《钻井液技术发展》PPT课件.ppt

钻井液技术发展 目录 钻井液概论钻井液分类钻井液技术的发展我国钻井液技术发展概况国内外钻井液技术对比分析 钻井液概论 钻井液体系介绍 PEMTM钻井液体系PECTM钻井液体系PRDTM储层钻进液小阳离子钻井液体系油基钻井液体系其他钻井液体系简介 国内领先近10年的环境可接受的水基防塌钻井液体系 简称PEM泥浆体系 ProtectingEnvironmentMud 满足钻井作业要求 满足环境保护的要求 满足保护油气层的要求 节约钻井整体成本 提高泥浆服务质量 PEM钻井液体系 中国海域应用最广泛 最成熟的泥浆体系PEM泥浆从95年至今在渤海使用现已超300口 并在大港使用十多口井 在胜利 冀东均有应用 也曾在PHILIPPS的外方井使用 均获成功 最大使用密度1 97 最高使用井温超170C 其抗温及抗各种污染能力均得到充分验证 为渤海的优快钻井项目中立下汗马功劳 PEM钻井液体系 PEM泥浆是一种与环境更友善且部分具有油基泥浆特性的水基泥浆 其主要产品是PF JLX一种聚合醇 PEM泥浆钻井液体系 PEM泥浆作用机理高分子材料的吸附包被絮凝JLX氢键作用JLX在高温雾点的行为PF TEX的防塌作用K 的防塌作用 强抑制性优良的润滑性和防泥包性良好的兼容性大的固相容量限良好的油层保护效果环境可接受性好对录井无影响 PEM钻井液优点 PEM泥浆钻井液体系 PEM钻井液保护储层的优势 1 强抑制性 粘度颗粒运移对油层损害机理减轻2 可控制使用相对较低的比重 降低 P3 良好的钻井液性能使钻井作业更为顺利 减少储层浸泡时间4 良好的封堵作用 钻井液滤液侵入浅5 低比重固相含量低 对储层的固相侵入伤害小6 钻井液与地层液体配伍性普遍较好 PECTM钻井液体系PolymerEnhanceCationDrillingFluid 主剂PF JMH YJ 有机正电胶材料 PF JMH YJ是由阳离子单体合成的 由于机理是需要有强的正电荷 因此和小阳离子不同 在阳离子单体的选择上选择了强正电荷的阳离子单体 而且在合成工艺上减少了因自聚以及可能造成阳离子电荷下降的因素 另外还在控制分子量上使其分子量降低 从而保证该产品具有高的正电荷 其机理主要是由于粘土表面都带负电荷的 地层粘土矿物高 也会带负电荷 水进入后势必会造成水化膨胀 而采用正电荷进入后 通过电荷中和使其压缩双电层 因而减少粘土水化膨胀的可能性 以达到抑制的效果 PEC钻井液体系 主剂PF JHA 聚醇醚材料 醇醚润滑剂是由天然物质 聚乙烯醚的衍生物 经精练提纯后 在一定的温度和压力下 进行相关的化学处理 使其具有活泼的反应性基团 再与低分子烷氧基化合物缩合而成 由于其固有的结构特征 使醇醚润滑剂具有与其他润滑剂比较更为突出的特点 该材料同样具有 浊点 行为 机理 PF JMH YJ能够牢固地吸附在粘土颗粒表面并进入层间 使粘土颗粒所带电荷发生变化 使其电位转化为正电位 利于PF PLH对粘土颗粒的包被并形成较强的结构 PEC钻井液利用PF PLH与PF JMH YJ的复配 可以达到较理想的 软抑制 效果 同时使用PF EPF 纳米级乳化石蜡 配合PF TEX加强泥浆的封堵效果 阻止压力及滤液的传递 PF JHA同样具有类似PF JLX的浊点行为 但抑制性较PF JLX差 但其润滑性更佳 本体系不含无机盐 不会造成地层内离子局部浓集 PEC钻井液体系 PEC和PEM钻井液对比 PEC钻井液较PEM钻井液优点 可提供较好的携砂和悬浮能力 有利于钻速很快的井的作业 如渤海的优快钻井由于携带效果好 环空岩屑浓度低 生产井作业钻速较PEM泥体系作业的井快生产井起钻相对较PEM体系作业的井快电测一次成功率更高油层浸泡时间更短 有利于油层保护体系本身对渤中25 1油田和NB35 2油田油层保护能力略强于PEM钻井液 