第8章几种新型钻井液完井液体系及适应性选择20100401

1、第八章第八章 几种新型钻井液完井液几种新型钻井液完井液 体系及适应性选择体系及适应性选择 蒋官澄蒋官澄 教授教授 2010.3.15 目目 录录 一、几种新型钻井液体系简介一、几种新型钻井液体系简介 二、钻井液体系适应性的技术评价和经济评价二、钻井液体系适应性的技术评价和经济评价 三、保护油气层钻井完井液体系研究三、保护油气层钻井完井液体系研究 一、几种新型钻井液体系简介一、几种新型钻井液体系简介 1、正电聚醇钻井液体系、正电聚醇钻井液体系 作用机理：作用机理： 浊点效应浊点效应 电性力的吸附电性力的吸附 物理和化学吸附物理和化学吸附 降低粘土颗粒表面的降低粘土颗粒表面的电位电位 组组 分：分

2、： 正电聚醇、絮凝剂HF-PS、抗盐降滤失剂、WZD-等组成 优优 点点 由天然材料改性而成，能够在天然环境中自动降解而失去化学特性，生 物毒性远远低于国家海洋排放标准。 （1）吸附量及吸附强度的测定结果 处理剂处理剂吸附量吸附量(mg/g)脱逸量脱逸量(mg/g)脱析率脱析率 聚合醇5.23.363.5% 正电聚醇7.03.144.3% 脱析率实验脱析率实验 对粘土试样，正电聚醇的吸附量和吸附强度明显高于聚正电聚醇的吸附量和吸附强度明显高于聚 合醇，正电聚醇抑制粘土颗粒水化分散的能力远远强于聚合合醇，正电聚醇抑制粘土颗粒水化分散的能力远远强于聚合 醇。醇。 密度密度 g/cm3 粘度粘度 s

3、 失水失水 ml/mm PH GEL Pa/Pa AV mPa.s PV mPa.s YP Pa 备备 注注 2#：1.07 g/cm3基浆600ml+400 ml 海水海水+0.3%抗盐聚合物+0.6%增粘降滤失剂+1%抗盐降滤失剂+2%正 电聚醇 1%无荧光润滑剂+2%低荧光磺化沥青+ 1%润滑防塌剂+2% WZD- 1.0535 7/0.282.5/3.530239 10/0.281.0/2.52620611016h滚动 3#：1.07 g/cm3基浆500ml+500 ml 海水海水+0.4%抗盐聚合物+1.0%增粘降滤失剂+1.5%抗盐降滤失剂 +2%正电聚醇 1%无荧光润滑剂+2%

4、低荧光磺化沥青+ 1.5%润滑防塌剂+2% WZD- 1.0539 6/0.282.5/3.529227.5 9/0.281.5/326215.511016h滚动 4#：1.07 g/cm3基浆400ml+600 ml 海水海水+0.5%抗盐聚合物+1.5%增粘降滤失剂+2%抗盐降滤失剂+2% 正电聚醇 1%无荧光润滑剂+2%低荧光磺化沥青+ 2%润滑防塌剂+2% WZD- 1.0542 5/0.282.5/3.526.5206.5 8/0.282/42621511016h滚动 海水正电聚醇钻井液评价试验海水正电聚醇钻井液评价试验 （2）抗盐钙污染评价抗盐钙污染评价 实验结果表明：按照按照3：

5、2、1：1和和2：3基浆与海水比例混合配置钻基浆与海水比例混合配置钻 井液，其粘度控制在井液，其粘度控制在35s-45s、API失水控制在失水控制在5-7ml，动切力和塑性粘，动切力和塑性粘 度变化较小，各项性能良好，度变化较小，各项性能良好， 能够满足现场要求。能够满足现场要求。不同比例的海水配方，在提高主要处理剂加量 的基础上，抗盐效果较好。性能可以满足在海上使用 （3 3）正电聚醇钻井液油气层保护效果评价实验）正电聚醇钻井液油气层保护效果评价实验 岩心 孔隙度 % Ka 10-3m2 Ko 10-3m2 Kd 10-3m2 Kd/ Ko % 污染条件 压力 mPa 时间 h 高1073井

6、28.679.44.503.3975.43.52 截去1.0cm4.504.1091.03.52 截去2.0cm4.504.4799.33.52 正电聚醇钻井液正电聚醇钻井液渗透率恢复值效果评价渗透率恢复值效果评价 正电聚醇钻井液能有效地形成暂堵环有效地形成暂堵环，在截去直接受污染的表层后， 渗透率恢复值较高，油层污染深度大大降低，起到保护油层的作用起到保护油层的作用。 2、有机正电胶钻井液体系、有机正电胶钻井液体系 作用机理：作用机理： 正负胶粒极化水分子形成复合体，在毛细管中整体流动，易反排。在近井壁处形 成静止层；正电胶与水分子的亲和力强，抑制了粘土的水化，使粘土成为惰性；改变钻 井液的

7、流变性能。 （1）抗温稳定性评价抗温稳定性评价 抗温稳定性评价抗温稳定性评价 ,g/cm3FV,sFL,ml/mmPHGEL,PaAV,mPa.sPV,mPa.sYP,Pa备注 1.03 g/cm3浆+2%有机正电胶+2%GKHm+0.3%PMHA-+1.5% NH4-HPAN +2%SAS +2%FDTY-80+3%细目碳酸钙 +0.5%KCl 1.05346.4/0.591.5/3.5281810 1.05356.0/0.593/632221012016h 1.03 g/cm3浆+2%有机正电胶+2%GKHm+0.3%PMHA-+1.5% NH4-HPAN +2%SAS +2%FDTY-8

