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        一種高抑制性水基鉆井液體系

        2017-06-15 18:07:13熊愛江
        科技創(chuàng)新導報 2017年11期
        關鍵詞:抑制配方

        熊愛江

        DOI:10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.035

        摘 要:對一種針對活性泥頁巖的高抑制性水基鉆井液體系(ULTRADRIL)組成和鉆井液性能進行了分析,對鉆井液體系配制流程、添加量和時間進行了介紹。該鉆井液體系在滿足對活性泥頁巖有效抑制的技術要求基礎上,具有良好的井眼清潔和防鉆頭泥包效果,有利于提高機械鉆速,作業(yè)維護簡單,對環(huán)境友好。

        關鍵詞:泥頁巖 抑制 水基鉆井液 配方

        中圖分類號:TE254.3 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2017)04(b)-0035-02

        海洋油氣勘探的力度逐年加大,海洋環(huán)境保護對鉆屑排放和污染問題提出了越來越高的要求,限制了油基鉆井液在海洋鉆井中的使用。針對活性泥頁巖的高抑制性水基鉆井液體系在泥頁巖抑制性、鉆速和維護等方面都有出色的表現(xiàn),并在全球海上和陸上鉆井中得到了成功應用。

        1 體系組成

        體系中泥頁巖主抑制劑是ULTRAHIB聚胺,提供水化抑制作用,聚合物ULTRACAP是一種分子量適度的陽離子聚丙稀酰胺,提供第二種泥頁巖抑制和鉆屑穩(wěn)定作用。通過阻止粘土吸附水達到泥頁巖抑制,獲得完整的鉆屑。第二種抑制作用可以通過配方中K+和Ca+置換地層中的陽離子獲得。該體系還包括ULTRAFREE防粘結和鉆速增強劑。

        1.1 活性泥頁巖抑制劑

        該鉆井液體系活性泥頁巖抑制劑由主抑制劑ULTRAHIB和第二抑制劑ULTRACAP提供的多種抑制機制的體系。

        ULTRAHIB抑制劑是一種液體處理劑,它通過嵌入粘土片,減小粘土片間的空間,阻止水分子滲入,而降低粘土膨脹的水合作用達到抑制效果。推薦濃度為2%~4%,但具體加量取決于泥頁巖的活性。ULTRAHIB為堿性材料,恰當?shù)腢LTRAHIB濃度可確保pH在9.0~9.5,避免添加NaOH或KOH。

        聚合物ULTRACAP是一種分子量適度的陽離子聚丙稀酰胺,提供鉆屑包被和泥頁巖穩(wěn)定作用。使用濃度在5.7~8.56 kg/m3,ULTRACAP在泥頁巖和鉆屑表面形成一個保護外套,從而獲得完整的鉆屑,避免了鉆屑粘糊振動篩和鉆屑相互粘結。

        1.2 失水處理劑

        POLYPAC UL和POLYPAC ELV是該鉆井液體系首選失水處理劑,它不但能有效控制失水,而且對流變性的影響極小。POLYPAC UL/ELV的使用濃度在5.7~11.4 kg/m3,并確保失水小于6.0 mL/30min。

        1.3 增粘劑

        ULTRADRIL體系的最佳增粘劑是黃原膠類生物聚合物DUO-VIS和XCD,加量范圍在1.42~4.28 kg/m3,取決于井徑和井況。

        1.4 防粘結和潤滑劑

        ULTRAFREE鉆速增效劑是一種表面活性劑混合物,它可以使泥頁巖鉆屑在金屬表面,如井底總成和鉆頭粘結最少。ULTRAFREE也提供一個附加的潤滑作用。為獲得好的和均勻的混合效果,添加該處理劑應做到按規(guī)程足量加入。最佳濃度是1%~3%,這取決于鉆井液比重和固相含量。

        1.5 鉆井液配方

        ULTRADRIL體系可以用各種基礎鹽配制,從海水到高濃度NaCl和KCl鹽的很廣泛圍。在海洋作業(yè)中,常常需要高濃度鹽(如:20% NaCl)提供一個附加的氣體水合物抑制或增加泥頁巖的穩(wěn)定性。表1列出了處理劑的典型濃度。

        2 體系配制

        該鉆井液體系的優(yōu)點之一是配制簡單,可以較快地加入,節(jié)約了大量的時間。

        剪切和振動篩試驗證明,恰當?shù)木酆衔锼妥畲笙薅鹊匕l(fā)揮聚合物的作用,剪切裝置如Poly Shear 140或Halco是必要的,建議使用渦流Venture Lobestar漏斗。用Lobestar漏斗將初配的ULTRACAP處理劑至少剪切一個完整的循環(huán)周,以獲得最大的過篩能力和最佳的流變性。

        表2和表3是一個現(xiàn)場試驗的1 000桶比重1.20 kg/L的ULTRADRIL和1 000桶3%的ULTRAHIB抑制劑和7.12 kg/m3 ULTRACAP包被劑的稀釋液的實際例子。處理劑的加入順序被證實是很有效的。在加增粘劑DUO-VIS前加入ULTRAFREE導致泡沫,建議在稀釋液中不加ULTRAFREE(稀釋液中不含DUO-VIS)。

        Lobestar漏斗可縮短混合時間。如果沒有,至少需要加聚合物時的2倍時間進行循環(huán)。

        3 現(xiàn)場應用情況

        ULTRADRIL體系在我國南海荔灣、流花等深水區(qū)塊鉆井作業(yè)中得到了廣泛應用,作業(yè)過程中抑制了活性泥頁巖的水化膨脹、井徑規(guī)則,提供了良好的井壁穩(wěn)定性,并且能夠包被鉆屑,有利于井眼清潔,有效提高了鉆井機械鉆速。

        4 結語

        針對活性泥頁巖的高抑制性水基鉆井液體系具有優(yōu)異、穩(wěn)定和易維護的作業(yè)性能,能提供良好的活性泥頁巖抑制性和井壁穩(wěn)定性,能包被鉆屑,很大程度地降低軟泥巖對鉆柱和鉆頭的粘附,對海洋環(huán)境影響小。通過作業(yè)實踐證明,該鉆井液體系該體系具有許多非水基鉆井液的優(yōu)良性能,在深水鉆井作用中具有良好的適應性。

        參考文獻

        [1] 羅俊豐,劉科.海洋深水鉆井常用鉆井液體系淺析[J].長江大學學報:自然科學版,2010,7(1):180-182.

        [2] Pat Watson,Bob Meize,Catalin Aldea. Eastern Gulf of Mexico:Inhibitive Water-Based Drilling Fluid Sets Ultra-Deepwater Records[A].Proceedings of the Drilling Conference[C].2004:329-340.

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