深水线性α-烯烃合成基钻井液性能室内研究

第28卷第1期钻井液与完井液Vol. 28 No. 12011年1月DRILLING FLUID & COMPLETION FLUIDJan. 2011文章编号: 1001-5620 ( 2011 ) 01-0027-03深水线性a-烯烃合成基钻井液性能室内研究岳前升'，刘书杰”，耿亚男”， 李玉光”，胡友林'， 邢希金’(1.长江大学化学与环境T程学院，湖北荆州; 2.中海石油研究中心，北京)摘要合成基钻井液在深水钻井中应用非常普遍。针对线性a-烯烃基液，研究了乳化剂种类，油水比、有机土加量等因素对钻井液性能的影响，在此基础上优选出了一种合成基钻井液配方，即:油水乳状液+3%有机土+4%乳化剂E+0.5%润湿剂+3%降滤失剂，水相的体积分数不超过30%。对比分析了线性a-烯烃、白油和气制油基油包水钻井液性能，结果表明，线性a-烯烃合成基钻井液具有更好的低温流动性，更适宜于深水钻井。关键词深水钻井; 合成基钻井液;线性a-烯烃;油包水钻井液;流变特性;黏温特性中图分类号: TE254.3文献标识码: A因为成本过高，合成基钻井液在中国陆地和浅围为-40~ 120 oC，无锡惠尔环境试验设备厂生产;海的应用较少14，有关该技术的研究多限于室内破乳电压测试仪，滤失量测定仪等。研究51)。但在深水钻井中，由于钻井液成本只占1.3研究方法钻井总成本的很少-部分，合成基钻井液因其具有1)油包水钻井液的配制。在搅拌条件下将乳性能稳定、能有效抑制气体水合物生成、毒性低以化剂、润湿剂加人油相中，然后加人20%氯化钙及储层保护性能好等特点而被广泛应用[1416。中国盐水，搅拌10 min后加入有机土和降滤失剂，继近年来才开始研究深水钻井技术，有关深水环境下续搅拌10 min,加入所需重晶石后再搅拌10 min。的合成基钻井液性能研究在中国尚未见报道，而深文中若无特殊注明油包水钻井液的热滚老化条件为水低温下的流动性是深水钻井液非常重要的性能之100C、16 h。一。以线性a-烯烃为基液，研究了乳化剂、有机土、油水比对合成基钻井液性能的影响，并对其低温流2)油包水钻井液性能测试。油包水钻井液流动性与其它类型的油包水钻井液进行了比较。变性、滤失量和电稳定性等性能的测试参照GB/T16782- 1997 《油基钻井液现场测试程序》进行。1实验部分3)黏温特性测试。将待测样品及六速旋转黏度计放在高低温交变试验箱内，当样品测试杯温度1.1 实验材料与实验腔设定温度-致时开始测试样品的流变性。5号白油，气制油GTL,有机土，降滤失剂，中海油田服务股份有限公司生产;C-14正a-烯烃,2结果与讨论美国雪佛龙菲利普斯化工公司生产;乳化剂，20% .2.1乳化剂类型对钻井液黏温特性的影响氯化钙盐水，自制。研究了5种类型的乳化剂对合成基钻井液常规1.2实验仪器性能和黏温特性的影响，结果见表1和图1。由表六速旋转黏度计;高低温交变试验箱，温度范1和图1可以看出，在相同加量下不同种类的乳化基金项目:大型油气田及煤层气开发国家重大专项(课题2008ZX05056-002-03 -04和课题2008ZX05030-005-07)。第-作者简介:岳前升，副教授，1973年生， 现在主要从事油田化学方面的研究工作。地址:湖北省荆州市南环路1号长江大学东校区化工学院;邮政编码434023 ;电话13886578978 ; E-mial: yueqiansheng@163.com。28钻井液与完井液2011年1月剂对合成基钻井液的低温流变性和破乳电压影响比3° 80%线性a- 烯烃+20%盐水+有机土+4%较明显，在温度为30~ 50 9C时表观黏度比较接近，乳化剂 E+0.5%润湿剂+3.0%降滤失剂+2%石灰+而在温度为0~20 C时则差异较大，其中选用乳化重晶石 (加重至密度为1.15 gcm')剂E的合成基钻井液黏温曲线比较平缓，符合深水钻井对钻井液低温流动性的要求。实验用合成基钻表2合成基钻井液在不同油水比 下的性能井液配方如下。油水比AVPW YP/Gel/ES/1"70%线性a-烯烃+30%盐水+3%有机土(VV) mPa.s mPa.s PaPa/PaV_90:10 14.012 2.01.5/13/1.0 1 252+4%乳化剂+0.5%润湿剂+3.0%降滤失剂+2%石85:1516.013.0 2.0/1 4/1.5646灰+重晶石(加重至密度为1.15 g/cm' )80:20 20.016.0 3.0/2 6/2.0 597表!乳化剂对合成基钻井液性能的影响70:3028.5.5 : 4.5/3 8/3.0 527乳化AVI PW/ YP/9/4sGellES表3有机土加量 对合成基钻井液性能的影响剂mPa.s mPa.s Pav25.523.5 2.0/2.0 2.0/1.0247有机土/ AVI PVI YP/S/27.5243.52.0/2.0 2.5/1.0221% mPa's mPa's PaPalPa\C 32.0293.0 3.0/2.0 3.0/1.5 18915.0 13 2.0 2.0/1.0 2/0.541729.51.52.0/1.0 2.0/1.0 33320.04.0 3.0/2.0 6/2.05974.5 4.5/3.0 8.0/3.0 52924.095.0 3.0/1.5 7/2.8721注:测试温度约为45 C。30.5 24.5 2.5/2.0 8/3.0963160/士乳化剂人究化肥2.4滤失性乳化剂D实验测得，该合成基钻井液(具体配方如下)的API滤失量近似为零，高温高压滤失量(100 %C )小于1 mL,说明其具有优异的滤失造壁性。