水基钻井液体系介绍

COPYRIGHT:泥浆塘沽基地20061泥浆塘沽基地系列培训教材水基钻井液体系介绍COPYRIGHT:泥浆塘沽基地20062目录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硅酸盐钻井液体系微泡沫钻井液体系其他钻井液体系简介COPYRIGHT:泥浆塘沽基地20063PEMTM钻井液体系ProtectingEnvironmentMud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COPYRIGHT:泥浆塘沽基地20065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COPYRIGHT:泥浆塘沽基地20066PEM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COPYRIGHT:泥浆塘沽基地20067PF-JLX的浊点效应A:低于浊点，全部可溶。B:在浊点处，不溶且为雾滴壮。C:高于浊点，形成胶束。ABCPEM泥浆钻井液体系COPYRIGHT:泥浆塘沽基地20068作用原理•PF-JLX胶素能够侵入孔吼并堵塞防止泥浆进一步进入地层.•PF-JLX包被钻屑防止分散和水化.•PF-JLX能吸附在钻具和井壁改善润滑性.•PF-JLX能增加泥饼韧性，降低失水.PEM泥浆钻井液体系COPYRIGHT:泥浆塘沽基地20069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COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200610PEM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COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200611PECTM钻井液体系PolymerEnhanceCationDrillingFluidCOPYRIGHT:泥浆塘沽基地200612软泥岩地层的井壁情况图示：滤液侵入地层简图硬脆地层水化地层硬脆地层水化地层滤液、K＋钻井液硬脆地层水化地层硬脆地层水化地层滤液、K＋钻井液硬脆地层水化地层硬度地层水化地层硬度地水化地层滤液、K＋钻井液层较高较高砂岩砂岩泥岩泥岩远井壁带——水化膨胀，膨胀压升高离子局部浓集——粘土颗粒界面间短程斥力增加；造成渗透水化膨胀压增高无机盐类抑制剂无法根本解决膨胀压的问题化学因素难以从现有工艺上消除物理因素化学因素COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200613针对软泥岩地层的钻井液模型保证钻井液在整个钻井过程中的包被效果减少压力及滤液的传递是井壁稳定的重要因素控制物理因素缓解化学因素压力良好的携砂、悬浮能力无机盐－强抑制适度抑制增强封堵能力——减少压力及滤液的传递COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200614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。COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200615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COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200616典型配方：海水+3%预水化膨润土+0.2%NaOH+0.2Na2CO3+0.2%PF-XC-H+0.3%PAC-HV+1％PF-FLO-CAT+1.0%PF-TEX+0.5%PF-PLUS+0.8-1.5%PF-JMH-YJ+1-2％PF-JHA＋1.5%PF-EPFPEC钻井液体系COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200617油层保护钻进油层最大比重从1.28降至1.23,最低一口井1.17，使油层段钻进压差下降了1.37MPa油层段平均单井浸泡时间减少15.2小时更高的渗透率恢复值BZ25-1油田PEC钻井液现场应用钻井液类型平均渗透率恢复值JFC/PLUS83.17%PEM85.82%PEC92.09%COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200618钻进情况明显减少了蹩抬钻具现象平均机械钻速提高25％增强了携带效果BZ25-1油田PEC钻井液现场应用COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200619作业情况缩短了起钻时间(平均缩短5小时）降低了倒划眼起钻难度提高了电测一次成功率得到了良好的井径曲线提高了整体时效平台井数设计井深实际井深设计天数实际天数实际天数一期作业天数BZ25-1F13221521415.55.595.435.86BZ25-1C2241723515.04BZ25-1F7267726318.57.427.718.67BZ25-1C4277727538.43BZ25-1油田PEC钻井液现场应用COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200620PEC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COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200621PEC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，不太适合探井作业使用PEC钻井液作业的油田：BZ25-1油田二期常规生产井、水平井、深井NB35-2油田常规井、水平井W12-1N油田12-1/4”井段作业（一口井）QHD32-6调整井及DF1-1二期8口大斜度井QK17-2S-1D及QK18-8-1D探井PEC和PEM钻井液对比COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200622PRDTM储层钻进液ProtectingReservoirDrill-inFluidCOPYRIGHT:泥浆塘沽基地200623选择钻进液的原则确定地层类型和渗透性以此为依据选择合适的完井方法选择钻进液选择清洗和解堵方法COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200624钻进液应具备的特性保护储层方面无粘土相和溶于酸的加重材料体系中的增粘剂、降滤失剂和桥堵剂能降解或酸(油)溶滤液能防止储层中的粘土膨胀和运移滤液与储层中的流体相容(不反应而产生沉淀或乳状液)不改变储层岩石表面的润湿性钻井方面高的井眼清洁能力、抑制性和润滑性井眼规则、稳定性好COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200625与完井作业的衔接桥堵粒子的的尺寸能通过所有完井设备所含固相能溶解或降解解堵液与储层流体相容环保方面体系无毒，可直接排放钻进液应具备的特性COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200626PRD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BrookfiledDVⅡCOPYRIGHT:泥浆塘沽基地200627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COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200628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COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200629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＜1,000cpPRD体系的主要特点COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200630体系基本配方海水+0.1%NaOH+0.2%Na2CO3+0.5~0.7%PF-VIS+1.5%PF-FLOCAT+2%PF-JLX+KCl(甲酸盐）PRD体系的基本配方COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200631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。0510152025时间(小时)4%PF-JPC1%HCl5%HCl10%HCl15%HCl解堵液降解效果比较60℃PRD钻开液解堵COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200632结论•PRD体系是一种快速弱胶凝体系•PRD体系具有很好的热稳定性•剪切力的时间无依赖性能有效地阻止岩屑床的形成•高的低剪切粘度能有效地阻止固液相侵入储层和对井壁的冲蚀•高动速比有利于携砂•润滑性、抑制性能满足水平井钻井的要求•易破胶，对储层的损害很小•易降解，无生物毒性,满足海洋环保要求PRD钻开液总结COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200633小阳离子钻井液体系PDF-JFCDrillingFluidSystemCOPYRIGHT:泥浆塘沽基地200634主剂JFC（新型季铵盐型有机阳离子化合物）基本配方海水+4%预水化般土+0.10.2%NaOH+0.50.8%PF-FLOCAT+0.30.5%PF-RS-1+0.20.4%PAC-HV+1.01.5%PF-TEX+0.60.9%PF-JFC改进配方海水+3%预水化般土+0.10.2%NaOH+0.50.8%PF-FLOCAT+0.30.5%PF-RS-1+0.20.4%PAC-HV+1.0%PF-TEX-3+0.50.7%PF-JFC++1.0%PF-HALPF-JFC小阳离子的基本配方适用区块：SZ36-1、LD10-1、LD4-2、LD5-2等以砂岩为主的油田COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200635PF