“双保型”钻井液体系在塔里木盆地轮古地区的应用

“双保型”钻井液体系在塔里木盆地轮古地区的应用塔里木中原钻井公司泥浆分公司汇报内容一、常规钻井液在环保及成本方面存在的问题二、国内外改性天然高分子类产品应用于钻井液情况三、“双保型”天然高分子基钻井液处理剂四、“双保型”改性天然高分子基钻井液性能评价五、“双保型”改性天然高分子基钻井液环保性能六、“双保型”改性天然高分子基钻井液保护油气层评价七、现场应用八、结论前言随着HSE在国家工业生产中的深入推行，全民环保意识的加强，也由于地方政府对塔里木油田环保要求更加严格，检查更加频繁，同时伴随着钻井液技术水平的发展与提高，在塔里木油田使用环保型钻井液是必要的，也是可行的。自去年下半年以来，塔里木轮古地区已全面推广使用“双保”型钻井液体系，钻井达二十余口，取得了巨大的成功。同时在塔中、哈德、东河塘及其它地区也在逐步推行。“双保型”钻井液即为保护环境、保护油气层钻井液，这种新型钻井液将成为今后一段时间钻井液技术的发展方向，将得到越来越广泛的应用。一、常规钻井液在环保及成本方面存在的问题钻井工程使用的常规钻井液主要为聚合物钻井液和聚磺钻井液，其中的处理剂以聚合物大分子包被剂（如POLYPLUS、FA367、PAC141、PHPA等）、聚合物中小分子降滤失剂（如NPAN、JT888等）及沥青类防塌剂（如Soltex、FT-1、SAS等）、磺化类降滤失剂（如SMP、SPNH、SMC、Resinex等）及矿物油基润滑剂（如RH-3）组成，这类钻井液在环保及成本方面皆存在不足之处：环保方面：常规钻井液处理剂对环境有不利影响，聚合物处理剂中的残余单体（如丙烯酰胺AM、丙烯睛AN、丙烯酸AA等）是有毒物质，沥青类处理剂中含有较多的稠环芳烃也是有毒物质，酚醛树脂类物质中残余的，未反应的酚、醛类物质也是有毒物质，这些有毒物质进入环境会造成污染。成本方面：聚合物类处理剂由于其单体价格昂贵，产品价格较高，造成钻井液费用偏高。为克服以上两大缺点，采用“双保型”改性天然高分子基钻井液体系既可用于探井，又可用于开发井。二、国内外改性天然高分子类产品应用于钻井液情况国外钻井液使用的改性天然高分子类产品用量非常大，美国年用量数万吨，如改性胍胶、改性植物胶、改性魔芋胶、改性田青粉、改性淀粉等产品皆是大量使用的改性天然高分子类钻井液处理剂。国内使用改性天然高分子类钻井液处理剂还没有形成太大规模。国内还没有使用改性天然高分子包被剂的先例。三、“双保型”天然高分子基钻井液处理剂“双保型”改性天然高分子基钻井液仅由三种基本处理剂组成；1、钻井液用天然高分子包被剂IND302、钻井液用天然高分子降滤失剂NAT203、钻井液用无荧光白沥青NFA—25（一）天然高分子包被剂IND30通过天然植物胶分子自身间的加长反应，使植物胶分子链加长数位，提高其包被能力，并使有抑制性的基团接枝到加长后的植物胶分子链止，提高其抑制能力。使其具有包被抑制性，其在钻井液中既能起到抑制钻屑分散及粘土膨胀，又能起到抑制井壁膨胀的作用。IND30技术质量指标如下：外观：自由流动粉末或颗粒；IND30在蒸馏水溶液中的表观粘度≥30mPa·s；IND30在20%盐水溶液中的表观粘度≥10mPa·s；IND30在20%盐水溶液加50%试验用钠土后的表观粘度≤30mPa·s；0.8%IND30水溶液的EC50＞100,000mg/L(达到建议排放标准)。(二)天然高分子降滤失剂NAT20先将天然物胶化、接枝水溶化,再将上述产物进行特殊化学处理，使其抗温、不发酵。该产品降滤失性能良好。3、NAT20的技术质量指标为：外观：自由流动粉末或颗粒；在4%盐水钻井液中NAT20加量0.9%时的滤失量≤10ml/30min；在饱和盐水钻井液中NAT20加量为1.2%时的滤失量≤10ml/30min。注:以上两种钻井液基浆滤失量分别为(80+10)ml/30min,(100+10)ml/30min。