钻井液新技术汇报(汇报版)

2θ /deg
2θ /deg
从XRD曲线可以看出，两种聚胺均能进入粘土的晶层，从而可以阻止水 分的进入，防止泥页岩的膨胀。
HEM深水钻井液体系
聚胺抑制性能评价
聚胺PF-UHIB对膨润土的抑制量高，抑制性能好。
HEM深水钻井液体系
低分子量包被剂PF-UCAP
控制低温流变性；
好的低温流动性防止钻井液糊筛跑浆。
HEM钻井液最高抗温可达160℃。
HEM深水钻井液体系
（10）HEM低温过筛能力
HEM深水钻井液体系
3.HEM钻井液现场应用简述
井名 LH26-2-1 LH29-2-2
水深,m 543 742
泥线温度,℃ 8.7 5
井深,m 4001 2710
DHAT,℃
62 34
LH33-1-1
600
5
3426
HEM深水钻井液体系
1、体系的构建及作用机理
HEM聚胺钻井液是一种强抑制性水基钻井液体系。
体系特点：
良好的低温流变性； 很强的泥页岩抑制性； 能抗不同盐水至饱和，有效抑制气体水合物； 润滑性好，不易发生泥包； 很好的保护储层效果； 操作简单，维护方便。
HEM深水钻井液体系
1600
1800
2000 实测ECD
2200
2400
2600
2800
drillbench计算ECD
HEM深水钻井液体系
（2）温度、压力对流变性影响
HEM体系粘温曲线
HEM体系低温压粘曲线（3.5-3.8℃）
HEM深水钻井液体系
（3） NaCl 、乙二醇对性能影响
温度 压力 Psi 0 1100 3℃ 2100 3000 4000 5200 15℃ 0 0 1100 25℃ Φ600 152 153 154 154 Φ300 107 108 109 110 110 108 85 72 73 Φ6 29 29 28 27 26 24 27 26 26 Φ3 26 26 25 25 AV mPa·s 76 76 77 77 PV mPa·s 45 45 45 44 YP Pa 31 32 32 33 32 31 25 22 22
HEM深水钻井液体系
LH29-2-2井12-1/4“井段性能
70 60 50 40 30 20 10 0 1461 1461 1618 1915 2245 2387 2387 2387 2387 2450 2614 2710 2710 2710 2710 井深（m） 密度,g/cm3 粘度,s/qt
抑制机理示意图1
抑制机理示意图2
3 7
HEM深水钻井液体系
1.阳离子迁移到粘土表面屏蔽负电 荷，减少排斥和膨胀； 2.不带电但含有大量亲水基团能螯 合没有被取代的阳离子，以防止 水化； 3.在低水化状态下，两头的胺基通 过吸附在粘土片层的底部和顶部 ，把其拉紧（pin the clay layers together）； 4.阳离子抑制剂通过阳离子交换取 代水化的钠离子。
Good hole cleaning
Low ECD
HEM深水钻井液体系
钻井液YP随温度的变化
12 10
3转读数随温度的变化
YP(Pa)
8 6 4 2 0 0 10 20 30 T(℃) 40 50 60
钻井液在不同温度下变化平稳
HEM深水钻井液体系
LH29-2-2 ECD计算与实测对比图
1.275 1.268 1.261 1.254 1.247 1.24 1.233 1.226 1.219 1.212 1.205 1.198 1.191 1.184 1.177 1.17 1.163 1.156 1.149 1.142 1.135 1.128 1.121 1.114 1.107 1.1 1400
水泥污染前后体系YP
HEM深水钻井液体系
（8）储层保护评价实验
气测渗透率 Kg md 污染前渗透率 Ko，md 污染后渗透率 Koˊmd 渗透率恢复值 %
岩心号
214
218.65
49.21
43.35
88.10
124
17.36
7.12
6.07
85.25
HEM深水钻井液体系
（9）抗温性能评价
14 12 10 8 6 4 2 0 60 80 100 120 T(℃) 140 160 180 YP（Pa） PV(mPa.S)
15%NaCl ＋15%乙二醇
HEM深水钻井液体系
（4）体系抑制性评价
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
回收率（%）
一次回收率 二次回收率 耐久回收率
HEM
ULTRADRILL
海水
HEM深水钻井液体系
常温防膨率，%
HTHP防膨率，%
96.6 85.8
HEM深水钻井液体系 （5）水合物的抑制
YP(Pa)
<30
10-14
18~26
7~21
15~28
6~14
20~30
10~17
φ6/φ3
FL API (ml/30min) pH 值 MBT
8~12/6~10
<6 9~10 <30
8~12/6~10
3.5~5.8 9.5 16~18
