不同密度條件下的抗高溫白油基鉆井液性能研究

劉 剛，羅健生，田榮劍，李懷科，張興來，張 偉(中海油服股份有限公司油田化學(xué)研究院，河北 三河 065201)

不同密度條件下的抗高溫白油基鉆井液性能研究

劉 剛，羅健生，田榮劍，李懷科，張興來，張 偉(中海油服股份有限公司油田化學(xué)研究院，河北 三河 065201)

為了成功的鉆探高溫超壓復(fù)雜地層和滿足環(huán)境保護的要求，研究使用低毒性、抗高溫高密度的白油基鉆井液體系是非常必要的。對不同老化溫度、不同密度的白油基鉆井液性能進行了研究，考查了白油基鉆井液在不同密度條件下的抗溫穩(wěn)定性、電穩(wěn)定性、流變性及高溫高壓濾失量等性能參數(shù)。研究表明，該白油基鉆井液體系的流變性好且可調(diào)、電穩(wěn)定性好、抗溫能力強。

白油基鉆井液；抗溫穩(wěn)定性；電穩(wěn)定性；流變性；高溫高壓濾失量

白油基鉆井液以白油(以低毒性的脂肪烴或脂環(huán)烴為主要成分的精制油)，代替柴油作為油包水鉆井液的連續(xù)相，可以大大減輕鉆屑排放時對環(huán)境特別是對海洋生物的危害，從而很好地保護了海洋生態(tài)環(huán)境[1]。為此，筆者對不同密度條件下的抗高溫白油基鉆井液性能進行了研究。

1 試驗部分

1.1試驗藥品及儀器

1)試驗藥品 5#白油；主乳化劑；輔乳化劑；潤濕劑；瀝青類降濾失劑；氯化鈣(分析純)；有機土等。

2)試驗儀器 OFI900粘度儀(帶加熱套)；HTHP(高溫高壓)濾失量測試儀；FANN電穩(wěn)定性測試儀；密度計等。

1.2白油基鉆井液的基本配方

該鉆井液的基本配方如下：360ml 5#白油+0.8%～1.8%主乳化劑(ZR)+0.4%～1.8%輔助乳化劑(FR)+0.8%～1.5%潤濕劑(RS)+40ml 25% CaCl2水溶液+1.8%～2.8%有機土+3.5%氧化鈣+5.5%～6.0%降濾失劑 (FR)+重晶石粉。

1.3白油基鉆井液配制方法

在5#白油中依次加入主乳化劑、輔乳化劑、潤濕劑，用高速攪拌器高速攪拌3～5min，然后加入儲備堿后高速攪拌1min，再緩慢加入CaCl2水溶液并高速攪拌15min，將有機土、降濾失劑等加入并高速攪拌，最后加入重晶石加重到所需密度，高速攪拌10min[2-3]。

2 性能評價

室內(nèi)選定油水比9∶1、重晶石加重的白油基鉆井液作為評價目標(biāo)，對不同老化溫度(180℃、190℃、200℃)、不同密度(1.6、1.8、2.0、2.2g/cm3)的白油基鉆井液進行了流變性及電穩(wěn)定性等性能的評價。

2.1180℃、不同密度條件下的白油基鉆井液性能評價

在180℃、不同密度條件下對白油基鉆井液進行性能測試，結(jié)果如表1所示。從表1可以看出，4種不同密度的白油基鉆井液體系經(jīng)過180℃高溫老化后仍具有流變性和電穩(wěn)定性，尤其是密度為2.2g/cm3、乳化劑加量為1.2%的體系具有較好的流變性和電穩(wěn)定性能。此外，4種不同密度的白油基鉆井液體系的流變性是可調(diào)的，HTHP濾失量都維持在10ml以下。

表1 180℃、不同密度條件下的白油基鉆井液性能評價表

2.2190℃、不同密度條件下的白油基鉆井液性能評價

在190℃、不同密度條件下對白油基鉆井液進行性能測試，結(jié)果如表2 所示。從表2可以看出， 4種不同密度的白油基鉆井液體系經(jīng)過190℃高溫老化后，其中密度為2.2g/cm3的體系雖然較180℃熱滾時有增稠的情況，但是其電穩(wěn)定性和HTHP濾失量變化不大，因此可以通過調(diào)節(jié)有機土的加量來調(diào)節(jié)流變性能。此外，其他3種密度體系的流變性能也有調(diào)節(jié)的空間。

表2 190℃、不同密度條件下的白油基鉆井液性能評價表

2.3200℃、不同密度條件下的白油基鉆井液性能評價

在200℃、不同密度條件下對白油基鉆井液進行性能測試，結(jié)果如表3 所示。從表3可以看出，4種不同密度的白油基鉆井液體系經(jīng)過200℃高溫老化后，其中密度為2.2g/cm3的體系性能較190℃老化時變化很小，說明該體系抗溫性能好，其HTHP濾失量隨溫度影響不大，且流變性能可以通過改變有機土等處理劑的加量來進行調(diào)節(jié)。

表3 200℃、不同密度條件下的白油基鉆井液性能評價

3 結(jié) 語

在不同密度和老化溫度條件下對白油基鉆井液進行性能測試，研究表明，白油基鉆井液(尤其是密度為2.2g/cm3的體系)具有良好的抗溫性能，其電穩(wěn)定性能及高溫高壓濾失量受溫度影響不大，并且鉆井液體系的流變性能是可調(diào)的，這樣便于根據(jù)實際情況進行調(diào)節(jié)，從而滿足現(xiàn)場的作業(yè)要求。

[1]鄢捷年.鉆井液工藝學(xué)[M].北京：石油大學(xué)出版社，2001.

[2]梁大川，黃進軍.抗高溫高密度低毒油包水鉆井液乳化劑優(yōu)選和研制[J].西南石油學(xué)院學(xué)報，2000，8(3)：74-76.

[3]耿鐵,張巖,吳彬,等.新型合成基鉆井液體系的研制與應(yīng)用[J].石油天然氣學(xué)報(江漢石油學(xué)院學(xué)報)，2009，31(4)：299-300.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.02.022

TE254

A

1673-1409(2012)02-N070-03

2011-11-12

劉剛(1983-)，男，2005年大學(xué)畢業(yè)，碩士，工程師，現(xiàn)主要從事鉆完井液方面的研究工作。