对以上两个油田的天然岩心渗透率恢复值高于用PEM钻井液做的实验 使用有机抑制剂 不用无机盐抑制剂 对测井影响较小 PEC钻井液较PEM钻井液不足 PEC钻井液是针对软泥岩为主的地层开发的钻井液 适用的范围没有PEM钻井液广PEC钻井液抑制性较PEM泥浆差 钻井液长时间的稳定性不如PEM泥浆PEC钻井液由于全部材料均为有机物 对探井岩屑地化分析的影响远比PEM泥浆大 不太适合探井作业 PEC和PEM钻井液对比 PRDTM储层钻进液ProtectingReservoirDrill inFluid PRD体系的主要特点 具有独特的流变特性最大限度地减少储层损害 BrookfiledDV 独特的流变性 粘弹性 与时间无关的假塑性流体能有效地阻止大斜度井和水平井钻进时岩屑床的形成 PRD体系的主要特点 独特的流变性 高屈服值有效地携带岩屑 高的低剪切速率粘度 LSRV 有效地阻止固 液相侵入地层 避免对井壁的冲蚀 PRD体系的主要特点 最小的储层损害 低的孔隙介质滤失量有效地控制污染带的深度 易破胶解堵有效地清除内 外滤饼 低剪切速率粘度 40 000cp 低剪切速率粘度 1 000cp PRD体系的主要特点 解堵原理解堵液通过剪断聚合物的长链 使聚合物的分子量变小 其直观表现为液体的粘度下降 当低剪切速率粘度下降1500 2000cp时可认为已破胶解堵 解堵液可为酸 氧化剂或酶 PRD钻开液解堵 小阳离子钻井液体系PDF JFCDrillingFluidSystem PF JFC小阳离子的作用机理 聚合物中季胺原子上的正电荷与粘土表面上的负电荷产生强烈的静电作用 在粘土表面形成单层或多层的高分子吸附膜 从而阻止外来水分子进入粘土层间产生膨胀 由于桥联式的多点吸附 从而抑制粘土的分散和微粒运移 PDF JFC体系的优点 一定的抑制性良好的泥浆流变性良好的热稳定性良好的润滑性较强的抗钙 镁离子的能力能够有效地保护油气层维护简单 成本较其它泥浆低具有较低的生物毒性 环境可接受 PF JFC稳定性较差 在加入3个循环周后逐渐失效泥浆性能稳定性较差 不适合长时间使用抑制性较差 不适用于水敏性页岩及胶结差的泥岩地层与其他材料配伍性不强 加入KCl等无机盐会对体系电性产生不良的影响 PDF JFC体系的缺点 水包油钻井液体系 水包油钻井液体系 水包油欠平衡钻井液是采用高闪点特精白油或新气制油作为密度减轻剂 并作为分散相 水相为分散介质 作为连续相 通过水溶性聚合物YJD作为悬浮稳定剂而形成的乳状液 水包油钻井液特点 优点 密度从0 89 1 00g cm3之间可以调整 现场配制工艺简单 不需特殊的乳化设备 钻井液荧光级小于6级 成本较低 安全性好 对橡胶件腐蚀度轻 具有良好的流变性 失水造壁性 抗侵污性 抗温性 良好的润滑性 GID钻井液体系 体系介绍 GID钻井液体系是在参考了BZ25 1油田二期应用的PEC钻井液体系的成功经验 并进一步改进以适应BZ34 1区块地层特点 经过近半年的立项研究而推出的 主要在PEC体系的基础上引入了聚胺盐 进一步加强原有泥浆的抑制性 仍然采取 软抑制 的钻井效果 解决BZ34 1油田明化镇井段起钻问题 解决PEC钻井液在性能控制方面的不稳定性 提高体系的可操作性 适应现场优快钻井需求对井壁的稳定性较好 为工程的顺利进行提供了保障 成果 存在的问题 仍然存在流变性不易控制的现象 主要表现在HPA与JMH YJ的加入对流变性影响比较明显 由于考虑流变性 不能依据钻井液的抑制性需要而增加其用量 HPA的加入对失水的增加十分明显 需要增加失水剂用量 如果不控制低失水 粘钻具现象比较明显 本体系在使用过程当中不能有效避免泥岩胶结成块的现象 抑制性没有很大的改观 需要改进的方向 增加主剂材料对泥岩的抑制性 尽量降低对流变性的影响 根据岩性研究 