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油基鉆井液技術
更新時間:2019-03-13 14:52:36瀏覽:0

一、技術簡介

油基鉆井液是指以油作為連續相的鉆井液,但現在常常指的是油包水鉆井液。與水基鉆井液相比,油基鉆井液具有抗高溫、抗鹽鈣侵、井壁穩定、潤滑性好及對油氣層傷害小等多種優點,目前已成為鉆高難度的高溫深井、大斜度定向井、水平井和大位移井各種復雜地層的重要手段。據統計,在國外的常規與非常規鉆井過程中,油基鉆井液市場占有率為60%以上。

根據不同的地質特點及井身結構,并考慮到現場施工及維護等方面的綜合因素,我公司開發了一系列的油基鉆井液體系,包括低密度油基鉆井液體系、高溫高密度油基鉆井液體系、頁巖氣用油基鉆井液體系等,適用于40-240℃的溫度環境,且密度范圍寬,低可至0.90g/cm3,高可達2.60g/cm3,能夠適應各種復雜地質環境。其中主乳化劑、輔乳化劑、潤濕劑、有機土、增粘劑、降濾失劑等關鍵材料全部為自主研發及生產的,其主要特點為加量小成本低、性能穩定、配制簡易。在配制油水比為60-90/40-10的油基鉆井液體系后,體系在高溫老化后具有粘度穩定,動塑比高,高溫高壓濾失小,抗侵污能力強,電穩定性好,且處理劑加量低等特點。

目前我公司生產的油基鉆井液體系系列產品經過印尼國家石油公司技術部的嚴格檢測,各項技術指標達到國際領先水平,已在中海油深圳分公司(COSL)、中海油湛江分公司(COSL)、中海油上海分公司(COSL)、印尼油田(COSL)、塔里木油田、克拉瑪依油田、四川頁巖氣田、重慶涪陵頁巖氣田、湖北宜昌頁巖氣田的開發過程中得到了廣泛應用。

二、主要技術特點

2.1 處理劑特點

以下主要處理劑包括乳化劑、潤濕劑、提切劑、有機土、降濾失劑、封堵劑等全部為公司自主研發及生產。

5#/3#白油/0#柴油:油基鉆井液基液,作為連續相。白油粘度比柴油低,適合配置大位移井、水平井用鉆井液,可以實現低粘高切的特性。且環保性能比柴油好,適合海上使用。相比白油,柴油價格低,貨源穩定,陸上深井及復雜井使用較多。

HIEMUL主乳化劑:油基鉆井液乳化劑,形成油包水乳液。作用機理:(1)在油/水界面形成具有一定強度的吸附膜;(2)降低油水界面張力;(3)增加外相粘度。通過這三個方面來阻止分散相液滴凝聚變大,從而使油包水乳狀液保持穩定。HLB值一般在3.5-6之間。

HICOAT輔乳化劑:形成密堆復合膜,增強乳化效果,輔助乳液穩定,與HIEMUL主乳化劑配套使用。HLB值一般在7以上。

HIWET/HIWET-H潤濕劑:一種具有兩親結構的表面活性劑,分子中親水的一端與固體表面有很強的親和力,當這些分子聚集在油和固體的界面之間時會將親油端指向油相,原來親水的固體表面便轉為親油,實現固體材料的潤濕反轉。HLB值一般在7-9之間。

HIRHEO-A提切劑:改善油基鉆井液的剪切稀釋效果,具有在降低PV的同時提高YP的功能;

MOGEL/HIVIS有機土:提高和調節油基鉆井液的粘度,起到懸浮重晶石防止沉降的作用。同時,還具有增強油包水乳狀液穩定性起固體乳化劑的作用。

HIFLO/HIFLO-H降濾失劑:降低和控制油基鉆井液的濾失。

HISEAL/HISEAL-H封堵劑:成膜封堵,降低濾失。

LIM堿度調節劑:提供的Ca2+有利于二元金屬皂的生成,從而保證所添加的乳化劑可充分發揮其作用。同時起到調節油基鉆井液的堿度,防止鉆具腐蝕。還可以有效地防止地層中CO2和H2S等酸性氣體對鉆井液造成污染。

重晶石:調節油基鉆井液的密度。 

2.2 體系及特點

(1) 低密度油基鉆井液體系

“低密度”鉆井液一般指密度小于1.0g/cm3的鉆井液,通常用于地層壓力系數較低的特殊井。由于水基鉆井液分散相為水,密度一般大于1.0 g/cm3,要想實現鉆井液密度小于1.0 g/cm3,一般有充氣鉆井液、泡沫鉆井液等。但這些鉆井液一般施工工藝繁瑣,密度控制較難,為此我公司研發了低密度油基鉆井液體系,與含氣水基鉆井液相比,其具有更好的穩定性,操作安全簡便,密度控制穩定,還能解決粘土侵污和摩阻扭矩較大的問題,適合推廣應用。

(2) 高溫高密度油基鉆井液體系

“高溫”一般指井底環境溫度大于160℃,“高密度”一般指密度大于1.80g/cm3,滿足上述條件仍具有良好性能的鉆井液稱為高溫高密度鉆井液,通常用于溫度梯度、壓力系數異常的特殊井。而這些特殊井大多伴隨各種復雜,包括存在多套壓力系統、密度窗口窄、含高壓鹽水層、大段膏泥巖層等,由于水基鉆井液維護困難,抗污染能力差,大多采用油基鉆井液施工。而我公司研發的高溫高密度的鉆井液最高抗溫能達到240℃,最大密度達2.60g/cm3,能抗80%鹽水污染而不破乳,且高密度下具有較低的粘切,能有效防止ECD過高壓漏地層,屬于國內領先水平。

(3) 頁巖氣用油基鉆井液體系

頁巖氣是一種非常規天然氣,全球資源儲量與常規天然氣相當,其資源勘探潛力甚至超過常規天然氣。其中美國是全球最早開采頁巖氣的國家,也是頁巖氣開采技術最先進的國家。由于頁巖地層屬于強水化地層,遇水即垮,采用的鉆井液大多為油基鉆井液。與美國相比,國內頁巖氣開發起步較晚,且儲層地質更為復雜。前期勘探開發都采用國外鉆井液技術,不僅價格高昂,而且受人限制。為突破國外鉆井液技術封鎖,我公司聯合長江大學針對國內頁巖氣地層特點與長水平段水平井的施工要求,自主研發了頁巖氣用白油/柴油油基鉆井液體系,其特點如下:1)性能穩定,破乳電壓800-1600V;2)處理劑加量小,外加劑總加量10%,乳化劑加量2%-3%,綜合成本低;3)體系低黏、高切,攜巖能力強、井眼凈化好;4)高溫高壓濾失量小,失水造壁性好;5)現場維護簡單。

三、現場應用

我公司自主研發及生產的油基鉆井液系列產品,包括主乳化劑、輔乳化劑、乳化潤濕封堵劑、提切劑、有機土、增粘劑、降濾失劑等在現場得到了廣泛的應用,國內已順利完鉆500余口井,均取得了良好的應用效果。 

最深井深(m)水平段&位移基油井數井底溫度(℃)密度(g/cc)
712856003#白油3090-1501.05-1.30
686653503#白油15130-1601.20-1.50
500012003#白油101201.50
596530650#柴油35660-1201.50-1.90
590015003#白油135123-1502.00-2.32
574212003#白油21302.07
574025000#柴油3#白油52100-1501.60-2.35
6530定向井0#柴油3>1502.23-2.45

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