一种新型超低密度堵漏液的室内研究

的固化提供了前提条件 ,既解决了常规钻井液随钻 堵漏承压能力低的缺点 ,又弥补了水泥浆堵漏时化 学兼容性无法保障的潜在危险 。
21 建议施工前认真检查钻井设备的工作状态 , 保证堵漏液在泵送过程中连续作业 、环空憋压后钻 井泵能够建立新的循环 ,以免中途停泵时由于堵漏 液的强触变性而引起事故 。
参考文献
图 2 密度为 0. 93 g/ cm3 的堵漏液的流变性和触变性
由表 1 可以看出 ,堵漏液的流性指数较高 ,稠度 系数较低 ,随着温度的升高 ,堵漏液的塑性黏度明显 降低 ,利于降低堵漏液泵送中的流动阻力 ,进而使堵 漏液容易漏失进入地层 ;由图 1 和表 1 可以看出 ,堵 漏液有良好的悬浮稳定性能 ;密度为 0. 93 g/ cm3 的 堵漏液流变性能良好 。
31 实验表明 ,混凝2催化氧化耦合处理技术能 有效去除钻井废水中的污染物 ;其工艺简单 ,处理效 率高 ;适应油田钻井作业的流动性和分散性 。
图 7 配体浓度对氧化处理结果的影响
通过试验数据分析优选 ,确定了 Fento n 催化氧 法处 理 钻 井 废 水 的 条 件 为 : p H 值 为 4 、H2 O2 与 Fe2 + 的物质的量比为 9∶1 、H2 O2 (30 %溶液) 的加量 为 3 mL/ L 、草酸加量为 600 mg/ L 、氧化时间为 1. 5 h ,常温下反应结束后 , 用石灰乳调节 p H 值为 7 。 按照所确定的钻井废水处理条件 ,对钻井废水混凝 出水进行催化氧化处理 ,其 COD 值为 106. 8 mg/ L , 达到国家二级排放要求 。
[ 2 ] 夏素兰 ,曾抗美 ,朱家骅. 中浅层天然气钻井废水处理 技术试验研究[J ] . 重庆环境科学 ,2000 ,22 (4) :56259
[ 3 ] 赵立志 ,曾志农. 混凝沉降2微电解2催化氧化法处理钻 井废水[J ] . 油气田环境保护 ,2001 ,11 (4) :17220
[ 4 ] 马文臣 ,刘宜利 ,徐世杰 ,等. 催化氧化法在钻井废水处 理中的应用[J ]. 油气田环境保护 ,2004 ,11 (1) :15216
图 4 密度为 0. 95 g/ cm3 堵漏液的稠化曲线
不同密度堵漏液在不同条件下养护的抗压强度 见表 3 。由表 3 可见 ,随着温度的升高和养护时间 的延长 ,固化体抗压强度增强 ,48 h 时抗压强度最 低为 5. 6 M Pa ,完全能够满足堵漏的要求 。
(下转第 36 页)
36 钻 井 液 与 完 井 液 2009 年 11 月
文章编号 :100125620 (2009) 0620031202
一种新型超低密度堵漏液的室内研究
焦少卿1 赵朝霞2 周回生1 姬长生1 何峻宇1 全家正1
(1. 中石化西南油气分公司工程监督中心 ,四川德阳 ;2. 塔里木油田公司开发处 ,新疆库尔勒)
摘要 研制了一种新型超低密度 (0. 93～0. 95 g/ cm3 ) 堵漏液 ,该堵漏液主要由黏土类增黏剂 、纤维素衍生物
为 7。 21 催化氧化处理的适宜条件为 : p H 值为 4 ,
H2 O2 与 Fe2 + 的物质的量比为 9 ∶1 , H2 O2 ( 30 %溶 液) 加量为 3 mL/ L ,配体浓度为 600 mg/ L ,氧化时 间为 1. 5 h ,处理后用石灰乳调节 p H 值为 7～8 。 催化氧化处理出水的色度 、浊度和 COD 均能达到 国家二级排放要求 。
1 堵漏液的组成与作用机理
可固化超低密度堵漏液主要由黏土类增黏剂 Px 、纤维素衍生物强触变性增黏剂 ( ZX33S、ZX Y) 、 木质素类稀释剂 FX、激活剂 J H 、固化剂矿渣 KZ 和 密度调节剂组成 。其中复配使用耐温能力强的黏土 类增黏剂与触变能力强的纤维素衍生物增黏剂所配 制的乳状液在不同的温度下均有良好的悬浮稳定性 和很强的触变性 ;稀释剂能有效地降低堵漏液的流 动阻力 ,使其顺利地进入到漏失层 ;激活剂和固化剂 能使进入地层的堵漏液在适宜的时间内实现不可逆 的固化 ;3M 玻璃微珠使堵漏液具有超低密度 、高承 压能力和低摩阻的特点 。
