合成基钻井液

合成基钻井液的配方研究合成基钻井液（SBM）是一种新型泥浆体系，它以合成有机物为连续相，盐水为分散相，有基土为固相，加入乳化剂，增粘剂，润湿剂等组成一种逆乳化悬浮分散体系。作为环境可接受和保护储层的泥浆体系，合成基钻井液具有以下特征：①不含芳香烃，毒性小，可生物降解；②高闪点，低凝固点，可在寒冷地区和深水海域使用；③在水中易生物降解，钻屑可以直接排海。合成基钻井液（SBM-EBM）是由中海技服与江汉石油学院共同研究开发的一种新型泥浆体系，它于三年前在市厂上推广应用。该合成基的基液为醚类物质，具有优越的理化性能和环保特性。此次的合成基钻井液的配方研究是针对渤海地区的1Km试验井而开展的。为满足该井的实际需要，充分利用现有成熟技术和库存产品，在原有合成基泥浆配方设计的基础上，由中海技服和江汉石油学院有关人员在室内共同开展了一个星期的试验工作。现将试验情况汇报如下：1实验部分1.1材料：合成基液（甲方.技服）；主乳化剂（甲方.技服）；辅乳化剂（甲方.技服）；有机土（甲方.天津）；增粘剂（甲方.技服）；润湿剂；氧化钙；氯化钙1.2仪器：高速搅拌器；旋转粘度计；API失水仪；电炉；破乳电压测定仪；高温磙子炉1.3泥浆配制方法在高速搅拌下，在合成基液中缓慢加入主乳化剂辅乳化剂高搅20min，加入氯化钙水溶液高搅20min，加入润湿剂后高搅20min，形成乳状液之后，加入有机土，高搅30min，加入增粘剂，高搅30min，加入氧化钙，高搅20min1.4测试条件于50°C下测试泥浆性能。2材料优选根据《保护环境和储层的钻井完井液体系的技术研究（SBM-EBM）》中的有关配方及库存材料的实际情况，分别配制甲方和技服泥浆，进行对比实验，配方如下：合成基液/氯化钙溶液（20%）=7：3；加入6.0%主乳化剂；加入6.0%辅乳化剂；加入3.0%润湿剂；加入6.0%有机土；加入2.0%增粘剂；加入1.0%氧化钙。实验结果如下：表2.1两种泥浆性能对比数据项目AV/mPa•sPV/mPa•sYP/Pa①6①3Gel/Pa/PaEs/VFL/ml甲方55.541.014.514.012.07.5/16.52006.3技服34.028.06.03.02.01.5/1.51687.0从表2.1可以看出，甲方泥浆性能明显优于技服泥浆，因此认为甲方材料整

体质量较优；另外，在实验中发现，甲方增粘剂外观灰白，絮状松散，有轻度结块，而技服增粘剂为白色，粉状，质地较优。因此，在下一步的实验中，如未作特别说明，所选材料即为：甲方合成基液，甲方主辅乳化剂，润湿剂，甲方有机土，氧化钙，技服的增粘剂3合成基钻井液基本配方3.1配方初选为了确定合成基钻井液的最佳配方，我们分别对有机土，乳化剂，增粘剂的加量进行了评价。基本配方为：合成基液/20%氯化钙盐水（7：3）+6.0%主乳化剂+6.0%辅乳化剂+3.0%润湿剂+2.0%有机土+2.0%增粘剂+1.0%氧化钙，在相应评价实验中，分别改变有机土，乳化剂，增粘剂的加量，实验结果如表3.1，表3.2，表3.3。表3.1 主乳化剂对合成基钻井液性能的影响加量/%AV/mPa•sPV/mPa•sYP/Pa①6①3Gel/Pa/PaEs/VFL/ml6.030.524.06.55.04.02.25/3.51983.06.531.026.05.04.03.02.0/2.51544.57.030.525.05.55.04.02.25/3.01863.0表3.2 有机土对合成基钻井液性能的影响加量/%AV/mPa•sPV/mPa•sYP/Pa①6①3Gel/Pa/PaEs/VFL/ml2.030.524.06.55.04.02.25/3.51983.03.033.027.06.05.54.52.5/3.751642.53.532.527.05.54.03.02.0/2.51626.5表3.3 增粘剂对合成基钻井液性能的影响加量/%AV/mPa•sPV/mPa•sYP/Pa①6①3Gel/Pa/PaEs/VFL/ml2.030.524.06.55.04.02.25/3.51983.02.533.529.04.54.03.52.0/2.51525.03.031.526.55.04.54.02.5/3.01566.0从表3.1，表3.2，表3.3可以看出：（1） 辅乳化剂的加量是通过与主乳化剂的比例调整及加量实验确定的，根据以往的实验，辅乳化剂与主乳化剂的加量保持一致时体系具有最好的流变性和稳定性。从表3.1看到，主乳化剂的加量在6.0%与7.0%时，流变性.失水及破乳电压都很理想，且各项指标都接近，因此认为主乳化剂加量在6.0%与7.0%时为宜，也即辅乳化剂加量在6.0%与7.0%为宜。（2） 随着有机土加量的增加，合成基钻井液的粘度有所增加，失水是先减少后增加，破乳电压则开始下降，综合认为，有机土的加量控制在2.0%至3.0%为宜。（3） 从表中看出，增粘剂的加入并没有很明显的增粘作用，流变性变化不大，反而破乳电压下降很快，失水在增粘剂加量为3.0%时增加至6.0ml，显然增粘剂加量在2.0%各项性能较优。综上所述，合成基泥浆初步配方为：合成基液/20%氯化钙盐水（7：3）+6.0%主乳化剂+6.0%辅乳化剂+3.0%润湿剂+2.0%有机土+2.0%增粘剂+1.0%氧化钙；合成基液/20%氯化钙盐水（7：3）+7.0%主乳化剂+7.0%辅乳化剂+3.0%润湿剂+2.0%有机土+2.0%增粘剂+1.0%氧化钙；合成基液/20%氯化钙盐水（7：3）+7.0%主乳化剂+7.0%辅乳化剂+3.0%润湿剂+3.0%有机土+2.0%增粘剂+1.0%氧化钙3.2热滚实验选取以上A.B.C三种配方作热滚实验，考察其高温老化下的性能变化。另外根据技服要求，在不加润湿剂的情况下，考察另一种泥浆的老化性能，初选配方为：合成基液/20%氯化钙盐水（7：3）+7.0%主乳化剂+7.0%辅乳化剂+3.0%有机土+2.0%增粘剂+1.0%氧化钙。热滚数据如下：表3.5热滚老化后泥浆性能表项目AV/mPa•sPV/mPa•sYP/Pa①6①3Gel/Pa/PaEs/VFL/mlA.30.524.06.55.04.02.25/3.51983.0滚前31.7525.56.254.54.02.0/2.51549.3滚后B.30.525.05.55.04.02.25/3.01863.0滚前33.527.56.05.04.02.0/2.51727.1滚后C.31.526.05.254.03.52.0/2.51866.0滚前33.526.07.56.05.02.5/3.01797.6滚后D.34.030.04.05.04.02.5/5.02623.9滚前38.029.09.08.07.04.0/6.04043.3滚后注：热滚条件为：80°C*16h从表中可以看出，热滚后各泥浆粘度切力有所上升，其中以D.配方表现明显；另外，A.配方热滚后破乳电压下降很多，失水猛增；B.配方破乳电压下降不多，但失水增加太大；C.配方也存在增大的现象；惟独只有D.配方破乳电压热滚后增加，失水反而减少，这说明D.配方有教强的抗老化能力，同时也说明该润湿剂在该泥浆体系中对破乳电压有影响作用。因此认为合成基泥浆配方：合成基液/20%氯化钙盐水（7：3）+7.0%主乳化剂+7.0%辅乳化剂+3.0%有机土+2.0%增粘剂+1.0%氧化钙4抗污染实验