8、0+3%细目碳酸钙 +0.5%KCl+石灰石粉 1.20386.2/0.59.52/4342212 1.20416.0/0.59.53.5/6.538271112016h 评价结果表明：体系抗温能达体系抗温能达120，性能良好，有利于现场应用。 （2 2）抑制性评价）抑制性评价 采用岩屑回收率实验，达到88.4%，该岩屑的清水回收率为清水回收率为26.1%，这表明：有有 机正电胶钻井液具有较强的抑制性。机正电胶钻井液具有较强的抑制性。 （3 3）抗污染评价抗污染评价 g/cm3 FV s FL ml/mm PH GEL Pa AV mPa.s PV mPa.s YP Pa 动塑比备注 1.05

9、346.4/0.591.5/3.52818100.55基浆 1.12421/33521140.66基浆+10%+10%岩心粉岩心粉 1.12451/43923160.698016h滚动 1.13451.5/7.54229130.45基浆+12%+12%岩心粉岩心粉 35101/33626100.38 基浆+12%+12%岩心粉岩心粉 +0.5%HMP- 抗污染评价抗污染评价 该体系不仅在较高的固相容限量仍有较好的流变性能，同时有较好的在较高的固相容限量仍有较好的流变性能，同时有较好的稀释剂与其稀释剂与其 配伍配伍，能保证水平井的现场施工的正常运行。 （4 4）保护油气层效果评价保护油气层效果评

10、价 不同渗透率岩心进行不同渗透率岩心进行恢复值评价恢复值评价 岩心号岩心号 KaKa 1010-3 -3m m2 2 KoKo 1010-3 -3m m2 2 前最大突破压力前最大突破压力 MPaMPa KdKd 1010-3 -3m m2 2 后最大突破压后最大突破压 力力MPaMPa Kd/KoKd/Ko % % 人造岩心 1006.11110.50.0385.00.08 76.9276.92 800.67147.800.05121.170.09 81.9881.98 554.12106.230.0393.970.05 88.4688.46 221.1198.340.0282.920.04

11、 84.3284.32 109.3245.780.0339.730.07 86.7886.78 实验条件：70 3.5MPa 200s-1 2h 油层保护添加剂加入后钻井液的油层保护添加剂加入后钻井液的API滤失量非常低，只有滤失量非常低，只有3ml左右，高温高压左右，高温高压 滤失量也降到了滤失量也降到了12ml以下，几乎没有瞬时失水，采用超低渗透保护油气层技术的以下，几乎没有瞬时失水，采用超低渗透保护油气层技术的 井砂床滤失量为井砂床滤失量为0。 （1 1）甲酸盐钻井液抑制性评价实验）甲酸盐钻井液抑制性评价实验 钻井液类型回收量(g)回收率(%) 聚合物钻井液40.581.0 有机硅钻井液

12、44.088.0 甲酸盐钻井液46.092.0 钻井液钻井液抑制性评价抑制性评价实验实验 3、甲酸盐钻井液体系、甲酸盐钻井液体系 甲酸盐钻井液回收率最高,能很好地抑制泥页岩的水化膨能很好地抑制泥页岩的水化膨 胀与分散，其性能优于目前使用的聚合物钻井液和有机硅钻胀与分散，其性能优于目前使用的聚合物钻井液和有机硅钻 井液井液。 （2 2）油气层保护评价实验）油气层保护评价实验 岩心号 Ka 10-3m2 孔隙度 % Ko 10-3m2 Kd 10-3m2 Kd/ KoKd/ Ko % % 井深 m 2#/L29-310.614.65.54.55 92.792.7 3034.06 截去1.2cm5.

13、26 97.197.1 9#/L29-321.418.2108.68 88.688.6 3048.55 截去1.2cm9.81 98.198.1 甲酸盐体系渗透率恢复值甲酸盐体系渗透率恢复值实验实验 油层渗透率恢复值达油层渗透率恢复值达90%以上，在污染端截去以上，在污染端截去1.2cm后渗透率恢复值达到后渗透率恢复值达到95% 以上以上，这说明甲酸盐体系对油气层具有良好的保护效果。 实验方案 FV S API mL/mm PH GEL Pa AV mPa.S PV mPa.S YP Pa 基浆+0.3%小阳离子+0.5%大阳离子+0.5% JMHA+0.4%铵盐+0.5%CaO 50.013

14、.8/0.290.5/2.052.045.07.0 基浆+0.5%小阳离子+0.4%大阳离子+0.5% JMHA+0.4%铵盐+0.5%CaO 45.011.2/0.290.5/2.046.041.05.0 基浆+0.3%小阳离子+0.3%大阳离子+0.5% JMHA+0.4%铵盐+0.5%CaO 36.513.5/0.290.5/0.541.035.06.0 基浆+0.5%小阳离子+0.5%大阳离子+0.5% JMHA+0.4%铵盐+0.5%CaO 52.013.0/0.291.0/2.558.047.011.0 基浆+0.5%小阳离子+0.4%大阳离子+0.5% 抗盐降滤失剂+0.4%铵盐

15、+0.5%CaO 40.510.5/0.290.5/0.543.037.06.0 基浆+0.5%小阳离子+0.4%大阳离子+1.0% 抗盐降滤失剂+0.4%铵盐+0.5%CaO 43.06.5/0.290.5/1.545.039.06.0 基浆+0.5%小阳离子+0.4%大阳离子+1.5% 抗盐降滤失剂+0.4%铵盐+0.5%CaO 46.06.3/0.290.5/1.548.041.07.0 上部地层配方优选上部地层配方优选 （1 1）阳离子聚合物体系复配实验）阳离子聚合物体系复配实验 通过单剂的优选，以大阳离子聚合物即高分子量聚丙烯酰胺作为包被絮凝剂，以小分子量以大阳离子聚合物即高分子量聚