1%NAT20水溶液的EC50＞100,000mg/l(达到建议排放标准)。(三)无荧光白沥青NFA-25钻井液用无荧光白沥青NFA-25是采取油溶性物质水溶化的方式合成的,其部分溶于水、部分溶于油，且具有一定的乳化性能、润滑性能、封堵能力及抑制性。按该方式合成的NFA-25，其性能指标相当于磺化沥青，但无荧光，并且，油溶物含量高于磺化沥青，其改善泥饼及封堵能力更强。无荧光白沥青NFA-25质量指标如下：外观白色或黄色颗粒或粉末PH值7-10水溶物含量≥40%油溶物含量≥40%高温高压滤失量≤25ml/30min荧光≤43%NFA-25水溶液的EC5030000mg/L（达到建议排放标准）四、“双保型”改性天然高分子基钻井液性能评价“双保型”改性天然高分子基钻井液的基本配方为：普通天然高分子基钻井液：水+4%坂土+0.3%IND30＋0.7%NAT20+2%NFA-25强抑制性天然高分子基钻井液:水+4%坂土+0.3%IND30+0.7～1.2%NAT20+2%NFA-25+0.5%NW-1(一)“双保型”改性天然高分子基钻井液的基本性能1、普通天然高分子基钻井液浆一：4%坂土浆+0.3%Na2CO3+0.2%IND30+0.7%NAT20+2%NFA-25具体试验步骤如下:取400ml，倒入高速搅拌杯中，加入16g夏子街土、1.2g无水Na2CO3高速搅拌20min，加入0.8gIND30、2.8gNAT20、8gNFA-25，高速搅拌20min，测定钻井液性能如下表。pHρg/cm3AVmPasPVmPa·sYPPaG10″PaG10‘PaAPIFLml/30minHTHPFL(140℃,3.5Mpaml/30min9.01.0424.018.06.01.06.04.815.02、强抑制性天然高分子基钻井液浆二：4%坂土浆+0.3%NaCO3+0.2%IND30+1.0%NAT20+2%NFA-25+0.5%NW-1pHρg/cm3AVmPa·sPVmPa·sYPPaG10″PaG10′PaAPIFLml/30minHTHPFL(140℃,3.5Mpaml/30min9.01.0420.014.06.01.03.54.416.0（二）“双保型”改性天然高分子基钻井液的抗温性能我们测定了该体系在120℃和140℃条件下的抗温性能。1、普通天然高分子基钻井液120℃热滚后性能四（一）中浆一120℃热滚16小时后性能：pHρg/cm3AVmPa·sPVmPa·sYPpaG10″PaG10′PaAPIFLml/30minHTHPFL(120℃,3.5Mpaml/30min9.01.0417.014.03.00.52.04.816.02、强抑制性天然高分子基钻井液120℃热滚后性能四（一）中浆二120℃热滚16小时后性能：pHρg/cm3AVmPa·sPVmPa·sYPPaG10″PaG10′PaAPIFLml/30minHTHPFL(140℃,3.5Mpaml/30min9.01.0637.533.04.51.03.53.816.52、强抑制性天然高分子基钻井液120℃热滚后性能四（一）中浆二120℃热滚16小时后性能：pHρg/cm3AVmPa·sPVmPa·sYPpaG10″PaG10′PaAPIFLml/30minHTHPFL(120℃,3.5Mpaml/30min9.01.0418.514.04.51.02.05.216.03、普通天然高分子基钻井液140℃热滚后性能浆三:4%坂土浆+0.3%Na2CO3+0.2%IND30+2.0%NAT20+2%NFA-25浆三140℃热滚16小时后性能：PHρg/cm3AVmPa·sPVmPa·sYPpaG10″PaG10′PaAPIFLml/30minHTHPFL(140℃,3.5Mpaml/30min9.01.0429.522.07.51.05.54.218.04、强抑制性天然高分子基钻井液140℃热滚后性能浆四:4%坂土浆+0.3%Na2CO3+0.3%IND30+2.0%NAT20+2%NFA-25+0.5%NW-1浆四140℃热滚16小时后性能：由以上数据可见，“双保型”改性天然高分子基钻井液抗温性能良好，经过高温热滚后，流变性变好，滤失造壁性比热滚前无大变化，可满足钻井工程需要。