低温油基钻井液抗污染能力研究

低温油基钻井液抗污染能力研究

摘要 对于在较低地层温度下的低密度油基钻井液的相关研究较少，对此选择了研究的一套低温油基泥浆体系。本文主要探讨了低温油基钻井液在无机盐、地层钻屑、海水污染条件下的性能变化情况，分析了导致体系性能变差的原因，揭示了现场应用可能影响钻井液稳定的一些因素，给出了有利于体系现场维护的一些合理建议。通过这些研究，说明该体系具有优良的稳定性和流变性，同时也为油基钻井液在水平井方面的应用做了较好的技术支撑。 关键词：油基 低温 钻井液 抗污染 破乳电压

引言

为了适应现场需要，满足较低密度下对油基钻井液性能的要求，通过室内大量实验研究，研制出具有较好流变性，电稳定性和滤失性能的低温油基钻井液体系，本文主要针对该体系的抗污染能力进行评价研究。

研究内容

低温油基钻井液体系基本配方：油水比：80：20 （油相：5＃白油；水相：20％CaCl 2

水溶液），配方：2%主乳＋1.5％辅乳＋1％润湿剂＋2％有机土＋2.5％MOTEX ＋1.5％碱度调节剂＋0.8％HSV -4，密度ρ＝1.20g/cm 3(碳酸钙加重)。

该体系基本性能如下：

表 1

从上表数据可以看出，低温油基钻井液体系具有很高的切力，PV 却只有24 mPa·s ，高温高压滤失量只有10.6ml ，破乳电压在600伏以上，具有较好的电稳定性。

为了检测体系的抗污染能力，分别对不同量NaCl 、CaCl 2、钻屑和海水侵入体系时的性能变化进行实验研究。 1.抗NaCl 污染实验

表 2

从上表数据分析来看，NaCl 侵入量的增加只对破乳电压略有影响，有降低体系电稳定性的作用，但是总的来看体系性能受NaCl 影响很小。体系具有很好的抗NaCl 污染的能力。 2. 抗CaCl 2污染实验

表 3

指标 A V mPa·s PV mPa·s YP Pa YP/PV Pa Ф6/Ф3 FL API

ml FL HTHP ml Es V 滚前 35 21 14 0.667 12/11 848 滚后

40

24

16

0.656

13/12

3.4

10.6

1127

老化条件：80℃×16h HTHP 滤失实验条件：80℃×3.5MPa 测试温度： 40℃ NaCl 指标 A V mPa·s PV

mPa·s YP

Pa YP/PV Pa Ф6/Ф3 FL API ml Es V 0％ 滚后 39 26 13 0.500 10/9 3.4 1103 3％ 滚后 42 29 13 0.448 12/10 3.6 1053 5％ 滚后 42.5 28 14.5 0.518 13/11 3.6 926 10％ 滚后 41

27

14

0.518

11/10

3.8 849 15％

滚后

42 27 14 0.500 11/9 3.2

671

老化条件：80℃×16h 测试温度： 40℃

从上表数据分析，CaCl 2加量侵入对体系流变性和API 滤失性能无不良影响，破乳电压

也无明显的变化，故而体系也具有很好的抗CaCl 2污染的能力。 3. 抗海水污染实验

表 4

由上表数据可看出，海水侵污只对体系的流变性和破乳电压产生了影响。随着海水侵

入量的增大，体系粘切明显增大，而破乳电压也随海水侵入量的增大逐步降低。这是因为海水的侵入改变了体系的油水比，使油水比降低，从而增大了粘度，因水相侵入消耗了乳化剂，所以降低了体系的电稳定性。可以适时补充油相和乳化剂来维持电稳定性。 4. 抗钻屑污染实验

表 5

从上表可以看出，钻屑的侵入引起体系的塑性粘度增加，体系的API 滤失量也增加，破乳电压显著下降。这是因为钻屑的侵入增加了体系的固含，所以会引起塑性粘度的增加，同时钻屑会消耗体系中的润湿剂和表面活性剂，所以会导致体系电稳定性下降。体系电稳定性的下降也会引起滤失性能变差，而且过量钻屑会改变滤饼质量，所以使得滤失量增大。

为了改善体系的抗钻屑侵污能力，需要补加一定量的润湿剂来提高体系容纳钻屑侵污的能力。下表是将润湿剂加量提高到2％即增加一倍后的抗钻屑污染实验结果。

表 6

CaCl 2 指标

A V mPa·s PV mPa·s YP Pa YP/PV Pa Ф6/Ф3 FL API ml Es V 0％ 滚后 40 24 16 0.667 13/12 3.4 1127 1％ 滚后 41.5 23 18.5 0.804 14/12 3.6 1028 2％ 滚后 40 27 13 0.481 14/12 3.8 1037 3％ 滚后 39.5 26 13.5 0.519 11/10 3.6 987 5％

滚后

40.5

28

12.5

0.446

11/10

3.6

1012

老化条件：80℃×16h 测试温度： 40℃

海水 指标 A V mPa·s PV mPa·s YP Pa YP/PV Pa Ф6/Ф3 FL API ml Es V 0％ 滚后 40 24 16 0.667 13/12 3.4 1127 5％ 滚后 44 27 17 0.629 13/11 3.0 929 10％ 滚后 50 30 20 0.667 17/15 2.8 755 15％ 滚后 56

32

24

0.750

20/18

2.8 659 20％

滚后

62 35 27 0.771 25/23 3.2

481

老化条件：80℃×16h 测试温度： 40℃

钻屑 指标 A V mPa·s PV

mPa·s YP

Pa YP/PV Pa Ф6/Ф3 FL API ml Es V 0％ 滚后 40 24 16 0.667 13/12 3.4 1127 5％ 滚后 40.5 26 14.5 0.557 10/9 3.4 1103 10％ 滚后 41 27 14 0.518 9/8 6.0 488 15％ 滚后 42.5 29 13.5 0.465 9/8 7.8 340 20％

滚后

44

31

13

0.419

9/8

8.8

252

老化条件：80℃×16h 测试温度： 40℃