李明珠，江厚順，許明標(biāo),，邊永利

（1.長江大學(xué)a.石油工程學(xué)院；b.油氣鉆采工程湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430100；2.荊州嘉華科技有限公司，湖北荊州434000）

油田化學(xué)

低溫可降解無固相鉆井液體系性能評(píng)價(jià)

李明珠1a,b，江厚順1a,b，許明標(biāo)1a,b,2，邊永利2

（1.長江大學(xué)a.石油工程學(xué)院；b.油氣鉆采工程湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢430100；2.荊州嘉華科技有限公司，湖北荊州434000）

可降解鉆井液通過在鉆進(jìn)過程中能夠?qū)?chǔ)層實(shí)現(xiàn)有效封堵，鉆進(jìn)完成后又可采用破膠劑進(jìn)行破膠，可對(duì)油氣儲(chǔ)層起到有效的保護(hù)作用。UltraFlo是一種塑性粘度低，懸浮性能好的無固相弱凝膠鉆井液，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù)的對(duì)比確定該鉆井液體系的處理劑加量，并對(duì)該鉆井液的各種性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)，證明其能夠較好的保護(hù)儲(chǔ)層和具有良好的抗溫性能。

UltraFlo鉆井液；低溫自然降解；無固相鉆井液

在水平井鉆井中，傳統(tǒng)的水基、油基鉆井液無法解決大斜度段和水平段的靜態(tài)懸砂和動(dòng)態(tài)攜砂問題，而且還會(huì)對(duì)儲(chǔ)層造成很大傷害。無固相PRD體系能較好地解決這一問題，曾在中國海洋石油公司深圳公司、塔里木油田得到廣泛應(yīng)用，但在使用過程中出現(xiàn)流變性能、抗溫抗鹽性能不理想等情況。

為了提高合適時(shí)間段內(nèi)低溫條件鉆完井作業(yè)效率，結(jié)合水平井鉆井液特點(diǎn)，從研制新型增稠劑加量入手，開發(fā)出新的UltraFlo無固相弱凝膠鉆井液鉆開液體系，以高聚物作為主要增粘劑，具有較好的攜帶巖屑的能力、防護(hù)井壁以及防塌等能力，并且同時(shí)擁有較好的潤滑與減阻作用,并對(duì)其性能進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)。采用隱形酸破膠劑破膠，無需額外實(shí)施破膠程序，節(jié)省作業(yè)時(shí)間，提高鉆完井作業(yè)效率，具有重大的應(yīng)用價(jià)值。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)原料

NaOH，Na2CO3，KCl，降濾失劑STARFLO，封堵劑JQWY，增粘劑PFVIS-B，DUASEAL，B-CIDE，潤滑劑JLX-C，潤滑劑JLX-B，NH，KS，BPO。

精密電子天平，GSB高頻高速攪拌儀，恒溫水浴鍋，六速旋轉(zhuǎn)粘度儀，泥漿失水量測定儀，干燥箱，燒杯、量筒和玻璃棒若干等。

UltraFLO鉆開液體系基本配方：海水+0.20% NaOH+0.25%Na2CO3+5.0%KCl+L+0.5%PFVIS-B+ 2.0%STARFLO+5%JQWY（160目）+2%JLX-C（需要時(shí)采用KCl加重到密度為1.15g·cm-3）。

1.2基本原理

UltraFlo鉆開液利用聚合物之間的協(xié)同效應(yīng)，主要是利用分子間相互纏繞，形成一種空間網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的弱凝膠體系。在不加交聯(lián)劑的情況下，能夠在低溫條件和短時(shí)間內(nèi)成膠，所形成的弱凝膠具有獨(dú)特的流變性。本文研究的PFVIS-B增粘流型調(diào)節(jié)劑與生物聚合物能夠產(chǎn)生極大的協(xié)調(diào)協(xié)同作用，為一類采用天然高分子聚合物為主要原料，經(jīng)過化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾改性而得到的新的聚合物產(chǎn)品。我們設(shè)計(jì)的UltraFlo鉆井液，在實(shí)驗(yàn)室條件下，通過不同的處理劑配比配制不同的鉆井液配方，并通過對(duì)制備的無固相鉆井液性能進(jìn)行測試，優(yōu)選出性能最佳的無固相鉆井液配方。

1.3實(shí)驗(yàn)過程

無固相鉆井液常溫常壓下性能評(píng)測過程

（1）按相同的比例配制多組，均用高速攪拌器高攪30min，靜置一段時(shí)間。

（2）用六速旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測其常溫常壓下的粘度。

（3）用泥漿失水量測定儀測其常溫常壓下的濾失量。

2　UltraFlo鉆開液的性能影響評(píng)價(jià)

在確定了UltraFlo鉆井液體系的處理劑加量之后，室內(nèi)評(píng)價(jià)了UltraFlo體系的抗溫、加重、抗侵污、封堵、抑制性與潤滑性等性能。

2.1PFVIS-B加量對(duì)體系性能的影響

PFVIS-B在體系中主要起增粘、提切，增大體系的動(dòng)塑比的作用。為了考察PFVIS-B的最佳加量范圍，室內(nèi)評(píng)價(jià)了PFVIS-B對(duì)體系的影響，加量對(duì)鉆井液性能的影響見下表1。PFVIS-B在體系中主要起增粘、提切，增大體系的動(dòng)塑比的作用。為了考察PFVIS-B的最佳加量范圍，室內(nèi)評(píng)價(jià)了PFVIS-B對(duì)體系的影響，加量對(duì)鉆井液性能的影響見下圖1。

