RURE-BORE钻井液

国内的页岩气井钻井液
用超高性能水基钻 井液（UHPWBM）
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泥页岩的稳定性问题
80%以上的地层属于泥页岩地层（富含黏土的岩层） 暴露在油和水基钻井液中的泥页岩
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PURE-BORE超高性能水基钻井液
经现场应用验证的一代超高性能水基钻井液体系 Pure-Bore是一种超高抑制性聚合物： 具有表面活性的水溶性聚合物，可与钻屑和新钻开的井眼表面发生相互作用，形成 微型包被作用，增强钻井液的抑制性能。 Pure-Bore是一种高剪切稀释聚合物： 的分子之间可以相互作用，交联并形成网状结构，大幅度降低钻井液的ECDs，优化 钻井液的水眼液力参数，提高井眼清洁效力，尤其是提高大口径井眼和长水平段井 眼的清洁效力。 Pure-Bore 是一种纳米材料封堵物质： 对地层微孔隙具有强封堵作用，从而形成更好的滤失控制和抑制地层水化的作用 Pure-Bore 是一种可降解物质： 对油气层保护作用，对环境冲击减少到最低
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PURE-BORE 对页岩的抑制性（3）
钻屑回收试验 用50g，粒度为2到4mm班土颗粒加入到Pure-Bore®钻井液中，并且 在37.8°C下老化16小时 回收所有超过2mm的钻屑并烘干称重. 钻屑回收率如下:
水基和油基钻井液

它们看起来很相似，但性能非常不同
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水基钻井液（WBM）
简单的水基钻井液 包含三种主要成分
水 斑土（用于提粘） 重晶石(加重剂）
复杂钻井液体系还需要：
页岩抑制剂（盐和其它化学品） 增粘用剂（聚合物，例如黄原胶） 降失水剂（改性淀粉或聚合物） 堵漏剂（桥塞固体颗粒，如碳酸钙等） 润滑剂 稀释剂 高温体系 盐水加重材料（用于替代重晶石）
油基钻井液（OBM）
油基泥浆通常是 一种乳化体系，包含：
油 含有盐的水相（如，含氯化钙） 乳化剂 润湿剂 增粘剂（有机土） 重晶石(加重剂）
复杂钻井液体系变化还需要：
选用不同的基础油类型：柴油、白矿 油、合成油 降滤失剂 堵漏剂（桥塞固体颗粒，如碳酸钙等） 无重晶石钻井液 用于深水钻井的流变平稳的钻井液
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为何使用油基钻井液（OBM）
抑制性强 流变性好，稳定并易控制 润滑性好，摩阻和扭矩低 固相容纳能力较大 储层伤害轻 抗高温，钻井液的热稳定性好
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提粘提切 降滤失 页岩/粘土水化抑制 （替代油基的关键） 无毒，可降解，环境友好
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为何PURE-BORE是革命性的突破
体系简单性能优异，一两个剂就成体系 一剂多能：同时兼具抑制性/流变控制/降滤失性/封堵性能/润滑
一般的聚合物钻井液的流变性能
在剪切稀释性能不高的聚合物中的层流流型
高流速流型剖面 最大的中心流速
粘滞的 井壁流 层
个别流层
效果 井眼清洁效果差 水力参数损失大
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一般的聚合物钻井液的流变性能
含有固相较高，剪切稀释性能差的聚合物体系 中的层流流型
极高速 流型剖 面 非常粘 滞的井 壁流层 井壁周围 固相无法 清除 高固相含量，非常高的“n”值
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中心最大流速部分
效果 井眼清洁效率低 水力参数损失大 卡钻风险高 取芯困难
一般的聚合物钻井液的流变性能
含有固相的，剪切稀释性能不高的聚合物体系 中的层流，容易转化为紊流
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为何PURE-BORE是革命性的突破
目前的油基钻井液体系
昂贵的基础油
总加剂量：>5-15 %， 或者为：95-250 kg/M3）
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用天然钠基蒙脱石（montmorillonite）粘土颗粒 加入清水和Pure-Bore中的对照
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PURE-BORE 对页岩的抑制性（2）
页岩分散试验:
Woodford页岩 – 98.5% 的保持率（经 24hrs 热老化 @ 250°F) Bowland页岩 – 100% 的保持率（经 24hrs 热老化 @ 250°F) Sabden页岩 – 99.5%的保持率（经 24hrs 热老化 @ 250°F)
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非常规气钻井带来的挑战
对钻井液的要求
页岩段水平井
页岩水敏性 长水平段井眼清洁 长水平段井眼润滑 关键 技术
强抑制性钻井液体系
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抑制性 降滤失性能 流变性能 抗温耐及其降解性能

