水基钻井液体系介绍

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钻进液应具备的特性
与完井作业的衔接
➢ 桥堵粒子的的尺寸能通过所有完井设备 ➢ 所含固相能溶解或降解 ➢ 解堵液与储层流体相容 环保方面 ➢体系无毒，可直接排放
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PRD体系的主要特点
➢ 具有独特的流变特性 ➢ 最大限度地减少储层损害
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小阳离子钻井液体系
PDF-JFC Drilling Fluid System
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PF-JFC小阳离子的基本配方
➢ 主剂
JFC（新型季铵盐型有机阳离子化合物）
➢ 基本配方 海水+4%预水化般土+0.10.2% NaOH+0.50.8% PF-FLO
醇醚润滑剂是由天然物质（聚乙烯醚的衍生物）经精练提纯后，在一定的 温度和压力下，进行相关的化学处理，使其具有活泼的反应性基团，再与低 分子烷氧基化合物缩合而成，由于其固有的结构特征，使醇醚润滑剂具有与 其他润滑剂比较更为突出的特点。该材料同样具有“浊点”行为。
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PEC和PEM钻井液对比
PEC钻井液较PEM钻井液不足：
➢PEC钻井液是针对软泥岩为主的地层开发的钻井液，适用的范 围没有PEM钻井液广
➢PEC钻井液抑制性较PEM泥浆差，钻井液长时间的稳定性不如 PEM泥浆
➢PEC钻井液由于全部材料均为有机物，对探井岩屑地化分析的 影响远比PEM泥浆大，不太适合探井作业
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PEC钻井液体系
机理：
PF-JMH-YJ能够牢固地吸附在粘土颗粒表面并进入层间，使粘土颗粒所 带电荷发生变化，使其电位转化为正电位，利于PF-PLH对粘土颗粒的包 被并形成较强的结构。
PEC钻井液利用PF-PLH与PF-JMH-YJ的复配，可以达到较理想的“软抑 制”效果，同时使用PF-EPF（纳米级乳化石蜡）配合PF-TEX加强泥浆的 封堵效果，阻止压力及滤液的传递。
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PEM 泥浆钻井液体系
PF-JLX 的浊点效应
A
B
▪ A: 低于浊点，全部可溶。 ▪ B: 在浊点处，不溶且为雾滴壮。 ▪ C: 高于浊点，形成胶束。
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C
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PEM 泥浆钻井液体系
作用原理
• PF-JLX 胶素能够侵入孔吼并堵塞防止泥浆进 一步进入地层. • PF-JLX 包被钻屑防止分散和水化. • PF-JLX 能吸附在钻具和井壁改善润滑性. • PF-JLX 能增加泥饼韧性，降低失水.
Protecting Environment Mud
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PEM钻井液体系
国内领先近10年的环境可接受的水基防塌钻 井 液 体 系 （ 简 称 PEM 泥 浆 体 系 ， Protecting Environment Mud）
- 满足钻井作业要求 - 满足环境保护的要求 - 满足保护油气层的要求 - 节约钻井整体成本 - 提高泥浆服务质量
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BZ25-1油田PEC钻井液现场应用
油层保护
钻进油层最大比重从1.28降至 1.23,最低一口井1.17，使油层 段钻进压差下降了1.37MPa
油层段平均单井浸泡时间减少 15.2小时
更高的渗透率恢复值
钻井液类型 平均渗透率恢复值
JFC/PLUS PEM PEC
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PEM 泥浆钻井液体系
PEM 泥浆是一种与环境更友善且部分具有油基 泥浆特性的水基泥浆。
其主要产品是PF-JLX 一种聚合醇。 PEM泥浆作用机理
高分子材料的吸附包被絮凝 JLX氢键作用 JLX在高温雾点的行为 PF－TEX的防塌作用 K＋的防塌作用
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井数
设计井 深
实际井 深
设计 天数
实际天 实际天 一期作
数
数
业天数
降低了倒划眼起钻难度 提高了电测一次成功率
BZ25-1F 13
