油基钻井液体系介绍

COPYRIGHT:泥浆塘沽基地20061泥浆塘沽基地系列培训教材油基钻井液体系介绍COPYRIGHT:泥浆塘沽基地20062目录油基钻井液基础PDF-MOMSM钻井液体系HTHP-MOMSM钻井液体系PDF-SBMSM钻井液体系PDF-SBMⅡSM钻井液体系COPYRIGHT:泥浆塘沽基地20063油基钻井液基础OilBaseMudBasicClassCOPYRIGHT:泥浆塘沽基地20064油基钻井液基础油基钻井液概念：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COPYRIGHT:泥浆塘沽基地20065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基础－特点COPYRIGHT:泥浆塘沽基地20066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）油基钻井液基础－特点COPYRIGHT:泥浆塘沽基地20067油基钻井液发展阶段及特点1）原油钻井液完井液，1920年开始使用；成分及特点：原油，100℃以内浅井使用；优点：防塌，保护油气层，密度低，配制成本低；存在问题：无切力或切力很低，不利于加重，滤失量高，粘度变化大，若遭水侵，会损害储层，存在易挥发馏份，闪点低，易着火。2）改进型原油钻井液完井液，1935年开始使用；成分及特点：原油、水及乳化剂，100℃以内使用；优点：性能有所改进，密度可调，成本略有增加；存在问题：同上。3）油基钻井液，1939年前后开始使用；成分及特点：柴油、沥青、水、乳化剂及加重剂，使用温度200-250℃；优点：极好的深井钻井液，高温下稳定，维护费较低，防塌、防腐、保护油气层，润滑性好；存在问题：成本较高，配制条件严格，劳动条件差，易发生火灾。油基钻井液基础COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200684）油包水乳化钻井液，1950年前后开始使用；成分及特点：柴油、水、乳化剂及润湿剂，少量亲油性胶体作降滤失剂；优点：可保持低粘，控制活度防塌，抗酸性气体及抗污染能力强；存在问题：成本较高，钻速低，配制条件严格，劳动条件差。5）低胶质油包水钻井液，1975年开始使用；成分及特点：柴油、亲油性胶体、水、乳化剂及润湿剂；优点：可明显提高钻速，降低钻井总成本；存在问题：由于放宽滤失量，对一些地层不适应，如松散地层垮塌。6）低毒油包水钻井液，1980年前后开始使用；成分及特点：矿物油、亲油性胶体、水、乳化剂及润湿剂；优点：具有油基钻井液的各种优点，同时能有效防止环境污染，适合于海洋钻探；存在问题：同以上油基钻井液。油基钻井液发展阶段及特点油基钻井液基础COPYRIGHT:泥浆塘沽基地20069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。油基钻井液基础COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200610（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；油基钻井液基础COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200611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）水相油基钻井液基础COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200612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油基钻井液基础（3）乳化剂泥浆中心产品：主乳化剂：PF-MOEUAL辅乳化剂：PF-MOCOATCOPYRIGHT:泥浆塘沽基地200613关于乳化剂有关问题定向楔理论HLB值油基钻井液基础COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200614定向楔理论•胶体化学中将乳化剂分子的空间构型决定乳状液类型的原理称之为定向楔理论•乳化剂的空间构型主要是指分子极性基团和非极性基团截面积的大小。•d极d非极，易形成O/W，d极d非极，易形成W/O油基钻井液基础COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200615油基钻井液基础COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200616水滴大小及其分布分散液滴越小，体系分布均匀，稳定性好分散相增多，可变形粒子增多80/20乳状液的放大图80/20乳化不良COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200617亲水亲油平衡值——HLBHLB范围应用1.5-3.0消泡3.0-6.0W/O型7.0-9.0润湿、渗透8.0-18.0O/W型13.0-15.0净洗15.0-18.0增溶石蜡完全没有亲水性，HLB=0；完全是亲水基的聚乙二醇HLB=20，所以非离子型表面活性剂的HLB介于0～20之间COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200618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，则其悬浮性成问题油基钻井液基础(4)润湿剂泥浆中心产品：润湿剂：PF-MOWETCOPYRIGHT:泥浆塘沽基地200619油基钻井液基础COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200620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油基钻井液基础（5）碱度调节剂泥浆中心产品：碱度调节剂：PF-MOALKCOPYRIGHT:泥浆塘沽基地200621习惯上将有机土、氧化沥青以及亲油性褐煤等分散在油包水钻井液中的固相处理剂统称为亲油胶体。主要作用就是增稠和降滤失，其中使用最普遍的是有机土和氧化沥青。