6~9/5~8
3.4~8.0 10 0~8.5
5~9/4~7
3.0~4.5 9.5 0~11.2
封堵能力可承压超过20MPa
HIBDRILL复合盐钻井液体系
HISTORY:
使用时间 2011.2 2011.3 2011.3 2011.4 2011.8 2011.9 2011.9 2011.12 2012.2 区块井号 BZ34-4-5 KL6-4-4 BZ21-2-1(科探井) QK18-2E油田3口井 BZ34-4P3S4 KL20-2-1(探井) BZ25-1A油田4口井 缅甸C1区块3口井 JZ25-1-A油田（11口井）
6
HEM深水钻井液体系
聚胺抑制剂机理
阳离子抑制剂迁移到页岩层表面，粘土矿物水化表面会呈现出负电性，这 样有利于胺基优先吸附到粘土表面。阳离子的加入还可以通过电中和来起到抑 制粘土水化膨胀分散的作用。 不带电的高分子成分在主链上有足够的亲水基团，能够优先螯合一些阳离 子（Na+ 等），进一步阻止水化，并且链上有一些疏水基团从而使水分子进不 去粘土层间，进而形成较低的水化状态。如图2：
聚胺具有独特分子结构能够对 粘土晶片起很好的固定作用， 因而能破坏粘土的水化结构， 显著降低粘土从周围水相中吸 收水份的趋势。
HEM深水钻井液体系
机理分析——XRD
（25℃）聚胺-MMT层间距的变化
3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 2 4 6 8 10 12 14
40Βιβλιοθήκη HEM深水钻井液体系3.HEM钻井液现场应用简述
名称
LH26-2-1
LH29-2-2
实际性能
1.11~1.14 45~62
LH33-1-1
实际性能
1.12~1.14 50~68
设计性能
密度(g/cm3) 粘度(s/qt) 1.08~1.14 45~60
实际性能
1.10~1.14 45~58
PV(mPa.s)
3.HEM钻井液现场应用简述
HEM深水钻井液体系
LH33-1-1井井径曲线
HEM深水钻井液体系
4 小结
HEM水基钻井液体系，通过三口深水井的现场作业来看,HEM体系具有 以下特点： 对泥页岩具有很好的抑制性、低温流变性
井眼清洁效果好
良好的井壁稳定性 体系材料加量少，易维护。
1.深水HEM水基钻井液体系
2.HIBDRILL复合盐钻井液体系
HIBDRILL复合盐钻井液体系
HIBDRILL钻井液
BZ21-2-1(渤海 科学探索井）
伊拉克米桑油田
渤海油田再优快 项目-QK18-1油田
2011.3
2011.12
2012.5
2013.1
2013.4
缅甸C2区块
东海平湖BA6S抢险
HIBDRILL复合盐钻井液体系
25℃
40℃ 50℃
45/32
39/28 37/27
6/5
5/4 5/4
3/4
13
11 10
9.5
8.5 8.5
9.5
9.5 9.5
HEM深水钻井液体系
Objective • Yield Point, YP • 6- and 3-rpm readings • 10-minute Gel Strength
1、体系的构建及作用机理
主抑制剂：PF-UHIB聚胺（1）抑制泥页岩膨胀、分散 （2）降低油水界面张力；（3）抑制天然气水合物形成； 包被剂：PF-UCAP，是一种中等分子量的阳离子聚合物，抑
制钻屑分散；
防泥包润滑剂：PF-HLUB，防止钻具泥包。 以上述三大主剂为基础，配合降滤失剂、流型调节剂、 盐等材料配成HEM钻井液。
156
154 121 100 101 102 103 103 103
24
22 25 25 25 24 24 23 23
78
77 61 50 50 51 52 52 52
46
46 36 28 28 29 30 30 30
2000
3100 4100 5000
73
73 73 73
25
25 24 24
22
22 22 22
HEM深水钻井液体系
LH29-2-2井12-1/4“井段性能
30 25 20 15 10 5 0 1461 1461 1618 1915 2245 2387 2387 2387 2387 2450 2614 2710 2710 2710 2710 井深（m） PV,mPa.s YP,Pa
HEM深水钻井液体系
场获得了较好的表现。
本次会议主要就HEM深水钻井液和HIBDRILL复合盐钻井 液进行技术汇报。
1.深水HEM水基钻井液体系
2.HIBDRILL钻井液体系
HEM深水钻井液体系
1、体系的构建及作用机理
体系构建的重点：
对强活性粘土的水化抑制性 低温条件下体系的流变性 防止钻具泥包和减缓腐蚀 气体水合物的抑制