16、丙烯酰胺作为包被絮凝剂，以小分子量 的阳离子有机化合物作为泥页岩抑制剂，以铵盐、的阳离子有机化合物作为泥页岩抑制剂，以铵盐、JMHA作为降失水剂，在下部井段加入作为降失水剂，在下部井段加入 SMP、SMC、PSC、SPNH处理剂提高抗温性，降低失水。处理剂提高抗温性，降低失水。 4、阳离子聚合物钻井液体系、阳离子聚合物钻井液体系 实验方案 FV S API mL/mm PH GEL Pa AV mPa.S PV mPa.S YP Pa 基浆+0.2%小阳离子+0.3%大阳离子+0.5%抑 制性降失水剂(JMHA)+0.4%铵盐 +4%SAS+3%SPNH+2%PSC+1.5%SMC 44.07

17、.8/0.290.5/2.548.044.04.0 基浆+0.3%小阳离子+0.3%大阳离子+0.5%抑 制性降失水剂(JMHA)+0.4%铵盐 +4%SAS+3%SPNH+2%PSC+1.5%SMC 45.07.2/0.290.5/3.053.048.05.0 基浆+0.3%小阳离子+0.2%大阳离子+0.5%抑 制性降失水剂(JMHA)+0.4%铵盐 +4%SAS+3%SPNH+2%PSC+1.5%SMC 42.57.5/0.290.5/2.547.045.02.0 基浆+0.2%小阳离子+0.2%大阳离子+0.5%抑 制性降失水剂(JMHA)+0.4%铵盐 +4%SAS+3%SPNH+2

18、%PSC+1.5%SMC 37.06.5/0.290.5/2.045.042.03.0 下部地层配方优选下部地层配方优选 通过优选实验法，优选出以下室内基本配方：上部地层为：基浆上部地层为：基浆+0.5%+0.5%小阳离子小阳离子 +0.4%+0.4%大阳离子大阳离子+1.0%+1.0%抗盐降失水剂抗盐降失水剂+0.4%+0.4%铵盐铵盐+0.5%CaO+0.5%CaO；下部地层为：基浆；下部地层为：基浆+0.2%+0.2%小小 阳离子阳离子+0.2%+0.2%大阳离子大阳离子+0.5%+0.5%抑制性降失水剂抑制性降失水剂(JMHA)+0.4%(JMHA)+0.4%铵盐铵盐+4%SAS +3

19、%SPNH+ +4%SAS +3%SPNH+ 2%PSC+1.5%SMC2%PSC+1.5%SMC。 （2 2）保护油气层实验）保护油气层实验 实验方案实验方案 g/g/ cmcm3 3 FVFV S S APIAPI mL/mmmL/mm PHPH GELGEL PaPa AV AV mPa.SmPa.S PV PV mPa.SmPa.S YPYP PaPa 渗透率渗透率 恢复值恢复值% % 1：下部地层配方+2%细 目碳酸钙+铁矿粉(加重) 1.3032.06.8/0.29 0.5/2. 0 38.533.05.5 2：1+1.0%油溶树脂1.3033.06.5/0.29 1.0/2. 0

20、 40.535.05.565.34 3：1+1.5%油溶树脂1.3034.06.5/0.29 1.0/2. 0 41.035.06.076.70 4：1+2.0%油溶树脂1.3035.06.0/0.29 1.0/2. 5 43.037.06.084.31 5：1+2.5%油溶树脂1.3036.06.0/0.29 1.0/2. 5 43.537.06.584.35 油气层保护实验油气层保护实验 二、钻井液体系适应性的技术评价和经济评价二、钻井液体系适应性的技术评价和经济评价 1、钻井液体系优选技术评价钻井液体系优选技术评价 钻井液完井液设计原则钻井液完井液设计原则 钻井液完井液钻井液完井液 体系

21、选择原则体系选择原则 钻井液完井液钻井液完井液 性能参数选择性能参数选择 原则原则 根据不同油气层性质选择体系根据不同油气层性质选择体系 根据不同井的类型选择体系根据不同井的类型选择体系( (深探井、定向井、调整井等深探井、定向井、调整井等) ) 根据不同地层特点选择体系根据不同地层特点选择体系 钻井液密度的确定钻井液密度的确定 漏斗粘度漏斗粘度 滤失性滤失性 动切力动切力 流变性流变性 膨润土含量膨润土含量 钻井液完井液设计原则钻井液完井液设计原则 区域探井和预探井：区域探井和预探井： 须选用不影响地质录井、易于发现产层的钻井液体系，要须选用不影响地质录井、易于发现产层的钻井液体系，要 求泥

22、浆的荧光度和密度低。求泥浆的荧光度和密度低。 生产井：生产井： 主要目的主要目的是保护好油气层和提高钻速。是保护好油气层和提高钻速。 调整井：调整井： 主要特点主要特点是地层压力高。一般选分散钻井液。是地层压力高。一般选分散钻井液。 超深井：超深井： 特点：特点：高稳高压。高稳高压。对钻井液的要求对钻井液的要求：热稳定性好；高压差：热稳定性好；高压差 下对滤饼的可压缩性好。下对滤饼的可压缩性好。 定向井和水平井：定向井和水平井： 特点：特点：易发生卡钻。易发生卡钻。要求：要求：防塌、防卡。防塌、防卡。 u根据油气井的类型选择钻井液体系根据油气井的类型选择钻井液体系 盐膏层：盐膏层： 如果盐膏层

