求。,中石化石油勘探开究院,3、正电性钻井液在LG101-2井的应用,（2）钻井施工效果,该井仅用25天顺利钻进至5435.26m,创该地区钻井速度新记录。6月21日至23日进行常规及放射性测井，电测顺利。6月24日至25日，177.8mm套管顺利下至5434.19米，开泵、固井顺利。,中石化石油勘探开究院,四、结论及认识,1、常用处理剂大部分不能应用于正电性钻井液体系；改性后的正电性处理剂可配制出呈正电性的钻井液体系；2、正电性钻井液不仅具有良好的流变性，体系的API滤失量也能够控制，固相含量低，流变性可以通过增粘剂、流型调节剂进行调节；3、具有较强的抗温稳定性，可