低分子量包被剂pfucaphem深水钻井液体系防泥包润滑剂pfhlubhem深水钻井液体系材料功能pfuhib主抑制剂23pfhlub包被剂12pfucap防泥包润滑剂0609nacl水合物抑制剂5至饱和kcl抑制剂按需要加pfflotral1020hem钻井液配方hem深水钻井液体系2体系性能评价2体系性能评价sg1095温度600300gelpapapvmpasyppaph60407620109554377617109515523665161095254532653413959540392854118595503727541085951温度影响hem深水钻井液体系yieldpointyp3rpmreadings10minutegelstrengthgoodholecleaninglowecdobjectivehem深水钻井液体系钻井液在不同温度下变化平稳钻井液yp随温度的变化10121020304050603转读数随温度的变化hem深水钻井液体系lh2922ecd计算与实测对比图111107111411211128113511421149115611631171177118411911198120512121219122612331241247125412611268127514001600180020002200240026002800实测ecddrillbench计算ecdhem深水钻井液体系2温度压力对流变性影响hem体系粘温曲线hem体系低温压粘曲线3538hem深水钻井液体系nacl乙二醇对性能影响温度压力psi600300avmpaspvmpasyppa1521072926764531110015310829267645322100154109282577453230001541102725774433400015611026247846325200154108242277463115121852725613625251007226255028221100101732625502822200010273252451292231001037325245230224100103732423523022500010373242352302215nacl15乙二醇hem深水钻井液体系4体系抑制性评价hemultradrill海水一次回收率二次回收率耐久回收率hem深水钻井液体系常温防膨率966hthp防膨
smectite 0.1% KCl 0.1% NaCl 0.02% CaCl2
（25 ℃ ）MI-MMT层间距的变化
3500
MMT
3000 2500
1% KCl 1% NaCl 0.02% CaCl2 MI
Intensity(counts)
COSL
Intensity(counts)
2000 1500 1000 500 0 2 4 6 8 10 12 14
HEM深水钻井液体系
粘土水化机理
粘土水化主要存在两种机理: 一是表面水化，粘土颗粒表面吸附两层 水分子; 二是当粘土层面间距超过1×10-3μm 时，由于渗透压力和双电层 斥力所引起的渗透水化，如图所示。因此，抑制表面水化，更要抑制粘土 的渗透水化。
●—层间阳离子； ○—水分子 黏土的表面水化和渗透水化
2013年钻井液新技术
汇报人：耿铁
2013.09.11
前言
2012-2013年中海油钻井技术迎来了蓬勃发展的一年， 深水、盐膏层、HTHP钻井均开始规模作业。在总公司工程 技术部和各地区钻井部的指导下，中海油服钻井液技术紧 跟中海油钻井技术的发展步伐，新开发的HEM深水钻井液、 HIBDRILL复合盐钻井液、PDF-THERM高温高压钻井液均在现
HIBDRILL钻井液 HIBDRILL钻井液是油田化学事业部具有完全自主知识产权的低活度
双作用膜钻井液体系,该钻井液体系同时具有解决易坍塌泥页岩地
层、巨厚盐膏层、压力亏空地层钻井问题的能力，并取得了良好的 效果。
重晶石加重最大钻井液密度可以达2.6s.g. 抗盐能力强（各种饱和盐水及复合盐水均可配浆）
HEM深水钻井液体系
防泥包润滑剂PF-HLUB
HEM深水钻井液体系
2、体系性能评价
HEM钻井液配方
材料 PF-UHIB PF-HLUB PF-UCAP NaCl 功能 主抑制剂 包被剂 防泥包润滑剂 水合物抑制剂 加量 2~3% 1~2% 0.6~0.9% 5%至饱和
KCl
PF-FLO TRAL
抑制剂
降滤失剂
按需要加
1.0~2.0%
HEM深水钻井液体系
2、体系性能评价（SG=1.095）
（1）温度影响
温度 4℃ 8℃ 15℃ Φ600 /Φ300 60/40 54/37 52/36 Φ6/Φ3 7/6 7/6 6/5 Gel Pa/Pa PV mPa·s 20 17 16 YP Pa 10 10 10 pH 9.5 9.5 9.5
3.3 水合物预防措施
以LH29-2-2井为例，钻井液中加入9%NaCl和5%KCl ，防止水合物生成。
水合物区
本井作业条件 8.5 Mpa 5℃
非水合物区
HEM深水钻井液体系 （6）体系抗钙土污染性能
钙土污染前后体系AV
钙土污染前后体系YP
HEM深水钻井液体系