油基钻井液基础（6）亲油性胶体泥浆中心产品：有机土：PF-MOGEL氧化沥青：PF-MOTEXCOPYRIGHT:泥浆塘沽基地200622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使用的季铵盐具有很强的润湿反转作用，最常用的有1227、1231等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油基钻井液基础有机土COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200623在油基钻井液体系中起到悬浮、增粘和降滤失作用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油基钻井液基础沥青类处理剂COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200624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油基钻井液基础提切剂泥浆中心产品：提切剂：PF-MOHSVCOPYRIGHT:泥浆塘沽基地200625常用的有铁矿粉、重晶石和石灰石等在储层段，从流变性控制和储层保护等角度来说铁矿粉较重晶石和石灰石粉有优势油基钻井液的加重材料已趋向于铁矿粉若不考虑固相含量，石灰石于油基泥浆配伍性最好油基钻井液基础加重材料COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200626油包水钻井液的性能参数流变性（FV、AV、PV、YP）高剪切速率下粘度低在低剪切速率下具有适当的粘度，达到既清洁井眼，又不致引起过高的循环压力具有适当的切力，以悬浮加重材料和钻屑油基钻井液基础COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200627油包水钻井液的性能参数电稳定性（ES）ES高低代表油基钻井液的乳化稳定性状况加重钻井液要求ES400伏油基钻井液基础COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200628油包水钻井液的性能参数滤失量（FL）不但可检查油相损失程度还可判断乳状液乳化的好坏滤液中不能含水油基钻井液基础COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200629盐度差引起的水运移油基钻井液基础COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200630水相活度控制饱和盐水溶液活度CaCl20.293NaCl0.755KCl0.870ZnCl20.100KH2PO40.980油基钻井液基础COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200631温度、压力对油基钻井液流变性影响温度升高，粘度下降；压力上升，粘度上升温度越高，压力对流变性影响程度越小压力引起的流变性增幅大于温度引起的降幅，故在实际钻井中，同一油包水钻井液在井底的流变性都比地面高，若为加重钻井液，还会高得更多油基钻井液基础COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200632PDF-MOMSM钻井液体系PDF-MOMOilBaseDrillingFluidCOPYRIGHT:泥浆塘沽基地200633主要是针对渤海油田使用的，其配方由下列具有良好抗温稳定性的配套处理剂组成：油相PF-MO水相CaCl2水溶液乳化剂PF-MOEMUL、PF-MOCOAT降失水剂PF-MOTEX碱度调节剂PF-MOALK润湿反转剂PF-MOWET提粘切剂PF-MOGEL、PF-MOHSV加重剂石灰石PDF-MOM油基泥浆的组成COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200634油基泥浆常用检测性能参数密度漏斗粘度流变性高温高压失水Pom和Clom油水比电稳定性COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200635PF-MO0.8m3/m3PF-MOALK25－35kg/m3PF-MOGEL5－15kg/m3PF-MOWET5－15kg/m3PF-MOEMUL20－40l/m3PF-MOHSV5－15kg/m3PF-MOCOAT20－40l/m3PF-MOTEX30－50kg/m3CaCl2(20%的水溶液)0.2m3/m3PDF-MOM油基泥浆配方适用性：渤海海域的水平（分支）井、裸眼筛管井及明化镇组地层的尾管井COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200636钻前准备在陆地处理站配制该平台所用的全部油基泥浆；并对油基泥浆性能进行调整，达到设计要求；通过拖轮运至平台，泵入泥浆池再进行进一步处理；平台需配备相应的剪切设备；平台配备足够的现场维护泥浆材料；做好相应的环保及回收措施。PDF-MOM油基泥浆现场作业COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200637准备8方稠塞作为隔离液；用海水钻穿水泥塞后，先替入4方隔离液＋海水20方＋4方隔离液，紧跟油基泥浆，在顶替过程中高速不停泵；待第一个稠塞返出可直接排放，同时可以携带出大部分水泥塞钻屑，减少跑浆现象；第二个稠塞返出时进计量罐进行回收；油基泥浆返出时先过旁通，若仍有跑浆现象，可适当降低泵冲。然后逐渐通过振动筛建立正常循环，以不跑浆为原则。待油基泥浆循环均匀后方可正常钻进。PDF-MOM油基泥浆现场作业顶替隔离液COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200638PDF-MOM油基泥浆现场作业正常钻井油基泥浆维护若油基泥浆性能无明显变化时，用新浆补充消耗量，尽可能不向钻井液中直接加水相，混浆时应控制混入的速度，不得操之过急；正常钻进期间钻井液的油水比不能低于80/20，如果出现油水比降低或大幅波动，则应密切检测性能变化，以确定恢复油水比的方法，严防泥浆破乳现象发现，若有此现象时，混入一定比例的主乳，副乳和润湿剂。密切监测泥浆的破乳电压，保持泥浆的电稳定性，并通过补充乳化剂及碱度调节剂或加入白油等来提高破乳电压；密切观察振动筛岩屑返出情况，调整和维护泥浆流变性能，各项性能应维护在设计范围内，保证井眼的净化；充分清除泥浆中的无用固相，尽量使用高目振动筛筛布(应高于175目)，合理使用离心机和其他固控设备。COPYRIGHT:泥浆塘沽基地200639重要性：由于裸眼井采用筛