2215
2141
5.59
5.5
5.43 5.86
BZ25-1C 2
2417
2351
5.04
得到了良好的井径曲线 提高了整体时效
BZ25-1F 7 BZ25-1C 4
2677
泥浆塘沽基地系列培训教材 水基钻井液体系介绍
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目
PEMTM钻井液体系 PECTM钻井液体系 PRDTM储层钻进液 小阳离子钻井液体系 硅酸盐钻井液体系 微泡沫钻井液体系 其他钻井液体系简介
录
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PEMTM钻井液体系
Brookfiled DV Ⅱ 26
PRD体系的主要特点
独特的流变性
• 粘弹性，与时间无关的假塑性流体
能有效地阻止大斜度井和水平井钻进时岩屑床的形成
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PRD体系的主要特点
独特的流变性
• 高屈服值
有效地携带岩屑
• 高的低剪切速率粘度(LSRV)
有效地阻止固、液相侵入地层，避免对井壁的冲蚀
➢ 无粘土相和溶于酸的加重材料 ➢ 体系中的增粘剂、降滤失剂和桥堵剂能降解或酸(油)溶 ➢ 滤液能防止储层中的粘土膨胀和运移 ➢ 滤液与储层中的流体相容(不反应而产生沉淀或乳状液) ➢ 不改变储层岩石表面的润湿性
钻井方面
➢ 高的井眼清洁能力、抑制性和润滑性 ➢ 井眼规则、稳定性好
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解堵液降解效果比较
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PRD钻开液总结
• PRD体系是一种快速弱胶凝体系
• PRD结体系论具有很好的热稳定性
• 剪切力的时间无依赖性能有效地阻止岩屑床的形成 • 高的低剪切粘度能有效地阻止固液相侵入储层和对 井壁的冲蚀 • 高动速比有利于携砂 • 润滑性、抑制性能满足水平井钻井的要求 • 易破胶，对储层的损害很小 • 易降解，无生物毒性,满足海洋环保要求
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PRD体系的主要特点
最小的储层损害
• 低的孔隙介质滤失量
有效地控制污染带的深度
低剪切速率粘度＞40,000cp
• 易破胶解堵
有效地清除内、外滤饼
低剪切速率粘度＜1,000cp
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PRD体系的基本配方
体系基本配方
海水+0.1%NaOH+0.2%Na2CO3 +0.5~0.7%PFVIS+1.5%PF-FLO CAT+2%PF-JLX +KCl(甲酸盐）
Protecting Reservoir Drill-in Fluid
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选择钻进液的原则
➢ 确定地层类型和渗透性 ➢ 以此为依据选择合适的完井方法 ➢ 选择钻进液 ➢ 选择清洗和解堵方法
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钻进液应具备的特性
保护储层方面
2631
7.42
8.5
7.71 8.67
2777
2753
8.43
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PEC和PEM钻井液对比
PEC钻井液较PEM钻井液优点：
➢可提供较好的携砂和悬浮能力，有利于钻速很快的井的作业，如渤海 的优快钻井 ➢由于携带效果好，环空岩屑浓度低，生产井作业钻速较PEM泥体系作 业的井快 ➢生产井起钻相对较PEM体系作业的井快 ➢电测一次成功率更高 ➢油层浸泡时间更短，有利于油层保护 ➢体系本身对渤中25-1油田和NB35-2油田油层保护能力略强于PEM钻井 液（对以上两个油田的天然岩心渗透率恢复值高于用PEM钻井液做的实 验） ➢使用有机抑制剂，不用无机盐抑制剂，对测井影响较小
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PRD钻开液解堵
解堵原理 解堵液通过剪断聚合物的长链，使聚合物的分子
量变小；其直观表现为液体的粘度下降。当低剪切速 率粘度下降1500～2000cp时可认为已破胶解堵。
解堵液可为酸、氧化剂或酶。
时间(小时)
25
20
60℃
15
10
5
0 4%PF- 1%HCl 5%HCl 10%HCl 15%HCl JPC
CAT+0.30.5% PF-RS-1+0.20.4% PAC-HV+1.01.5% PFTEX+0.60.9% PF-JFC ➢ 改进配方 海水+3%预水化般土+0.10.2% NaOH+0.50.8% PF-FLO CAT+0.30.5% PF-RS-1+0.20.4% PAC-HV+1.0% PF-TEX-3+0.50.7% PF-JFC+ +1.0% PF-HAL