90 11. 75 23 0. 58 0. 61 6. 13 0. 5
注 :静置 2 h 的密度差不大于 0. 02 g/ cm3 ;触变性 = 终 切 - 初切 。
第一作者简介 :焦少卿 ,1982 年生 ,西南石油大学油气井专业硕士研究生毕业 ,从事油气井固井水泥浆体系设计 、固井堵
漏液 、固井材料研究以及钻井监督工作 。地址 :四川省德阳市龙泉山南路二段 221 号天韵休闲酒店中石化工程监督中心钻井 监督所 ;邮政编码 618000 ;电话 15983830051/ 13882211190 ; E2mail :j. s. q0207 @163. com 。
2. 2 触变性能
该堵漏液基液中加入了触变性很强的抗高温抗 盐纤维素衍生物增黏剂 ,使得堵漏液在不同温度下 静置后均具有很强的触变能力 ,尤其是在高温下触 变性更强 (见图 2 、表 1 中触变性) ,说明当堵漏液在 高温下处于静止或低剪切状态时 ,其流动阻力迅速 升高 ,阻止其进一步向地层中漏失 。
(上接第 32 页) 表 3 不同密度堵漏液在不同条件下养护的抗压强度
ρ
50 ℃抗压强度/ M Pa 90 ℃抗压强度/ M Pa
g/ cm3
24 h
48 h
24 h
48 h
0. 93
2. 7
5. 6
4. 5
6. 2
0. 95
3. 2
6. 1
6. 5
7. 0
3 结论
11 该堵漏液具有良好的悬浮能力和固化性能 , 且和钻井液具有良好的相容性 ,为现场安全施工提 供了保障 ;固化时间在一定范围内可以通过改变激 活剂的加量任意调节 ,稠化时间长但不会出现超缓 凝现象 ;具有良好的流动性和触变性 ,尤其在高温下 的流动阻力很小 ,当其静止后在很短的时间内发生 触变 ,能有效地阻止堵漏液继续流入地层 ,为下一步
表 2 不同类型钻井液和堵漏液相容性实验
ρ 钻井液∶堵漏液
g/ cm3
T
流动度/ cm
℃ 聚磺钻井液 聚合物钻井液
75∶25
25 1. 10
21
19
90
24
25
50∶50
25 1. 05
20
18
90
24
24
25∶75
25 0. 99
18
17
90
21
22
流变性 在 90 ℃预制后静置 1 min 可倒立
当堵漏液泵送到预计漏失层后 ,停止循环或降 低排量 ,环空憋压 ,使堵漏液进入漏失层 ,由于其强 的触变性使地层中的流动阻力迅速增加而阻止进一
步漏失 ,最后低速循环出环空中的堵漏液 ,关井候 凝 ,直到进入漏失层的堵漏液固化产生强度后恢复 钻井作业 。
2 堵漏液的性能评价
先取一定量的水 ,然后根据不同黏度要求按照 比例加入处理剂搅拌 (4 000 r/ min) 2 h ,待其充分溶 解后再加入密度调节剂和固化剂 ,高速搅拌 (12 000 r/ min) 45 s 。配制出的基液配方如下 。
32 钻 井 液 与 完 井 液 2009 年 11 月
堵漏液在 90 ℃下静置 2 h 的稳定性见图 1 、流 变性能见图 2 。
ρ= 0. 93 g/ cm3 ,无析水 ρ= 0. 95 g/ cm3 ,微量析水 图 1 堵漏液的稳定性 (90 ℃、2 h)
%
基液 1. 02 25 4. 09 23 0. 80 0. 11 1. 02 0
25 12. 78 83 0. 82 0. 33 6. 64 0 1 # 0. 93
90 11. 75 48 0. 75 0. 35 8. 18 0
25 10. 73 64 0. 81 0. 28 5. 11 0. 2 2 # 0. 95
[ 1 ] 徐 同 台 , 刘 玉 杰 , 申 威 , 等. 钻 井 工 程 防 漏 堵 漏 技 术 [ M ] . 石油工业出版社 ,1997 ,6
时间内发生触变 ,能有效地阻止堵漏液继续流入地层 ,为下一步的固化提供了前提条件 ,既解决了常规钻井液随钻
