第31卷第6期2003年12月 石 油 钻 探 技 术PETROL EUM　DR I LL I N G　T ECHN I QU ESV o l.31,N o.6D ec.,2003收稿日期:2003203205;改回日期:2003206205作者简介:安文忠(1973—),男,黑龙江巴彦人,1997年毕业于大庆石油学院钻井工程专业,钻井工程师。

联系电话:(022)25801734!固井与泥浆#V ersaC lean低毒油基钻井液技术安文忠1,张滨海1,陈建兵2(11中国海洋石油有限公司天津分公司,天津塘沽　300452;21渤海石油实业公司,天津塘沽　300452)摘　要:阐述了V ersaC lean低毒油基钻井液的基本配方、各种主要处理剂的作用机理以及钻井液的基本性能。

给出了钻井液现场维护处理方法、固相控制及钻屑回注等技术方法。

使用该低毒油基钻井液可以保护储层在钻完井作业过程中不受伤害,提高油田的采收率。

关键词:海上钻井;油基钻井液;钻井液配方;钻井液性能;乳化剂;降滤失剂;蓬莱1923油田中图分类号:T E254+12 文献标识码:A 文章编号:100120890(2003)0620033203 中国海洋石油总公司在渤海海域蓬莱1923油田的I期开发过程中,选择使用V ersaC lean低毒油基钻井液钻进生产井段。

该钻井液为低毒环保钻井液,广泛应用在海洋钻井作业中。

在南中国海使用该钻井液,当钻屑含油量低于15%时,钻屑直接排放入海;在渤海湾使用时,限于内陆海的环境特点,使用钻屑回注技术处理,有利于环境保护[122]。

1　钻井液配方及性能111　钻井液配方V ersaC lean低毒油基钻井液以无荧光低芳香烃矿物油为连续相,水加CaC l2为盐水相,与乳化剂、油润湿剂、增粘剂、降滤失剂等亲油胶体及碱度控制剂和加重材料组成。

连续相是逆乳化钻井液的主要成分,它是一个非极性的连续相,它的主要作用是防止钻井液与地层间的极性反应。

盐水相是保证油基钻井液具有良好流变性和滤失性的基础。

盐水相通过乳化剂降低表面张力,分散成细微滴,在乳化剂的包围下,分散在油相中。

盐水相的细微滴使得油基钻井液相产生一定的粘度,同时这些细微滴在井壁上相当于一层非渗透性膜,防止油相渗入地层,使油基钻井液具有优良的滤失性。

盐水相中的盐分是用来调节盐水的活度,使其与地层水的活度相等,防止地层水向钻井液或钻井液中的水向地层中渗透。

但通常盐水相的活度偏低(盐度偏高),以防止钻井液中的水向地层渗透。

加重剂和钻屑都是亲水的固相,通过油润湿剂的作用稳定在油相中。

V ersaC lean低毒油基钻井液的主要成分为基油和盐相,配合使用各种钻井液添加剂控制钻井液的性能,其基本配方见表1。

表1 钻井液的配方钻井液材料功能含量钻井水水相30%(体积分数)低毒矿物油连续相70%(体积分数)V ersam ul主乳化剂1114kg m3V ersacoat润湿剂 乳化剂517kg m395%CaC l2活度控制9215kg m3V ersatro l降滤失剂517kg m3L i m e碱度控制剂1711kg m3Barite加重剂23119kg m3V G2p lug主增粘剂2010kg m3112　处理剂的作用机理V ersam u l是碱土金属脂肪酸盐,在油基钻井液中作主乳化剂,还具有润湿、增粘、降滤失和改善热稳定性的性能。

V ersacoat是聚酰胺类有机表面活性剂,是一种多功能油基钻井液处理剂,主要作用是乳化和润湿,具有改善钻井液热稳定性,控制高温高压滤失的性能。

V ersam od是有机增切剂,增加油基钻井液低剪切速率时的粘度和切力,改善井眼清洁。

特别适合于大井眼、水平井、大位移井钻井,可提高钻井液的携屑能力。

V G2p lug是经长链胺基化合物处理的膨润土,油基钻井液增粘剂,用于增加钻井液的携屑性和悬浮性,悬浮加重剂和改善钻屑的清除效果,并有助于形成好的滤饼,改善滤失性。

V ersaw et是浓缩、高效的润湿剂,能有效地润湿重晶石和钻屑,降低钻井液受污染的逆转性。

V ersatro l是高温高压降滤失剂,增加油基钻井液的润滑性。

L i m e和石灰(Ca(HO)2),用来控制钻井液的碱度,同时提供Ca2+,增强乳化性能。

113　钻井液性能该钻井液的主要性能为:油水比在70∶30左右;高温高压滤失小于410mL(12111°C);钻井液活度控制在17800m g L以内;维持<3和<6的值尽量高。

油基钻井液的设计性能和现场使用性能见表2。

表2 油基钻井液的性能钻井液性能设计实际最小值最大值密度 g c m-31114～112611051112塑性粘度 m Pa s25～351827屈服值 Pa10153～16176816113188切力① Pa N A413 816 816916 1314 1414高温高压滤失 mL (30m in)-1<410214318滤饼厚度 mm N A01791119油水体积比,%70 3069 3174 26固相体积分数,%N A610812校正后固相体积分数,%N A412710氯根含量 m g L-1N A3650051500碱度(011H2SO4) mL N A019310过量石灰含量 kg m-312118～201341116431172水相盐度 m g L-1>178000138811166000电稳定度 V>600626972①为10s 10m in 30m in切力。