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PECTM钻井液体系
Polymer Enhance Cation Drilling Fluid
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软泥岩地层的井壁情况
砂岩
砂岩
硬
钻
硬
水
度硬
井
度硬 水
化
脆
地
较地
层
高层
液
较高地脆地层
化 地 层
地 层
滤液、K＋
层
泥岩
泥岩
PEM钻井液体系
➢ 中国海域应用最广泛/最成熟的泥浆体系 ➢ PEM泥浆从95年至今在渤海使用现已超300口,并在大港使
用十多口井，在胜利、冀东均有应用；也曾在PHILIPPS 的外方井使用，均获成功。 ➢ 最大使用密度1.97，最高使用井温超170C。其抗温及抗 各种污染能力均得到充分验证。 ➢ 为渤海的优快钻井项目中立下汗马功劳
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PEM 泥浆钻井液体系
PEM钻井液优点
➢ 强抑制性 ➢ 优良的润滑性和防泥包性 ➢ 良好的兼容性 ➢ 大的固相容量限 ➢ 良好的油层保护效果 ➢ 环境可接受性好 ➢ 对录井无影响
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PEM钻井液保护储层的优势
1、强抑制性，粘度颗粒运移对油层损害机理减轻 2、可控制使用相对较低的比重，降低△P 3、良好的钻井液性能使钻井作业更为顺利，减少储层浸泡 时间 4、良好的封堵作用，钻井液滤液侵入浅 5、低比重固相含量低，对储层的固相侵入伤害小 6、钻井液与地层液体配伍性普遍较好
83.17% 85.82% 92.09%
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BZ25-1油田PEC钻井液现场应用
钻进情况 明显减少了蹩抬钻具现象 平均机械钻速提高25％ 增强了携带效果
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BZ25-1油田PEC钻井液现场应用
作业情况
缩短了起钻时间(平均缩短5 平台 小时）
远井壁带——水化膨胀，膨胀压升 高
离子局部浓集——粘土颗粒界面 间短程斥力增加；造成渗透水化膨 胀压增高
无机盐类抑制剂无法根本解决膨 胀压的问题
化学因素难以从现有工艺上消除
物理因素
化学因素
COPYRIGHT:泥图浆示塘：沽滤基液地侵2入0地06层简图
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针对软泥岩地层的钻井液模型
保证钻井液在整个钻井过程中的包被效果 减少压力及滤液的传递是井壁稳定的重要因素 控制物理因素 缓解化学因素压力 良好的携砂、悬浮能力 无机盐－强抑制 适度抑制 增强封堵能力——减少压力及滤液的传递
使用PEC钻井液作业的油田：
BZ25-1油田二期常规生产井、水平井、深井
NB35-2油田常规井、水平井
W12-1N油田12-1/4”井段作业（一口井）
QHD32-6调整井及DF1-1二期8口大斜度井
QK17-2S-1D及QK18-8-1D探井
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PRDTM储层钻进液
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PEC钻井液体系
主剂PF-JMH-YJ（有机正电胶材料）：
PF-JMH-YJ是由阳离子单体合成的，由于机理是需要有强的正电荷，因此 和小阳离子不同，在阳离子单体的选择上选择了强正电荷的阳离子单体，而 且在合成工艺上减少了因自聚以及可能造成阳离子电荷下降的因素，另外还 在控制分子量上使其分子量降低，从而保证该产品具有高的正电荷，其机理 主要是由于粘土表面都带负电荷的，地层粘土矿物高，也会带负电荷，水进 入后势必会造成水化膨胀，而采用正电荷进入后，通过电荷中和使其压缩双 电层，因而减少粘土水化膨胀的可能性，以达到抑制的效果。 主剂PF-JHA(聚醇醚材料）：
PF-JHA同样具有类似PF-JLX的浊点行为，但抑制性较PF-JLX差，但其 润滑性更佳。
本体系不含无机盐，不会造成地层内离子局部浓集
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PEC钻井液体系
典型配方： 海水+3%预水化膨润土+0.2% NaOH+0.2Na2CO3 +0.2% PF-XC-H+0.3% PAC-HV+1％PF-FLOCAT+1.0% PF-TEX+0.5%PF-PLUS +0.8-1.5%PFJMH-YJ+1-2％PF-JHA＋1.5%PF-EPF