圖1　PFVIS-B加量體系A(chǔ)PI失水變化Fig.1API water loss change of PFVIS-B addition system

從表1和圖1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，隨著PFVIS-B含量的增加，體系粘度增大，尤其是切力變化較大，失水逐漸變小。

2.2抗溫性能評(píng)價(jià)

一般情況下，由于鉆開液體系均由天然化合物組成，隨著溫度升高，會(huì)導(dǎo)致聚合物降解，導(dǎo)致鉆井液體系的粘度降低，室內(nèi)評(píng)價(jià)了不同溫度下UltraFlo鉆開液體系熱滾16h前后的流變性能。熱滾前后性能測定結(jié)果見圖2。

圖2　溫度對(duì)API失水量的影響Fig.2Effect of temperature on API loss of water

2.3抗污染評(píng)價(jià)

2.3.1鉆屑侵污（表2）

室內(nèi)將易水化膨脹泥巖鉆屑烘干后粉碎，過100目篩，然后添加到UltraFlo鉆開液體系中，在一定條件下老化后考察前后性能變化情況，來判斷UltraFlo鉆開液體系的抗鉆屑污染能力。

表2　UltraFlo體系抗鉆屑侵污性能Tab.2Anti drilling performance of UltraFlo system

2.3.2海水侵污（表3）

鉆井液在循環(huán)過程中，有可能會(huì)受到地層水或海水等的污染，室內(nèi)評(píng)價(jià)了該體系在受到海水侵污后的性能的變化情況。

表3　UltraFlo體系抗海水侵污Tab.3Anti seawater intrusion of UltraFlo system

2.3.3搬土侵污（表4）

在鉆井過程中，泥頁巖水化能力較強(qiáng)，將對(duì)鉆井液的性能產(chǎn)生很大的影響，對(duì)于高造漿地層，鉆井液就必須具有較高抑制水化膨脹的能力，室內(nèi)采用干紅搬土模擬高造漿地層的巖屑來侵污鉆井液，從而考察該鉆井液體系在受到干紅搬土侵污后，體系的流變性的變化。

表4　UltraFlo體系抗搬土侵污Tab.4UltraFlo system to remove dirt

圖3　污染物對(duì)API失水的影響Fig.3Effects of pollutants on API loss of water

由表2～4及圖3可得到以下結(jié)論：

（1）鉆屑侵污后體系的流變性能有變化，但是變化不大。鉆屑加量越大，體系的濾失量越小。從以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以看出，隨鉆屑加量的增加，鉆屑鉆開液體系的表觀粘度、切力的變化不大，濾失量有所降低。這表明UltraFlo鉆開液體系有很好的抗鉆屑污染的能力；

（2）體系受到海水侵污后，粘度有所下降，API失水略有上升，但增幅很小，這說明了體系具有較好的抗海水侵污能力；

（3）從上表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，隨著搬土加量的增加，鉆開液液體系的粘度有所上升，API失水有所下降。體系能抗15%的搬土侵污。

3　結(jié)論

無固相鉆井液體系經(jīng)過化學(xué)物理作用能夠有效抑制鉆井液向鉆屑和井壁滲透，具有較強(qiáng)的康鉆屑污染能力，溫度穩(wěn)定性好，能夠滿足現(xiàn)場作業(yè)要求。STARFLO作為降濾失劑，根據(jù)市場經(jīng)濟(jì)應(yīng)用性，通過控制PFVIS-B的加量，再配合其它鉆井液處理劑進(jìn)行復(fù)配，制得具有穩(wěn)定性質(zhì)的UltraFlo鉆井液。

本次實(shí)驗(yàn)是在前人工作的基礎(chǔ)上展開的，由于時(shí)間有限，對(duì)PFVIS-B的合成沒有進(jìn)行過多探討，所制備的無固相鉆井液除了具有較好的性能外，還應(yīng)在實(shí)驗(yàn)室研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討其現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)及市場應(yīng)用性。對(duì)于破膠劑的研究，所應(yīng)用的破膠劑滿足低溫破膠的要求，還應(yīng)起到保護(hù)油氣儲(chǔ)層的作用，還待進(jìn)一步的研究。

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［3］謝克姜，胡文軍，方滿宗.PRD儲(chǔ)層鉆井液技術(shù)研究與應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝2007,29（6）：99-101.

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Study on natural degradation of solid free drilling fluid system in low temperature

LI Ming-zhu1a，b，JIANG Hou-shun1a，b，XU Ming-biao1a，b，2，BIAN Yong-li2
（1.a.College of Petroleum Engineering in Yangtze University;b.Key Laboratory of Oil and gas Drilling Engineering in Hubei Province,Wuhan 430100,China;2.Jiahua Technology Co.Ltd.in Jingzhou,Jingzhou 43400,China）

The degradable drilling fluid can effectively block the reservoir through the drilling process and the breaker can be used to break the rubber after drilling,which can effectively protect the oil and gas reservoir.Ultra－Flo is a kind of non solid and weak gel drilling fluid with low plastic viscosity and good suspension performance. Through the comparison of the experimental data to determine the drilling fluid system of the treatment agent,and the performance of the drilling fluid were evaluated.It is proved that it can better protect the reservoir and have good temperature resistance.

UltraFlo drilling fluid；natural degradation in low temperature；clay-free drilling fluid

TE242

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20161137

2016-07-26

李明珠（1993-），女，在讀碩士研究生，從事石油與天然氣開發(fā)相關(guān)研究。

導(dǎo)師簡介：江厚順（1969-），男，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向：高含水油田提高采收率技術(shù)、采油采氣工程技術(shù)研究。