引进或筛选合适的配伍性好分散剂或防粘结剂 避免泥岩胶结成块 因为据了解MI也曾遇到此类问题 并且很严重 但加入一种药剂后效果明显 进一步通过现场使用 在现有条件下更新改进适应本区块的钻井液施工工艺 从工艺上克服体系本身的不足 油基合成基钻井液体系OBM SBMDrillingFluidSystem 油基 合成基钻井液 油基钻井液概念 以油为连续相的钻井液体系分类 1 原油钻井液2 油包水乳化钻井液 反相乳化钻井液 逆乳化钻井液 简称油包水钻井液 3 全油钻井液4 合成基钻井液 现有的油基 合成基泥浆体系PDF MOMSM钻井液体系HTHP MOMSM钻井液体系PDF SBMSM钻井液体系PDF SBM SM钻井液体系 油基 合成基钻井液体系 特强的抑制性很高的耐温能力很强的抗污染能力极好的储层保护特性特佳的润滑性能很好的抗腐蚀性维护相对简单 油基钻井液特点 成本较高技术难度较大环保及地质录井有一定影响工作环境差钻速低 被渤海的实践否定 油基 合成基钻井液基础 特点 油包水钻井液的组成 以水为分散相 内相 油为连续相 外相 并添加乳化剂 亲油性胶体及其它处理剂和加重材料所形成的稳定的乳状液 常用符号W O表示 油基 合成基钻井液基础 1 油相 又称基油或基液 目前普遍使用的基油为白油要求 闪点及燃点分别在82 及93 以上 白油苯胺点在60 以上 粘度不易过高 便于对流变性进行调控 油基 合成基钻井液基础 产品 白油 PF JPA PF SGO 淡水 海水或盐水均可作为水相有效控制水相活度 消除泥 页岩水化膨胀 保证井壁稳定有的盐类可降低水相的表面张力 对乳状液起稳定作用增加抗地下水或盐类的污染能力可提高乳状液密度 2 水相 油基 合成基钻井液基础 乳化剂是乳状液能否稳定的决定性因素 主要作用有以下几种 在油水界面形成具有一定强度的吸附膜 阻止液滴碰撞时发生聚并而使乳状液稳定降低油水界面张力 使得体系稳定增加外相粘度 增加液滴发生碰撞阻力 3 乳化剂 泥产品 主乳化剂 PF MOEUAL PF MEA辅乳化剂 PF MOCOAT PF IEA 油基 合成基钻井液基础 重要性 大多数天然矿物是亲水的 加重材料和钻屑趋向于与水相聚结 引起高粘与沉降 从而造成体系不稳定油基钻井液切力一般较低 如果加重材料和钻屑维持其亲水性 则其悬浮性成问题 4 润湿剂 产品 润湿剂 PF MOWET PF WET 油基 合成基钻井液基础 作用提供Ca2 有利于二元金属皂的生成 从而可保证所添加的乳化剂充分发挥其效能维持整个油基钻井液体系的PH值处于碱性以利于防止钻具腐蚀可有效防止地层中CO2和H2S等酸性气体对钻井液的污染 5 碱度调节剂 产品 碱度调节剂 PF MOALK PF HNCA 油基 合成基钻井液基础 有机土由亲水性的膨润土与季铵盐类阳离子表面活性剂发生相互作用后制成的亲油性粘土有机土很容易在油相中分散 具有良好的提粘 悬浮作用 对整个油基钻井液体系的稳定也起到稳定作用另外 有机土的存在可以构建油基钻井液的滤饼 正是滤饼的存在从而阻止了外来固 液相进一步侵入油气层 有机土 油基 合成基钻井液基础 产品 PF MOGEL PF MGEL 在油基钻井液体系中起到和降滤失作用增强体系的抗温和稳定作用最大缺点是对提高机械钻速不利 降失水剂 油基 合成基钻井液基础 产品 PF MOTEX PF FA PF FAC 传统油包水钻井液切力不足提切剂是油包水钻井液中新型处理剂它的引入可提高油基钻井液的屈服值和低剪切速率粘度提高了油基钻井液的动携静悬能力 提切剂 泥浆中心产品 提切剂 PF MOHSV PF IVA 油基 合成基钻井液基础 固化水堵漏液 固化水堵漏液属于固态胶体 不形成完全意义上的固相 胶体存在凝胶 固态 溶胶 液态 的过程 不能永久性封堵地层 而是在一定的温度条件下经过一定时间后 