23、很薄选用抗盐、钙处理剂，使性能达到稳定；如果盐膏层很薄选用抗盐、钙处理剂，使性能达到稳定； 预先转化为盐水体系。如果盐膏层很厚处理办法有：用油基钻预先转化为盐水体系。如果盐膏层很厚处理办法有：用油基钻 井液；用饱和盐水钻井液体系。井液；用饱和盐水钻井液体系。 易塌地层：易塌地层： 首先分析井塌的原因，采用首先分析井塌的原因，采用防塌钻井液防塌钻井液。 易漏失地层：易漏失地层： 应采用应采用以防漏为主以防漏为主的措施。的措施。 易卡钻地层：易卡钻地层： 要求钻井液要有合理的密度、较低的润滑性和固含量。要求钻井液要有合理的密度、较低的润滑性和固含量。 根据储层性质选择体系：根据储层性质选择体系：

24、总的原则：根据储层类型、压力系数、储层渗透率、完井总的原则：根据储层类型、压力系数、储层渗透率、完井 方法和潜在损害原因来选择，要求渗透率恢复率大于方法和潜在损害原因来选择，要求渗透率恢复率大于85%等。等。 u根据地层特点选择钻井液体系根据地层特点选择钻井液体系 u选择钻井液完井液的一般原则选择钻井液完井液的一般原则 配方、维护方法、配方、维护方法、 调整建议、相似度、调整建议、相似度、 抗温抗盐及矿化度抗温抗盐及矿化度 提示等。提示等。 钻井液类型推钻井液类型推 荐的性能参数荐的性能参数 用户参用户参 数输入数输入 实例库实例库 知识库知识库 推理步骤图推理步骤图 在钻井液完井液体系、配方

25、与性能方面，使用了在钻井液完井液体系、配方与性能方面，使用了基于规则基于规则 推理推理和和基于实例推理基于实例推理相结合的推理方法；在知识表达上，采用相结合的推理方法；在知识表达上，采用 框架框架和和规则规则表示方法相结合的集成表示方法。表示方法相结合的集成表示方法。 技术评价模型技术评价模型 a.基于规则推理基于规则推理的产生式钻井液知识模型 IF ( A1A2.An) THEN ( B1B2. Bn) A1A2.AnA1A2.An：称为规则的：称为规则的条件部分条件部分 包括油田、区块、井别、井型、开钻次序、井段深度、钻穿地层、特殊地包括油田、区块、井别、井型、开钻次序、井段深度、钻穿地层

26、、特殊地 层情况、可能的复杂情况，井斜、位移等约束条件。层情况、可能的复杂情况，井斜、位移等约束条件。 B1B2. Bn:B1B2. Bn:称为称为操作部分操作部分 包括钻井液类型和参数范围包括钻井液类型和参数范围( (密度、漏斗粘度、密度、漏斗粘度、APIAPI失水、泥饼厚度、失水、泥饼厚度、pHpH值、值、 含砂量、含砂量、HTHPHTHP失水、磨阻系数、初切、终切、塑性粘度、动切力、膨润土失水、磨阻系数、初切、终切、塑性粘度、动切力、膨润土 含量含量) )。 If 油田油田=大港油田大港油田and区块区块=非含石膏区块非含石膏区块and地层地层明化镇地层明化镇地层and井别井别=开发开发

27、 井井and井型井型=定向井定向井and开钻次序开钻次序=三开三开and井段深度井段深度2500m and 40井斜井斜60 and位移位移1500m Then 钻井液类型钻井液类型=有机硅钻井液有机硅钻井液7 and漏斗粘度漏斗粘度=4560 S and API失水失水5ml and 泥饼厚度泥饼厚度0.5mm and PH值值=910 and 含砂量含砂量0.3% and HTHP失水失水15ml and 磨阻系数磨阻系数0.08 and 初切初切3.55.5Pa and 终切终切=1018Pa and 动切力动切力 =1020Pa and 塑性粘度塑性粘度=1525 mPa and 膨润

28、土含量膨润土含量90 g/L。 用逻辑语言描述如下： b.基于实例推理基于实例推理的框架式钻井液知识模型 框架名 槽名1侧面名11 （值111，值112，） 侧面名12 （值121，值122，） 槽名2侧面名21 （值211，值212，） 侧面名22 （值221，值222，） 实例1 钻井液类型 （低固相KCL聚合物钻井液） 钻井液参数 密度 （下限：1.15，上限：1.20） 漏斗粘度 （下限：40，上限：60） API失水 （下限：0，上限：6） 泥饼厚度 （下限：0，上限：0.5） 钻井液配方 KCL （下限：5%，上限：7%） CMC(中) （下限：0.3%，上限：0.5%） NH4-

29、HPAN （1.0%） PAC141 （下限：0.3%，上限：0.5%） 流型调节剂 （下限：0.2%，上限：0.4%） 抗盐降滤失剂（下限：1%，上限：2%） 磺化沥青 （下限：2%，上限：3%） KHm （下限：2%，上限：3%） 用逻辑语言描述如下： 配方：配方：5-7%KCL+0.3-0.5%CMC(中中)+1.0%NH4-HPAN+0.3-0.5%PAC141+0.2- 0.4%流型调节剂流型调节剂+1-2%抗盐降滤失剂抗盐降滤失剂+降粘剂降粘剂+2-3%磺化沥青磺化沥青+2- 3%KHm+2-3%SMP+8.0%原油原油+0.3%乳化剂乳化剂+极压润滑剂极压润滑剂+NaOH+加重剂