102030 4504" a- 烯烃:冰=80: 20( VIV )+3%有机土+4%测试温度/心图1乳化剂对合成基钻井液黏温特性的影响乳化剂E+0.5%润湿剂+3.0%降滤失剂+2%石灰+重晶石(加重至密度为1.15 g/cm' )2.2油水比变化对合成基钻井液性能的影响2.5抗温性能研究研究了不同油水比对合成基钻井液性能的影按如下配方配制合成基钻井液，用重晶石加重响，实验结果见表2。由表2可以看出，随着水相至密度为1.15 g/cm'。比例的增大，合成基钻井液表观黏度和塑性黏度上80%线性a-烯烃+20%盐水+3%有机土+4%升明显，而且破乳电压则明显下降，水相比例以不乳化剂 E+0.5%WET+3.0%降滤失剂+2%石灰超过30%为宜。实验用合成基钻井液配方如下。测定该钻井液在100、120、 140、160 C下老2°油水乳状液+3%有机土 +4%乳化剂E+化 16 h后的性能变化，以此评价该合成基钻井液0.5%润湿剂+3.0%降滤失剂+2%石灰+重晶石(加的抗温性能，结果见表4。由表4可以看出，在重至密度为1.15 g/cm' )100~ 160 C温度范围内老化后，合成基钻井液性2.3有机土加量对合成基钻井液性能的影响能非常稳定，显示出良好的抗温特性。研究了有机土加量对合成基钻井液性能的影2.6不同密度合成基钻井液的流变性响，结果见表3。随有机土加量的增加，合成基钻不同密度合成基钻井液老化后性能见表5。由井液的破乳电压和黏度、切力变大。实验用合成基表5可见，线性a-烯烃合成基钻井液具有较高的钻井液配方如下。固相容量限。第28卷第1期岳前升等:深水线性a-烯烃合成基钻井液性能室内研究29表4合成基钻井液抗温性能3结论与认识VPVIYP/0/φsGell FLrme/ ES1.低温流动性是深水合成基钻井液应具备的重C mPa's mPa.s Pa中Pa/Pa_ mL_ V10020163/2 6/26.0 597要性能指标。线性a-烯烃合成基钻井液较白油基和173126/26.0 617 气制油基钻井液有 更好的流变性和低温流动性。40218/25.5 632.优选出a-烯烃合成基钻井液配方:油水乳160245.646状液+3%有机土+4%乳化剂E+0.5%润湿剂+3%降滤失剂+2%石灰，水相比例不超过30%。表5合成基钻井液在不同密度时的性能参考文献o/AVIPVI YP/GellES/g/cm'mPa.s mPa's PaPa/Pav[I] 彭放， YC21-14井钻井液技术[U]. 钻井液与完井液，2000，17(3):41-43.1.0516.013.0.0/14.0/1.0545[2] 岳前升, 舒福昌，向兴金，等.合成基钻井液的研制及1.1018.514.0.55.0/1.5588其应用[].钻井液与完井液，2004, 21 (5): 1-3.20.016.0 4.0/2 6.0/2.0597[3] 罗健生， 莫成孝，刘白明，等.气制油合成基钻井液研1.20 22.5 17.5 5.0 3/2 6.5/20589究与应用[J].钻井液与完井液，2009， 26(2): 7-11.1.30 24.019.0 5.0 4/2 7.0/2.0584[4] 耿铁.张岩，吴彬 ,等.新型合成基钻井液体系的研制与应1.4027.021.5 5.5 5/3 7.0/3.0578那门石油天然气学报, 2009 ,31( 2 )299300.320.[5] 许明标， 邢耀辉,向兴金，等,酯基钻井液性能研究[].2.7不同基油种类及低温流动性研究油田化学，200， 18 (2): 108-110.研究了不同基液种类的油包水钻井液性能和低[6] 肖稳发，向兴金，罗春芝，等.合成基钻井液体系的室内研究[].钻采T.艺，2000, 23(3): 78-81.温流动性，结果见表6和图2，配方如下。[7] 许明标.张娜.王昌军， 等聚a.烯烃合成基深水钻井液体80%线性a-烯烃+20%盐水+3%有机土+4%系性能研究[J].江汉石油学院学报，2004(4):112-113.乳化剂E+0.5%润湿剂+3.0%降滤失剂+2%石灰，[8] 刘远翔， 黄进军，李巍.线性a烯烃合成基钻井液流变用重晶石调节密度至1.15 g/cm'性调控方法[J.钻井液与完井液，2005. 22 (6): 9-12.[9] 孙金声，刘进京，潘小铺，等.线性a烯烃钻井液技术表6不同基液的油包水钻井液性能研究[D].钻井液与完井液，2003, 20 (3): 27-30.AV7Gell ES[10]马东,蒋发太，赵林，等.仿油基钻井液技术的研究[D]nPa's mPa's Pa9643Pa/Pa__ V断块油气田，2008. 15 (2): 98-100.5*白油283 2.0/1.5 7/2863[1]王越之，罗春芝，施建国，等.合成基钻井液储层保护线性a-烯烃204 3/2技术研究[D].石油钻探技术, 2003. 31 (1): 31-32.[12]蒋卓，舒福昌，向兴金，等.全油合成基钻井液的室内气制油22 4 3.0/2.0 7/3 757研究[].钻井液与完井液，2009，26(2): 19-20.[13]任丽荣，张琰.酯基钻井液页岩抑制性研究[U].钻井液与完井液，2009, 26 (2): 19-20.80士5号白油[14] Dieffenbaugher J, Dupre R, Authement G, et al. 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