自行溶胶液化反排出储层 对地层污染的程度极为有限 另外也可以采取人为的措施进行解堵 固化水的状态 固化后的流动性 固化后的状态 破胶后的状态 固化水的特点 性能 流动性好 悬砂性强 现场易配 稳定时间长 提高功效安全环保 对人体无害 可还原成清水 地层暂堵能解除 经济指标 综合成本相当于泡沫压井液的50 以下 实际只有泡沫压井液的1 4 适应范围 最高井温135 地层压力系数小于或等于1 0MPa 100m 固化水压井修井液体系破胶方法 化学法破胶和气举联作这种方法是在作业结束后 注入化学破胶剂 固化水体系可在半个小时内破胶 同时产生数百方气体 替喷油气井 排出固化水体系酸液破胶这种方法是和酸化联作 固化水体系见酸后破胶 破胶后的水可以稳定储层内的粘土矿物氧化剂破胶这种方法是作业结束后 用氧化剂破胶 但需要专门的替喷作业 方能及时将破胶后的固化水替出油气井 主要材料 固化剂 固化引发剂 胶体保护剂 固化水形成结构的基础 诱发固化水发生反应的助剂 使固化水以固体状态稳定存在的助剂 其他钻井液体系 PDF THERM钻井液 抗高温水基钻井液 在南海西部为主应用仿油基钻井液PDF MEG 抑制性强 润滑性好 不含无机盐 在天时公司YD603及YD301使用甲酸盐钻井液 强抑制水基钻井液 曾在BZ25 1油田使用海水 膨润土浆 表层作业时使用KCl PHPA钻井液 部分简单探井使用 PF PLUS PF JFC钻井液 小阳离子包被型钻井液 目前已被PEC钻井液取代三磺钻井液 缅甸M岛作业使用 高温高压井段使用饱和盐水钻井液 钻井岩盐及膏盐地层使用MMH正电胶钻井液 陆地油田使用 海上油田不适用硅酸盐钻井液 强抑制无机钻井液微泡钻井液 低比重井使用 钻井液材料简介 无机处理剂 氢氧化钠NaOH调节泥浆PH值预处理配浆海水及钻井水 清除Mg2 离子碳酸钠Na2CO3预处理配浆海水及钻井水 清除Ca2 离子使钙质粘土变成钠质粘土 改善粘土水化分散性能 提高造浆率除掉石膏侵入或水泥侵入泥浆中的Ca2 离子甲酸钠的羧基官能团受到钙侵时也可使用纯碱恢复其效能氯化钠 氯化钾NaCl KCl配制饱和盐水泥浆 防止岩盐井段的溶解抑制泥页岩地层水化膨胀 防止坍塌 钻井液材料简介 无机处理剂 膨润土粉 提供钻井液中的土相硫酸钡BaSO4 比重4 0 4 6 不溶于酸 减 水和有机溶剂 加重材料 要求相对密度不小于4 粉末粒度要求99 过200目筛 碳酸钙CaCO3 比重2 2 2 9 不溶于水 溶于稀盐酸 通常做生产井加重材料 要求相对密度不小于2 6 粉末粒度要求99 过200目筛 比重很难加到1 40以上碱式碳酸锌PF SSY Zn2 OH 2CO3 除硫剂 与硫化氢反应生成不溶于水的ZnS 钻井液材料简介 无机处理剂 PF HAL 羟基铝粘土稳定剂 抑制泥页岩地层粘土水化膨胀 减轻钻头泥包的风险钻进含油气地层防止该地层中的粘土颗粒水化膨胀 减少钻井液对油气地层的污染在旅大油田开发井使用 油层保护效果明显PF GSN 硅酸钠强抑制剂 硅酸盐泥浆的主剂 通过化学机理在井壁上形成一层隔离膜 硅酸钙等沉淀 防塌交联堵漏剂 PH 9 5时为溶液 PH值 9 5时为凝胶 钻井液材料简介 甲酸盐材料 PF CONa 甲酸钠 可配制最大比重1 38的无固相溶液高比重无固相钻 完井液的加重本身也是优异的完井液材料在钻井液中增加聚合物材料的抗温能力具有很强的页岩稳定性PF COK 具有甲酸钠材料所具有的所有优点最大比重可配制到1 60对泥岩的抑制性和页岩的稳定性较甲酸钠更强 钻井液材料简介 提粘剂 PF XCH高效生物聚合物 用黄胞胶 xanthomonascompestrispolymer 材料制成很好的提高钻井液的屈服值及动塑比具有良好的剪切稀释性能 聚阴离子纤维素PAC HV组分 聚阴离子纤维素用途 