30、加重剂 (按钻井液密度和体积计量按钻井液密度和体积计量)+油层保护剂油层保护剂 所属钻井液类型：所属钻井液类型：低固相低固相KCL聚合物钻井液聚合物钻井液; 密度：密度：1.15-1.20 g/cm3 (按设计按设计); 漏斗粘度漏斗粘度: 40-60 S; API失水失水: 6 mL; 泥饼厚度泥饼厚度: 0.5 mm; pH值值: 8-10; 含砂量含砂量: 0.3%; HTHP失水失水: 15 mL； 磨阻系数磨阻系数: 0.08；初切初切: 1.5-5.0 Pa； 终切终切: 5.0-15 Pa；塑性粘度塑性粘度: 10-16 mPa.S； 动切力：动切力：8-12 Pa；膨润土含量：

31、膨润土含量：45 g/L。 表示举例 SDSD两个系统的总相似度值；两个系统的总相似度值； 主关键要素的相似度值；主关键要素的相似度值； 一般特征要素的相似度值；一般特征要素的相似度值； 一般特征要素的权重；一般特征要素的权重； 、 要素的个数。要素的个数。 p j qj w lk k 1i iiw qPSD 将特征分为关键特征将特征分为关键特征(钻井液类型钻井液类型)和一般特征和一般特征(性能参数性能参数)，排除了系统因，排除了系统因 一个不重要特征因素检索到大量不相关的范例的可能性，克服传统公式计算一个不重要特征因素检索到大量不相关的范例的可能性，克服传统公式计算 相似度不足的地方。相似度

32、不足的地方。 权值的引入，实现了部分匹配权值的引入，实现了部分匹配 c.钻井液配方匹配模型 相似度相似度SD(Similarity Degree)的确定是基于实例推理系统的一个非常困难的问题。的确定是基于实例推理系统的一个非常困难的问题。 本系统本系统采用模糊相似比进行相似度计算及度量的方法采用模糊相似比进行相似度计算及度量的方法。 相似度比较模型相似度比较模型 本系统的推理诊断过程可以分成两部：本系统的推理诊断过程可以分成两部：第一步是基于规则推理，第一步是基于规则推理， 第二步是基于实例推理第二步是基于实例推理。 第一步第一步推理所需要的参数包括了：油田、区块、地层、特殊地推理所需要的参数

33、包括了：油田、区块、地层、特殊地 层、复杂情况、井别、井型、开钻次序、井段深度、井斜、位移。层、复杂情况、井别、井型、开钻次序、井段深度、井斜、位移。 推理的结果是一个或者多个钻井液类型，另外包含参数范围推理的结果是一个或者多个钻井液类型，另外包含参数范围：密度、：密度、 漏斗粘度、漏斗粘度、APIAPI失水、泥饼厚度、失水、泥饼厚度、pHpH值、含砂量、值、含砂量、HTHPHTHP失水、磨阻系失水、磨阻系 数、初切、终切、塑性度、动切力、膨润土含量。每一个参数会有数、初切、终切、塑性度、动切力、膨润土含量。每一个参数会有 一个权值，设计者可以根据经验分配其大小，一个权值，设计者可以根据经验分

34、配其大小，( (推理系统最初给出的推理系统最初给出的 权值是平均分配的权值是平均分配的) )。 第二步是根据钻井液类型和最终用户确定的性能参数来确定最第二步是根据钻井液类型和最终用户确定的性能参数来确定最 有价值的钻井液配方，同时给出相应的调整建议和钻井过程中的维有价值的钻井液配方，同时给出相应的调整建议和钻井过程中的维 护方法护方法。 d.技术评价步骤 钻井实用钻井液及参数钻井实用钻井液及参数软件设计的钻井液及参数软件设计的钻井液及参数备注备注 钻井液类型钻井液类型硅基防塌钻井液硅基防塌钻井液钻井液类型钻井液类型硅基防塌钻井液硅基防塌钻井液符合符合 密度，密度，gcm-3 1.151.25

35、密度，密度，gcm-31.201.25下限偏大下限偏大 漏斗粘度，漏斗粘度，S 4055 漏斗粘度，漏斗粘度，S4055符合符合 API失水，失水，ml 6 API失水，失水，ml 6符合符合 泥饼厚度泥饼厚度,mm 0.5 泥饼厚度泥饼厚度,mm 0.5符合符合 含砂量，含砂量，% 0.3 含砂量，含砂量，% 0.3符合符合 pH值值 810 pH值值810符合符合 HTHP失水，失水，ml 15HTHP失水，失水，ml 15符合符合 摩阻系数摩阻系数 0.10摩阻系数摩阻系数 0.10符合符合 初切，初切，Pa 0.52.0 初切，初切，Pa0.52.0符合符合 终切，终切，Pa 2.05

36、.0 终切，终切，Pa2.05.0符合符合 塑性粘度塑性粘度,mPas1014塑性粘度塑性粘度,mPas10-14符合符合 动切力动切力,Pa57动切力动切力,Pa57符合符合 膨润土含量，膨润土含量，g/L/膨润土含量，膨润土含量，g/L/ 相似度相似度0.92 钻井液体系、参数设计对照表钻井液体系、参数设计对照表 2、钻井液体系优选经济评价钻井液体系优选经济评价 对采用技术评价优选的钻井液体系，进一步计算对采用技术评价优选的钻井液体系，进一步计算净现值净现值、净现值比率净现值比率 (NPVR)、内部收益率内部收益率(IRR)、外部收益率外部收益率、折算动态投资回收期折算动态投资回收期、 经