2　现场应用211　现场维护处理现场维护处理时,要控制各种处理剂在设计的范围内,以维护钻井液性能稳定。

矿物油和海水控制在70∶30左右,既经济又能提高携屑能力。

高温高压滤失不能满足要求时,加磺化沥青或V ersatro l降低滤失量。

同时添加乳化剂V ersam u l和V ersacoat,并保持过量石灰在4128～7113kg m3范围内,以提高乳化性能。

应控制CaC l2的加量,否则会造成钻井液乳化性能降低,而且CaC l2不能和加重材料重晶石一起加入,否则会引起重晶石水润湿。

添加有机土V G2p lug提高低剪切速率下的粘度,维持<3和<6的值,以提高携屑能力,降低固相含量。

若钻进过程中出现摩阻和扭矩增大的情况,应适量提高油水比或添加磺化沥青,以提高钻井液及泥饼的润滑性,降低摩阻和扭矩。

在保持钻井液密度的前提下,尽量控制较低的固相含量。

现场使用油基钻井液时,除不可避免的地层水进入循环系统内以及调整钻井液性能时必须加水外,禁止其它类型的水进入循环系统。

212　固相控制根据低毒油基钻井液的特点和以往的固相控制经验,使用4台高速线性振动筛和2台高速离心机清除固相。

除振动筛和离心机外,关闭所有其它固相控制设备,例如除砂器、除泥器等。

在振动筛上配备使用120～200目的筛布,可一次清除74Λm以上的固相颗粒。

由于所钻地层的固相颗粒的大小可能和筛布网眼相同,尤其是砂岩颗粒,容易导致堵塞,因此应适当更换不同目数的筛布,在清除固相颗粒的同时尽量减少从振动筛处跑钻井液。

对于低于74Λm的固相颗粒,以及由于更换筛布没有清除的高于74Λm的颗粒,通过离心机清除。

213　钻屑回注技术为了满足海洋钻井零排放的要求,减少环境污染,通过振动筛和离心机清除的钻屑不能直接排放入海,而是经过钻屑回注系统处理后注入地层内。

钻屑回注系统的组成及具体应用情况见文献[3]。

注入参数根据注入流体性质的不同而不同,一般说来,钻屑浆的注入压力较低,为10～17M Pa,而完井液、污水、废油和原油混合物的注入压力偏高,通常高于20M Pa,回注排量一般控制在01159～01795m3 m in。

214　应用效果在渤海海域蓬莱1923油田的应用表明,V er2 saC lean低毒油基钻井液有效地保护了油层。

根据已经投产井的产能情况,大大提高了油田的采收率。

单井平均日产量超过200m3,是采用水基钻井液钻进、采用常规砾石充填方法完井的油井日产量的3～4倍。

当然,油田日产量的提高不仅是油基钻井液的贡献,还包括合理的完井方法及工艺措施等。

3　结　论1)低毒油基钻井液在渤海湾的应用,成功解决了・43・石 油 钻 探 技 术 2003年12月钻井液对环境的污染问题。

2)使用低毒油基钻井液,有利于减少井下事故的发生,但钻屑的处理也是面临的主要问题之一。

3)应针对油基钻井液的特殊性质,选用特殊的固相控制设备。

4)钻屑回注技术的成功应用,实现了海洋钻井零排放的要求,解决了油基钻井液带来的环境污染问题,为渤海湾钻水平井、分支井和大位移井提供了使用油基钻井液或者酯基钻井液的机会。

5)使用油基钻井液,可以保护储层不受伤害,提高油田的采收率。

参　考　文　献[1]　赵正尧.低毒性油基钻井液的使用[J ].石油钻采工艺,1998,20(增刊):732831[2]　黄汉仁,杨坤鹏,罗平亚.泥浆工艺原理[M ].北京:石油工业出版社,19811[3]　安文忠,陈建兵,牟小军,等.钻屑回注技术及其在国内油田的首次应用[J ].石油钻探技术,2003,31(1):222251VersaClean ——a L ow -Po ison O il M udAn W enzhong 1,Zhang B i nha i 1,Chen J i anb i ng2(1.D rilling D ep art m ent ,T ianj in B ranch ,CN OOC ,T ang g u ,T ianj in ,300452,Ch ina ;2.B ohai P etroleum Ind ustry Co m .,T ang 2g u ,T ianj in ,300452,Ch ina )Abstract :T h is paper p resen ts the basic fo r m u la fo r V ersaC lean w h ich is a low 2po ison o il m ud w ith m e 2chan ics of each k ind of reagen t ,basic p roperties ,field m ain tenances ,so lids con tro l and cu ttings refilling .U ses of th is drilling flu id cou p ro tect reservo irs from dam aging du ring drilling and w ell com p leti on ,and i m p rove recovery rati o .Key words :offsho re drilling ;o il based drilling flu id ;drilling flu id fo r m u lati on ;drilling flu id p rop erty ;em u lsifier ;filtrate reducer ;Penglai 1923O ilfield《石油钻探技术》向石油工程界诚征广告《石油钻探技术》创刊于1973年,由中国石化石油勘探开发研究院德州石油钻井研究所主办。