将合成基泥浆在钙镁土侵情况下作性能评价。由于时间有限，评价侵污实验时，每项侵污源只取了一个浓度点。结果如下：表4.1 抗钙侵实验（加量以CaCl2计）加量%AV/mPa•sPV/mPa•sYP/Pa①6①3Gel/Pa/PaEs/VFL/ml038.029.09.08.07.04.0/6.04043.31.2%58.545.013.513.512.57.0/9.04103.5表4.2抗镁侵实验（加量以MgCl2・6H2O计）加量%AV/mPa•sPV/mPa•sYP/Pa①6①3Gel/Pa/PaEs/VFL/ml034.030.04.05.04.02.5/5.02623.91.2%27.525.02.53.02.51.0/1.516612.0表4.3抗土侵实验（加量以红色钠搬土计）加量%AV/mPa•sPV/mPa•sYP/Pa①6①3Gel/Pa/PaEs/VFL/ml034.030.04.05.04.02.5/5.02623.96.0%44.539.05.59.07.54.0/5.02405.9从表4.1中看到氯化钙对体系是有影响的，它使体系的粘度上升，切力增加，同时破乳电压也增加，失水略增。因此注意体系的抗钙能力是有限的。从表4.2中可以看出，体系受镁侵污后，各项性能指标均有下降，这说明体系的抗镁侵能力不行。从表4.3中可以看到，土污染发生后体系的粘度切力均有所增加，破乳电压有点下降，失水增多，因此土侵污的含量不能超过6.0%。由于数据取点有限，体系的抗污染能力不能准确的描述，因此以上分析难免牵强附会，谨供参考。5补充实验应技服现场要求，有机土改为天津产有机土，该有机土在外观上与甲方有机土的红色完全不同，天津有机土为白色。为将白色有机土用于现场应用，室内又开展了合成基钻井液的补充实验。实验配方如下：.合成基液/20%氯化钙盐水（7：3）+7.0%主乳化剂+7.0%辅乳化剂+3.0%有机土（天津产）+2.0%增粘剂+1.0%氧化钙合成基液/20%氯化钙盐水（7：3）+7.0%主乳化剂+7.0%辅乳化剂+2.0%有机土（天津产）+2.0%增粘剂+1.0%氧化钙实验结果如下：表5.1 天津产有机土实验情况表项目AV/mPa•sPV/mPa•sYP/Pa①6①3Gel/Pa/PaEs/VFL/mlA.43.033.010.011.09.05.0/5.5902.5B.34.027.07.09.59.04.5/5.01903.8从表5.1中看到，天津产有机土的增粘效果明显。A.配方中表观粘度达到40mPa-s以上，动切力更达10Pa，数据略有偏高；另外破乳电压只有90V，而失水却仅为2.5ml，让人难以解释。在B.配方泥浆流变性能较为理想，破乳电压高达190V，失水也仅为3.8ml，因此选B.配方较佳。6结论与建议6.1通过实验优选了较好的泥浆材料，分别为：合成基液（甲方）；主乳化剂（甲方）；辅乳化剂（甲方）；有机土（天津或甲方）；增粘剂（技服）；其他处理剂为工业产品。6.2合成基泥浆配方为：合成