控制钻井液的滤失量 形成薄 光滑而韧的泥饼具有很强的抑制粘土膨胀能力改善和稳定钻井液的流变性能增加携带钻屑的能力 有效地清洁井眼增加胶体的稳定性和泥浆的抗污染能力 钻井液材料简介 降滤失剂PF FLOCAT组分 阳离子改性淀粉用途 可应用于淡水 海水泥浆中做为降滤失剂不会对泥浆的电性产生影响在PRD钻开液中辅助提供钻开液粘度 LRSV 抗高温 抗盐降滤失剂PF TEMP组分 属于褐煤树脂类产品用途 降滤失剂效果明显 对高温高压滤失量的降低更是效果显著改善泥饼质量 降低摩阻增加润滑性提高钻速 可适用于大斜度井及水平井钻井液 钻井液材料简介 沥青类材料 PF TEX 3 乳化沥青沥青经机械作用分散为细微颗粒 分散在含表面活性物质的水介质中封堵微裂缝防塌 稳定页岩地层润滑减阻 降低钻具扭矩页岩防塌剂PF TEX组分 磺化沥青钠盐 沥青质 少量沥青酚盐 氧化沥青和无机盐用途 封堵微裂缝防塌 稳定页岩地层润滑减阻 降低钻具扭矩形成薄而韧的泥饼 控制泥浆的高温高压失水可控制泥浆的高温剪切强度和高温下的热稳定性 钻井液材料简介 PF SMPC 阳离子改性性磺甲基酚醛树脂降低泥浆的高温高压失水优良的抗高温 抗盐处理剂 可抗温220 230 PF RS 1 复合树脂降失水剂树脂类降失水剂 较低温度下就有较好的降失水效果PF ZP 超低渗透封堵材料是一种用植物衍生物质形成的混合物含有部分水溶和全水溶的有机聚合物和不溶的金属氧化物通过物理化学和表面化学的作用逐步封堵并形成封堵膜 促使动滤失量降低PF DEF 1 消泡剂降低溶液表面张力 消除钻 完井液中的气泡 钻井液材料简介 钻井液材料简介 页岩抑制剂PF PLUS PF PLH组分 以丙烯酸 丙烯酰胺为主体 引进了羧基而共聚生成的一种高分子聚合物用途 能有效地携带岩屑 清洗井眼能有效地抑制泥页岩的水化分散 防止地层坍塌由于其适度絮凝的特点 因此它可以保证钻井液体系的低固相 低密度 有利于提高钻速 低渗透成膜剂PF LPF 新 用途 有效地封堵泥页岩的裂缝 防止地层坍塌能有效地降低失水优化泥饼质量 稳定井壁润滑减阻 降低钻具扭矩 润滑剂PF LUBE组分 以植物油 或无毒害 低荧光的矿物油 为主要原料 再加其它表面活性剂反应生成用途 润滑剂PF LUBE可广范应用于各种水基泥桨作为润滑剂 尤其在大斜度井 高温高压井 其使用效果更佳改善泥浆 泥饼的润滑性 防止粘附卡钻在大斜度井中 以油膜的形式吸附在钻具表面减小扭矩固体润滑剂PF BLA组分 固体塑料大球用途 通过纯机械物理作用 降低钻具 套管与井壁之间的磨擦阻力 钻井液材料简介 无固相完井液缓蚀剂CA 101组分 有机季胺盐类腐蚀抑制剂用途 在金属表面形成一层保护膜 阻止腐蚀介质与金属表面间的电子迁移 在各种盐水体系的完井液中均具有较好的抑制腐蚀作用聚合物降粘剂PF MDL组分 一种小分子量抑制性聚合物降粘剂用途 分子链上同时带有正负电荷 是一种高效抑制性降粘剂具有无铬木质素稀释剂无法相比的降粘切能力 且抗温 抗盐 抗钙性能好能降低水眼粘度有抑制钻屑分散的能力 可减少油气层损害 钻井液材料简介 钻井液材料简介 乳化石蜡PF EPF组分 纳米级乳化石蜡用途 用做页岩封堵剂 防止井壁坍塌可以做为水基钻井液的润滑剂很好的油层保护效果 防塌润滑剂PF GRA组分 改性石墨用途 用做页岩抑制剂 防止井壁坍塌做为水基钻井液的润滑剂提高钻井速度 可适用于大斜度井及水平井钻井液中 单向压力封闭剂PF SEAL组分 植物纤维物质用途 在渗透性和微裂隙性漏失地层井段配合聚合物钻井液使用作为防漏堵漏剂对油气孔道不堵塞 有利于保护油气层 在正压条件下形成坚韧致密的泥饼 在负压条件下 可迅速解堵复合堵漏剂 组分 果壳 核桃壳 云母 蛭石粉用途 裂缝性或漏失严重时堵漏用 钻井液材料简介 谢谢大家 敬请各位批评指正