37、济指标。从而优选出技术上可行、经济效益上合理的钻井液体系，并对优选经济指标。从而优选出技术上可行、经济效益上合理的钻井液体系，并对优选 结果进行排序。结果进行排序。 名称名称 单价单价(元元/吨吨) CaO474 羧甲基纤维素钠盐羧甲基纤维素钠盐(HV-CMC)17604 羧甲基纤维素钠盐羧甲基纤维素钠盐(LV-CMC)17064 羧甲基纤维素钠盐羧甲基纤维素钠盐(MV-CMC)15228 . . . . 有机硅腐植酸钾有机硅腐植酸钾5200 GWJ硅稳定剂硅稳定剂 6868 以以x井为例说明：井为例说明： 开钻次序开钻次序一开一开二开二开三开三开四开四开 钻头尺寸钻头尺寸mmmm660.46

38、60.4444.5444.5311.1311.1215.9215.9 井段井段m m0-3000-300300-1103300-11031103-36241103-36243624-43233624-4323 井筒容积井筒容积m m3 39090253.00253.00404.00404.00234.00234.00 钻井液用量钻井液用量m m3 3210.00210.00380.00380.00530.00530.00260.00260.00 储备钻井液储备钻井液 密度密度g/cmg/cm3 31.351.35 体积体积m m3 36060 材料名称材料名称用用 量量 ( (吨吨) ) 合计

39、合计 （吨）（吨） 纯碱纯碱0.500.500.500.501.001.001.001.003.003.00 HV-CMCHV-CMC0.500.500.500.501.001.001.001.003.003.00 甲酸盐甲酸盐/ / /20.0020.0020.0020.0040.0040.00 抗盐膨润土抗盐膨润土7.007.007.007.0012.0012.0010.0010.0036.0036.00 片碱片碱/ /1.501.504.004.004.004.009.509.50 正电聚醇正电聚醇/ / /3.003.004.004.007.007.00 NH4-HPANNH4-HPA

40、N/ /1.501.504.504.50/ /6.006.00 材料名称材料名称用用 量（吨）量（吨） 合计（吨）合计（吨） KPAMKPAM/ /0.500.503.003.00/ /3.503.50 腐钾（腐钾（HFT-201HFT-201）/ /2.002.007.007.00/ /9.009.00 增粘降滤失剂增粘降滤失剂/ / /5.005.004.004.009.009.00 HF-PSHF-PS/ / /3.003.002.502.505.505.50 抗盐抗高温降滤失剂抗盐抗高温降滤失剂/ / /9.009.007.007.0016.0016.00 辅助抑制剂辅助抑制剂 / /

41、 /1.501.501.501.50 3.003.00 环保降滤失剂环保降滤失剂/ / /5.005.004.004.009.009.00 液体消泡剂液体消泡剂/ / /1.001.001.001.002.002.00 流型调节剂流型调节剂/ / /1.001.001.501.502.502.50 低荧光低荧光SASSAS/ / /2.002.004.004.006.006.00 多元聚醚润滑剂多元聚醚润滑剂/ / /4.004.005.005.009.009.00 随钻堵漏剂随钻堵漏剂/ / /1.001.001.001.002.002.00 杀菌剂杀菌剂/ / /1.001.001.001

42、.002.002.00 重晶石重晶石50.0050.0010.0010.0060.0060.00 携砂粉携砂粉10.0010.0010.0010.0020.0020.00 塑料球润滑剂塑料球润滑剂/ /2.002.002.002.002.002.006.006.00 钻井液材料费用设计钻井液材料费用设计: 序序 号号 名名 称称 数数 量量( (吨吨) )单单 价价 ( (元元) )金金 额额 ( (元元) ) 1 1纯碱纯碱3.003.001914.001914.00 5742.005742.00 2 2HV-CMCHV-CMC3.003.0015745.6015745.60 47236.8

43、047236.80 3 3甲酸盐甲酸盐40.0040.003024.003024.00 120960.00120960.00 4 4抗盐膨润土抗盐膨润土36.0036.00648.00648.00 23328.0023328.00 5 5片碱片碱9.509.502052.002052.00 19494.0019494.00 6 6正电聚醇正电聚醇7.007.0024840.0024840.00 173880.00173880.00 7 7NH4-HPANNH4-HPAN6.006.005076.005076.00 30456.0030456.00 8 8KPAMKPAM3.503.501468

44、8.0014688.00 51408.0051408.00 9 9腐钾（腐钾（HFT-201HFT-201）9.009.002620.802620.80 23587.2023587.20 1010增粘降滤失剂增粘降滤失剂9.009.0018000.0018000.00 162000.00162000.00 序序 号号 名名 称称 数数 量量( (吨吨) )单单 价价 ( (元元) )金金 额额 ( (元元) ) 1111HF-PSHF-PS5.505.5025920.0025920.00142560.00142560.00 1212抗盐抗高温降滤失剂抗盐抗高温降滤失剂16.0016.00790

45、0.007900.00126400.00126400.00 1313辅助抑制剂辅助抑制剂3.003.0025000.0025000.0075000.0075000.00 1414环保降滤失剂环保降滤失剂9.009.0015000.0015000.00135000.00135000.00 1515液体消泡剂液体消泡剂2.002.0011880.0011880.0023760.0023760.00 1616流型调节剂流型调节剂2.502.5038000.0038000.0095000.0095000.00 1717低荧光低荧光SASSAS6.006.009720.009720.0058320.00

46、58320.00 1818多元聚醚润滑剂多元聚醚润滑剂9.009.0011000.0011000.0099000.0099000.00 1919随钻堵漏剂随钻堵漏剂2.002.009000.009000.0018000.0018000.00 2020杀菌剂杀菌剂2.002.0013284.0013284.0026568.0026568.00 2121重晶石重晶石60.0060.00510.64510.6430638.4030638.40 2222携砂粉携砂粉20.0020.001846.801846.8036936.0036936.00 2323塑料球润滑剂塑料球润滑剂6.006.001296