pHρg/cm3AVmPa·sPVmPa·sYPPaG10″PaG10′PaAPIFLml/30minHTHPFL(140℃,3.5Mpaml/30min9.01.0417.014.03.00.52.04.816.0（三）“双保型”改性天然高分子基钻井液的抗污染性能1、抗盐、膏污染性能浆五：4%坂土浆+0.5%Na2CO3+0.3%IND30+2.5%NAT20+3%NFA-25+0.5%NW-1+35%NaCl+1%CaSO4把浆五140℃热滚16小时后如下表：pHρg/cm3AVmPa·sPVmPa·sYPPaG10″PaG10′PaAPIFLml/30minHTHPFL(140℃,3.5Mpaml/30min9.01.2230.025.05.00.51.05.214.02、抗坂土污染性能四（二）中浆三、浆四各加入5%坂土，140℃热滚16小时后性能。浆三+5%坂土，140℃热滚16小时性能：浆四+5%坂土，140℃热滚16小时性能：pHρg/cm3AVmPa·sPVmPa·sYPPaG10″PaG10′PaAPIFLml/30minHTHPFL(140℃,3.5Mpaml/30min9.01.0637.533.04.51.03.53.816.5pHρg/cm3AVmPa·sPVmPa·sYPPaG10″PaG10′PaAPIFLml/30minHTHPFL(140℃,3.5Mpaml/30min9.01.0620.015.05.01.01.53.613.63、钻屑回收率浆三、浆四各加入50g玛四井钻屑，140℃热滚16小时后回收率分别为91.3%或96.7%，可见该钻井液包被抑制能力很强。五、“双保型”改性天然高分子基钻井液环保性能1、生物毒性测试使用DXY-2生物急性毒性测试仪、参照美国国家环保局确认的糠虾生物毒性分级标准，对NAT20、IND30、NFA-25主处理剂及由它们配成的钻井液浆一、浆二进行毒性测试。测试结果如下：2、生物降解性分析“双保型”改性天然高分子基钻井液以改性天然高分子类处理剂为主，其处理剂容易生物降解，可以减少或避免对周围环境中生物的生物富集作用，有利于环境保护。样品名称分析结果参照分级标准0.8%IND30＞100,000无毒1～100高毒3%NFA-25＞30,000无毒100～1,000中等毒性浆一＞30,000无毒1,000～10,000微毒浆二＞30,000无毒＞10,000实际无毒＞30,000建议排放标准六、“双保型”改性天然高分子基钻井液保护油气层评价1、易生物降解性有利于油气层保护“双保型”改性天然高分子基钻井液以改性天然高分子类处理剂为主，其处理易剂生物降解，有利于保护油气层。2、储层污染程度评价用上述四个浆对储层的污染程度进行评价。实验条件：温度90℃、压差3.5MPa、围压5MPa、转速90转/分、污染时间125min、岩芯：玛四井。四个浆的岩芯渗透率恢复值分别为：浆一：88.16%。浆二：93.2%。浆三：86.50%。浆四：91.61%。七、现场应用轮古地区位于新疆塔里木盆地塔里木河边缘，距塔里木河最近1.5公里，最远11公里。是塔里木油田公司原油生产的重点地区之一。１００－６ＬＧ１０４100-6井井别：开发井井型：直井完钻井深：5475.09米完钻层位：奥陶系钻井周期：48天井身结构：项目钻头尺寸（英寸）深度（米）套管尺寸（英寸）深度（米）一开121/4″50095/8″500二开81/2″54357″5433．5三开6″5475．09裸眼完井钻井液配方与性能（500m-4