Pure-Bore的应用
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为何PURE-BORE是革命性的突破
目前的KCl聚合物钻井液体系
总加剂量：>5-10 %， 或者为：40-100 kg/M3）
清水: 回收率为 0%
Pure-Bore® 钻井液: 回收率为78%
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独立机构的岩心浸泡试验
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Pure-Bore在活性粘土中的超高抑制和悬浮性能高
蒙脱石（Smectite）粘土与水
PURE-BORE的超高抑制和悬浮性能
高活性粘土与Pure-Bore®

蒙脱石（Smectite）粘土与 Pure-Bore®
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PURE-BORE 对页岩的抑制性（1）
清水 Pure-Bore
高固相含量，非常高的“n”值 的钻井液容易转变成紊流
效果 有效清洗井眼 增大对井壁的冲刷 水力参数损失大 井壁失稳风险高
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高剪切稀释性的PURE-BORE®中的层流流型
效果 有效清洁井眼 水力参数损失非常小 提高井壁稳定性 提高岩心采收率
PURE-BORE聚合物钻井液体系
典型的Pure-Bore聚合物KCl/NaCl盐水体系
总加剂量6ppb （即：1.7%，或者 为：17kg/M3） 防漏的封堵剂
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为何PURE-BORE是革命性的突破
Pure-Bore的最主要功能



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PURE-BORE 钻井液的优点
成分简单
单一主剂组成的水基体系 易于现场应用和调整 具有油基钻井液相当的性能 环境友好，无毒，可自然降解
主要性能优点
优异的抑制性能 优异的流变性能 良好的滤失控制 有利于油气层保护 降低总的钻井和环保处理成本
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钻井液中的固相
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清水无法抑制松散泥沙垮塌
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PURE-BORE®抑制松散泥沙的垮塌
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钻井液的流型剖面
泥浆池
环空 钻杆 钻铤 钻头水眼
200 RPM 3
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600
300
6
100
高剪切稀释的PURE-BORE® 流变曲线
若再加入一个专配的抑制剂Clear-Inhib Plus 钻 屑回收率提升到97%，钻屑硬度也随之增加:
在Pure-Bore体系中加入简单的钾盐 抑制剂 钻屑回收率就得以提高，并 明显降低粘土膨胀曲线:
清水 – 100% 线性膨胀 简单的Pure-Bore体系 (Pure-Bore和PureBore LV两者的浓度都是1.75 ppb) –线性膨 胀率为43.5% 加入3% KCl 到 Pure-Bore后，钻屑回收率 达到 93%， 线性膨胀率为27.0%
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固相含量与井眼清洁区域
高固相钻井液中，剪切稀释作用 低，导致钻杆和井壁附近低剪切 区域的粘度更高 低固相钻井液中，剪切稀释作用 强，粘度也低。导致钻井液流速更 高，钻杆和井壁附近区域的钻屑 得以清除。
对钻井液的基本作用
防止井眼垮塌 封堵岩层，防 止钻井液漏失 抑制岩层分散 在钻井时平衡 地层流体
将钻屑携带到地面
冷却润滑钻具
避免伤害产层
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其它要求
成本低 容易使用和维护 环境友好
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PURE-BORE优异的流变性和钻屑悬浮携带性能
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液体流变特性
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水基和油基钻井液的优劣对比
水基钻井液 • 对环境影响小 • 成本低 • 工艺和技术上受限多 • 难以维护 • 难以正确选择 油基钻井液 • 工艺和技术优势 • 容易维护 • 体系选择简单 • 健康与环保问题 • 成本高
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革命性突破的 超高性能水基钻井液体系（UHPWBM）
® PURE-BORE 钻井液
余永平 英诺斯派有限公司 2015年11月3日，成都
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内容提要
为何Pure-Bore是革命性的突破 Pure-Bore钻井液体系概述 Pure-Bore钻井液体系的优异性能
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PURE-BORE®钻井液的性能
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清水无法抑制粘土分散和水化
高活性粘土与水的作用

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替代油基钻井液体系 替代水基钻井液体系的大部分材料
常规聚合物：黄原胶/CMC/PAC/PHPA 常规抑制剂：页岩抑制剂/聚胺 稀释剂，低性能抑制性体系和材料

大幅度降低钻井液体系的造价成本 油气层伤害大幅度降低 无毒，可降解，无环保担忧，消除附加的高环保处理成本
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