47、0.0012960.0077760.0077760.00 合计合计1678734.841678734.84 1 1、国内外保护油气层工程技术措施、国内外保护油气层工程技术措施 （1）暂堵技术）暂堵技术 暂堵技术是减轻油气层损害的重要方法暂堵技术是减轻油气层损害的重要方法，在钻井完井液中加入各在钻井完井液中加入各 种新堵剂既可以改善滤饼质量，减少滤失量，抑制粘土水化膨胀，又可有效种新堵剂既可以改善滤饼质量，减少滤失量，抑制粘土水化膨胀，又可有效 控制固相侵入油气层，在现场应用中已取得良好的效果。控制固相侵入油气层，在现场应用中已取得良好的效果。 新近发展新近发展的暂堵技术有：的暂堵技术有： a、

48、碱溶性微米级纤维素暂堵技术、碱溶性微米级纤维素暂堵技术 b、固相颗粒多组分滤失模型、固相颗粒多组分滤失模型 c、高渗储层暂堵技术、高渗储层暂堵技术 d、D90暂堵技术暂堵技术 三、保护油气层钻井完井液体系研究三、保护油气层钻井完井液体系研究 （2）粘土或储层稳定剂）粘土或储层稳定剂 当粘土与低矿化度溶液接触时膨胀型粘土将水吸入晶格使体积增大，当粘土与低矿化度溶液接触时膨胀型粘土将水吸入晶格使体积增大， 缩小孔隙；非膨胀型粘土发生移动、运移、和沉淀而堵塞孔道损害储层，缩小孔隙；非膨胀型粘土发生移动、运移、和沉淀而堵塞孔道损害储层， 需用粘土稳定剂稳定粘土及储层需用粘土稳定剂稳定粘土及储层。 理想

49、的粘土或储层稳定剂应该具有以下特性：理想的粘土或储层稳定剂应该具有以下特性： a、分子质量应低且颗粒均匀分子质量应低且颗粒均匀 b、在砂岩表面具有作润湿性，以降低含水饱和度。在砂岩表面具有作润湿性，以降低含水饱和度。 c、粘土表面粘土表面SiO2有强亲和力有强亲和力 d、分子应具有适当的阳离子电荷分子应具有适当的阳离子电荷 （3）解堵技术）解堵技术 油层堵塞问题较为普遍，油层堵塞问题较为普遍，解堵技术已成为当前保护油气层、提解堵技术已成为当前保护油气层、提 高产量及提高采收率的重要方法高产量及提高采收率的重要方法。 a、化学解堵：、化学解堵： 氧化型解堵剂；复合解堵酸氧化型解堵剂；复合解堵酸

50、；二氧化氯；二氧化氯 b、物理解堵：、物理解堵：高温热处理高温热处理 （4）互溶剂）互溶剂 从水湿向油湿变化对油气层损害严重从水湿向油湿变化对油气层损害严重。水包油乳状液可利用水溶水包油乳状液可利用水溶 液、互溶剂与表面活性剂混合液分解，而油包水乳状液可利用芳香族溶剂与液、互溶剂与表面活性剂混合液分解，而油包水乳状液可利用芳香族溶剂与 互溶剂的混合液进行分解。互溶剂的混合液进行分解。 （5）防垢及溶垢技术）防垢及溶垢技术 无机垢无机垢是从改变条件的溶剂或与不相配伍的水混合而析出的；是从改变条件的溶剂或与不相配伍的水混合而析出的；有机垢有机垢 是压力温度降低时重烃沉淀而形成的产物。是压力温度降低

51、时重烃沉淀而形成的产物。垢存在于油管孔眼或地层中，垢存在于油管孔眼或地层中， 影响原油产量或注入量影响原油产量或注入量。 （6）缓冲溶液）缓冲溶液 缓冲溶液主要是控制缓冲溶液主要是控制pH值在值在8以下，缓冲盐水以下，缓冲盐水pH值最大至值最大至8以以防止高防止高 岭石破碎形成细粒状矿物，造成地层损害岭石破碎形成细粒状矿物，造成地层损害，加入氯化铵或硫酸铵缓冲剂可，加入氯化铵或硫酸铵缓冲剂可 防止高防止高pH值时硅酸盐分解。值时硅酸盐分解。 2、国内外保护油气层钻井完井液体系国内外保护油气层钻井完井液体系 （1 1）无侵入钻井完井液体系及处理剂）无侵入钻井完井液体系及处理剂 暴露的岩石表面迅速

52、形成低渗透屏障膜，体系滤失量接近暴露的岩石表面迅速形成低渗透屏障膜，体系滤失量接近 于零，具有封堵作用，抑制性强，能有效保护油气层。于零，具有封堵作用，抑制性强，能有效保护油气层。 适用性：适用性：无论是低渗透率地层还是高渗透率地层，无侵入钻井完井液体系均能有无论是低渗透率地层还是高渗透率地层，无侵入钻井完井液体系均能有 效防止地层损害。效防止地层损害。 功能：功能：滤失量接近于零，具有封堵作用，抑制性强，能有效保护油气层滤失量接近于零，具有封堵作用，抑制性强，能有效保护油气层。 是解决钻进压力衰竭地层、裂缝发育地层、破碎或弱胶结性地层、低渗储 层及深井长裸眼大段复杂泥页岩和多套压力层系等地层