堵漏承压能力低的缺点 ,又弥补了水泥浆堵漏时化学兼容性无法保障的潜在危险 。
关键词 堵漏液 ;超低密度 ;堵漏 ;固化 ;触变性 ;承压能力
中图分类号 : T E282
文献标识码 :A
传统的堵漏液和堵漏技术封堵后的地层抗破压 力低 ,且不具有固化性能 ,在钻井液负液柱压力作用 下能使漏层重新被打开 ,因此需要反复堵漏 ;胶凝材 料水泥堵漏在施工时的可泵性 、稠化时间存在不确 定性 ,安全施工无法保证 。因此 ,研制出了一种新型 超低密度堵漏液 ,该堵漏液进入地层后可在安全的 时间内固化并产生一定的强度 ,提高了堵漏成功率 , 降低了钻井成本和风险 ,具有广阔的市场应用前景 。
3 结论
11 钻井废水混凝处理的适宜条件为 : AlCl3 的 加量为 400 mg/ L ,O F21 的加量为 20 mg/ L ,p H 值
参考文献
[ 1 ] 肖遥 ,王蓉莎 ,李凡修 ,等. 钻井废水絮凝处理实验研究 [J ] . 石油与天然气化工 ,2000 ,29 (6) :3232326
2. 3 相容性实验
将堵漏液分别与密度均为 1. 16 g/ cm3 的现场 取样聚磺钻井液和两性离子聚合物钻井液以不同比 例混合后进行相容性实验 ,结果见表 2 。由表 2 可 以看出 ,不论在低温还是高温条件下 ,堵漏液和钻井 液混合后均有良好的相容性 ,保证了施工安全 。
2. 4 固化性能
通过改变密度调节剂 3M 玻璃微珠和固化剂矿 渣 KZ 的加量 ,堵漏液可以在 0. 93～0. 95 g/ cm3 密 度范围内实现固化 (见图 3) 。
图 3 密度为 0. 93 和 0. 95 g/ cm3 堵漏液固化体漂浮在水面上
由图 4 可以看出 ,密度为 0. 95 g/ cm3 的堵漏液 在 120 ℃ ×80 M Pa ×70 min 的稠化时间为 588 min ,在 90 ℃×50 M Pa ×45 min 的稠化时间为 975 min ,说明同一堵漏液在较大温度范围内均能固化 , 稠化时间长 ,但不会出现超缓凝现象 。
试剂 。在 FeSO4 ·7 H2 O 的加量为 600 mg/ L 、H2 O2 的加量为 2 mL/ L 、p H 值为 4 的条件下 ,草酸浓度 对钻井废水氧化处理结果的影响见图 7 。由图 7 可 知 ,配体浓度对 COD 的去除有明显的增强效果 ,浓 度为 600 mg/ L 时 COD 的去除效果最佳 。
第 26 卷 第 6 期 钻 井 液 与 完 井 液 Vol. 26 No . 6 2009 年 11 月 DRILL IN G FL U ID & COM PL E TION FL U ID Nove. 2009
3 %Px + 0. 7 %ZX33S + 0. 3 %ZX Y + 0. 8 % FX + J H + 3M 玻璃微珠
2. 1 悬浮稳定性和流变性
由堵漏液流变性及稳定性实验结果见表 1 。
表 1 堵漏液流变性及稳定性实验结果
配 ρ T Y P PV
K 触变性 析水2 h
Biblioteka Baidu
方 g/ cm3 ℃ Pa mPa·s n Pa·sn Pa
[ 5 ] 刘勇弟 ,徐寿昌. 几种类 Fenton 试剂的氧化特征及在 工业废水处理中的应用 [J ] . 上海环境科学 ,1994 ,13 (3) :26234
[ 6 ] 雷乐成 ,王大翚. 水处理高级氧化技术 [ M ]. 北京 :化学 工业出版社 ,2001. 6
(收稿日期 2009203226 ; H GF = 0906M8 ;编辑 马倩芸)
增黏剂 、木质素类稀释剂 、激活剂 、固化剂和密度调节剂组成 ,具有良好的悬浮能力 、固化性能 ,且和钻井液具有良
好的相容性 ,为现场安全施工提供了保障 ;固化时间在一定范围内可以通过改变激活剂加量任意调节 ,稠化时间长
但不会出现超缓凝 ;具有良好的流动能力和触变性 ,尤其是在高温状态流动时流动阻力很小 ,当其静止后在很短的