无粘土低固相甲酸盐钻井液VIP专享VIP免费

收稿日期:2001-03-27作者简介:杨玻,1997年毕业于西南石油学院油化专业,2000年获该院油气井专业硕士,现在四川石油管理局钻采工艺研究院欠平衡钻井服务中心从事欠平衡钻井技术服务及研究工作。电话:02822978246。油田化学无粘土低固相甲酸盐钻井液杨玻1,黄林基2(1.四川石油管理局钻采工艺研究院欠平衡钻井中心;2.西南石油学院)摘要:甲酸盐钻井液是一种性能优良的新型钻井液,它具有许多独特的优点。文中用尾气一步法成功合成了优质低成本的甲酸盐,用国产的甲酸盐和降滤失剂建立起了无粘土低固相甲酸盐优化配方,并对其性能进行了评价。结果表明,该优化配方流变性好、抑制性强、性能稳定、固相污染容限高,性能与国外相当,值得推广应用。关键词:低固相钻井液;无粘土泥浆;甲酸盐;合成;流变性中图分类号:TE254.3文献标识码:A无粘土低固相甲酸盐盐水钻井液是一种新型的抑制性无毒水基钻井液,其性能优良,既能满足日益严格的环保要求,又能满足不断发展的现代钻井工艺的技术要求。它不需粘土形成结构,能够解决传统钻井液不能同时满足强抑制和粘土充分水化以形成体系结构的矛盾。其固含很低,固相容限大,达到高密度时仍能保持低粘。甲酸盐钻井液在国外已用于现场并取得了良好的效果,但甲酸盐在国内货源不足,靠进口价格很昂贵,而其处理剂成本也很高。本工作旨在合成一种优质低成本的甲酸盐,并用国产的材料来建立甲酸盐钻井液优化体系,为甲酸盐钻井液在国内推广应用打下基础。国产甲酸盐的合成—尾气一步法1.反应原理以一氧化碳和碱金属氢氧化物为原料,在加温加压下一步反应生成甲酸盐,一氧化碳由黄磷尾气经净化而得,这就大大降低了合成成本。其反应方程式为:NaOH(或KOH)+CO→HCOONa(或HCOOK)2.生产工艺路线高压水NaOH(或KOH)↓↓黄磷尾气→净化→加压→高压水洗→压缩→合成→蒸发→吸滤→干燥→包装→甲酸盐甲酸盐盐水密度变化规律通过试验,研究了甲酸盐盐水溶液的密度与其浓度的关系,为今后配浆和调性能提供依据,结果见图1、图2。图1NaCOOH盐水密度与浓度的关系图2KCOOH盐水密度随浓度的变化规律优化配方经过对处理剂的优选和大量试验研究,用国产的处理剂和尾气一步法合成的甲酸盐得到了1.20g/cm3甲酸钠钻井液和1.50g/cm3甲酸钾钻井液二优化配方:①甲酸钠优化配方:水+XC+JS-3+QS-2+NaCOOH;②甲酸钾优化配方:水+XC+JS-3+QS-2+KCOOH。其中XC(黄原胶)为增粘剂,它具有较强的抗盐钙能力、良好的热稳定性和剪切稀释性,在甲酸盐中性能良好;JS-3是一种多糖类聚合物降滤失剂,它具有高抗温、抗盐性;滤饼形成剂选用超细碳酸钙QS-2,它能酸溶,不易对地层·85·钻采工艺2001年造成伤害,同时也是一种良好的加重材料。配浆方法:先将称好的XC、JS-3、QS-2干混均匀,然后在高速搅拌条件下缓慢地加入水中溶解,高搅30min后加入甲酸盐再高搅10min。以后配无粘土低固相甲酸盐钻井液均按此法配浆。其在120℃/16h热滚前后的失水、流变性详见表1,其具有与国外相当的流变、失水性,但成本却大大降低。表1甲酸盐优化配方性能钻井液ρ(g/cm3)FLAPI(ml)pHPV(mPa.s)YP(Pa)Gel(Pa/Pa)钠盐配方滚前—210815124152/3120℃/16h111952168104153/3钾盐配方滚前—110715632110/17150℃/16h11501147152485/111.抗温性能优化配方的抗温性能见表2,钠盐配方和钾盐配方均具有较好的抗温能力;钾盐优化配方比钠盐优化配方具有更好的热稳定性,这是由于钾盐优化配方中甲酸根离子的摩尔浓度更高,这有利于提高聚合物在其中的抗温能力。表2甲酸盐优化配方性能钻井液ρ(g/cm3)FLAPI(ml)pHPV(mPa.s)YP(Pa)Gel(Pa/Pa)钠盐配方滚前—210815124152/3120℃/16h111952168104153/3150℃/16h—2312893152/3钾盐配方滚前—110715632110/17150℃/16h11501147152485/11170℃/16h1150110715266154/62.抑制性用四川地层的红层土,按照技术规范在室内作了页岩吸附膨胀试验和滚动回收率测定。结果表明(见图3、图4),甲酸盐钻井液具有较强的抑制性,能显著降低泥页岩的水化膨胀和水化分散能力,适于钻泥页岩层;甲酸钾配方比甲酸钠配方具有更强的抑制能力。3.抗污染能力甲酸盐优化配方中加入15%、30%的过100目筛的新疆某井的钻屑岩粉,测其在120℃下热滚前后的性能(结果见表3...