53、的压差卡钻、钻井 液漏失和井壁垮塌等复杂问题以及油气层损害问题的关键技术。 固含要求：固含要求：具有超低固相质量浓度具有超低固相质量浓度(低于低于28.4g/L)，对固控设备要求较高。，对固控设备要求较高。 （2）硅酸盐钻井完井液）硅酸盐钻井完井液 作用机理：作用机理： 硅酸盐尺寸分布宽，硅酸盐尺寸分布宽，通过吸附扩散堵塞井壁裂缝、孔洞从而抑制泥页岩膨通过吸附扩散堵塞井壁裂缝、孔洞从而抑制泥页岩膨 胀和分散胀和分散。硅酸盐与粘土矿物表面有强烈的超分子化学吸附，可使粘土矿。硅酸盐与粘土矿物表面有强烈的超分子化学吸附，可使粘土矿 物胶结成牢固整体。物胶结成牢固整体。 优点：优点：与多数处理剂具有与

54、多数处理剂具有 良好的配伍性，无毒且抑良好的配伍性，无毒且抑 制性强，抗温性好，滤失制性强，抗温性好，滤失 量低。量低。 固控要求：固控要求：由于该体系存在流变性较难调整，摩阻力较大等问题，因此固控由于该体系存在流变性较难调整，摩阻力较大等问题，因此固控 要求高，要求低固含。要求高，要求低固含。 硅酸盐钻井完井液能够稳定各种硅酸盐钻井完井液能够稳定各种 复杂地层，具有类似于油基钻井复杂地层，具有类似于油基钻井 液的优良抑制稳定性。液的优良抑制稳定性。 特点：特点：具有毒性低、有机物含量高且某些组份易被生物降解的特点。具有毒性低、有机物含量高且某些组份易被生物降解的特点。 （3）聚合醇）聚合醇(

55、PEM)钻井完钻井完 井液井液 (a)稳定井眼稳定井眼 (b)钻速快钻速快 (c)良好的润滑性良好的润滑性 (d)减轻地层损害减轻地层损害 (e)防止和消除钻头泥包防止和消除钻头泥包 (f)在经济上的优越性在经济上的优越性 (g)对环境影响小对环境影响小 优点：优点： 固控要求：固控要求：尽量清除岩屑，提高钻速，尽量发挥该体系的优点。尽量清除岩屑，提高钻速，尽量发挥该体系的优点。 （4）甲基葡萄糖甙）甲基葡萄糖甙(MEG)钻井完钻井完 井液井液 优点：优点： 强抑制泥页岩水化性能；良好的润滑性能；强抑制泥页岩水化性能；良好的润滑性能； 环境可接受性好，具有生物降解性；环境可接受性好，具有生物降

56、解性； 良好的稳定性；可有效保护油气层，钻速高；良好的稳定性；可有效保护油气层，钻速高； 井眼规则，井径扩大率较邻井低，油层段井径扩大率低。井眼规则，井径扩大率较邻井低，油层段井径扩大率低。 适用性：适用性：目前，目前，MEG钻井完井液在国外得到了广泛的应用，大量用于水平井钻井完井液在国外得到了广泛的应用，大量用于水平井 和大位移井钻井。和大位移井钻井。 固控要求：固控要求：尽量清除岩屑，减小尽量清除岩屑，减小MEG的消耗，更有利于发挥的消耗，更有利于发挥MEG的优点。的优点。 机理：机理：甲基葡萄糖甙甲基葡萄糖甙(MEG)可以吸附在井壁岩石和钻屑上，在井壁岩石和钻可以吸附在井壁岩石和钻屑上，

57、在井壁岩石和钻 屑上形成一层吸附膜，将岩石和水隔开。屑上形成一层吸附膜，将岩石和水隔开。 （5）全油基钻井完井液）全油基钻井完井液 优点：优点：剪切稀释性好；乳化稳定性好；携屑能力强；化学剂成本低；可提剪切稀释性好；乳化稳定性好；携屑能力强；化学剂成本低；可提 高钻速；良好的润滑性；保护油气层等。高钻速；良好的润滑性；保护油气层等。 适用性：适用性：在防塌、防卡、防漏等方面能起到良好作用，可抗盐层及粘土污在防塌、防卡、防漏等方面能起到良好作用，可抗盐层及粘土污 染，耐温染，耐温220以上，防止粘土膨胀保持井壁稳定，以上，防止粘土膨胀保持井壁稳定，适用于水平适用于水平 井、大位移井钻井。井、大位

58、移井钻井。 固控要求：固控要求：尽量清除岩屑，提高全油基钻井完井液的钻速。尽量清除岩屑，提高全油基钻井完井液的钻速。 （6）合成基钻井完井液）合成基钻井完井液 优点：优点：对环境无害；可在寒冷地区使用；其液相粘度比矿物油高；热稳定对环境无害；可在寒冷地区使用；其液相粘度比矿物油高；热稳定 性好；钻屑清除容易；较强的抑制性和井眼稳定性，较好的润滑性；保护性好；钻屑清除容易；较强的抑制性和井眼稳定性，较好的润滑性；保护 油层效果良好。油层效果良好。 固控要求：固控要求：尽量清除岩屑，提高钻速，尽量发挥该体系的优点。尽量清除岩屑，提高钻速，尽量发挥该体系的优点。 （7）低密度钻井液）低密度钻井液 (a)水包油钻井液水包油钻井液 (b)微泡沫钻井液微泡沫钻井液 微泡沫钻井液是一种低密度钻井液体系。微泡沫钻井液是一种低密度钻井液体系。 特点：特点：能够产生低于水的表观密度，在低压地层中产生微泡膨胀能够产生低于水的表观密度，在低压地层中产生微泡膨胀 桥堵孔隙，保护油气层，提高勘探开发的综合效益。桥堵孔隙，保护油气层，提高勘探开发的综合效益。 适合大港油田低压油气藏特点的稳