润湿反转剂研制及性能评价

杨丽，唐清明，李莎莎

（1.中石化西南油气分公司工程技术研究院，四川德阳618000；2.西南石油大学，四川新都510114）

润湿反转剂研制及性能评价

杨丽1，唐清明2，李莎莎1

（1.中石化西南油气分公司工程技术研究院，四川德阳618000；2.西南石油大学，四川新都510114）

气体钻井在深井提速，保护储层方面有很大优势，在国内外得到广泛应用，但气体钻井气液转换时井壁失稳现象普遍存在。针对川东北地区气体钻井过程中气液转换时井壁垮塌失稳等问题，分析井壁失稳原因，研制出一种性能优良的润湿反转剂，该剂与现用的钻井液基本不起泡，不增加钻井液粘切，配伍性良好。

气体钻井;井壁垮塌;润湿反转;配伍性

川东北地区井深、地质结构复杂，地层以砂岩和硬脆性泥页岩为主，也含有硅质、钙质胶结石英砂岩，含少量的煤层和煤线，砂岩孔隙及泥页岩裂缝较发育，地层压力系数较低，地层承压能力低[1]。岩样分析表明，该地区泥页岩由伊利石、伊蒙混层、绿泥石、高岭石等粘土矿物组成，具有低活性、低分散能力、高分散速度的特点。在实施气体钻井过程中，川东北地区在气液转换时井壁失稳现象普遍存在。因为，川东北地区气体钻井过程中，在气液转换时井壁没有泥饼的保护，钻井液滤液浸入地层，引起原地应力的变化和粘土的水化膨胀，产生膨胀压，增加了地层塑性，使得井壁坍塌压力增加；同时，在钻井过程中，影响井壁稳定性的工程措施不当，如钻头对井壁过于严重的机械碰击，加剧井壁微裂缝的发育；钻井液对井壁的冲刷都会降低钻井液作用在井壁上的压力和岩石强度，导致井壁失稳。为此，研究出一种润湿反转剂，该剂与现用的钻井液基本不起泡，不增加钻井液粘切，配伍性良好。

1 润湿反转剂主剂优选

1.1 油溶性评价（见表1）

表1中明显看出，D1821和煤油在加热条件下溶解时，溶液较均匀，油溶性较好。

表1 油溶性评价

1.2 表面张力评价

配制1%的溶液，35℃下测定表面张力，考察药剂的活性高低及吸附在岩石表面能力的强弱，数据见表2。

表2 表面张力测定

由表2评价结果得出，D1821表面张力小，活性高，易吸附在岩石表面。

1.3 起泡性评价

起泡性评价是安全快速钻井的关键，起泡性评价结果见图1。

从评价结果中得出，D1821几乎不起泡，不会引起摩阻增大，卡钻等问题。

1.4 裂缝毛管压力评价

配制4%的标准盐水，采用大邑须家河须二地区的低渗致密砂岩，用岩芯夹持器测定药剂对裂缝毛管压力的变化，评价结果见表3。

由表3可以得出，D1821对岩芯渗透率降低率达到82.25%，疏水性好。为此，通过油溶性、表面张力、起泡性、裂缝毛管压力综合评价，确定D1821作为润湿反转剂主剂。

表3 裂缝毛管压力评价

2 主剂D1821加量确定

室内采用裂缝毛管压力变化作为评价的主要指标确定D1821最佳用量，评价结果见图2。

从图2得出，随D1821质量分数的增加，岩芯渗透率降低，从疏水效果和降低成本两方面确定出D1821用量为2%。

3 润湿反转剂辅剂确定

为进一步增强润湿反转剂稳定井壁的作用，考虑在D1821的基础上加入脂肪胺和沥青进行配方优化，通过脂肪胺的烷基疏水长链与沥青的封堵作用达到更好的疏水效果。

3.1 脂肪胺配比的确定

脂肪胺最佳配比的确定，采用裂缝毛管压力变化作为评价的主要性能指标，评价结果见图3。

由图3可知，当脂肪胺加量为2%时，对砂岩渗透率降低率能达到87.6%。从药剂溶解度和处理成本综合考虑，确定出脂肪胺最佳加量为2%。

3.2 沥青配比的确定

沥青价廉，在配方中复配使用，能大大降低处理成本，其配比的确定采用裂缝毛管压力变化进行评价，结果见图4。

从评价结果得出，配方中沥青加量10%时，疏水性很好。由此，综合前面的评价结果，最终确定出润湿反转剂最优配方为:2%D1821+2%脂肪胺+10%沥青+86%煤油。

4 润湿反转剂性能评价

4.1 配伍性评价

为避免井下复杂情况的发生，评价了润湿反转剂与钻井液的配伍性，结果见表4。

从表4中看出，润湿反转剂与钻井液配伍性很好，且还具有显著的降滤失作用。100℃高温老化16 h后性能良好，也具有降滤失的作用。

表4 润湿反转剂与钻井液配伍性评价

4.2 抑制性评价

4.2.1页岩线性膨胀率评价

从图5中明显看出，润湿反转剂线性膨胀率低，与蒸馏水相比24 h时线性膨胀降低率达到98.34%，对页岩抑制性好。

4.2.2高温滚动回收率评价

从表5中得出，将岩屑用润湿反转剂浸泡15 min后，其高温滚动回收率达到90%以上。通过线性膨胀和高温滚动回收综合评价，润湿反转剂对页岩抑制性较好，达到现场应用的要求。

表5 岩屑高温滚动回收评价

总之，经过大量的室内筛选与评价工作，研制出了一种性能优良的润湿反转剂，其具有较好的疏水性能，良好的抑制性，与钻井液配伍性好的特点。该剂成本低，原材料易得，生产工艺简单，能解决川东北地区气体钻井过程中气液转换时井壁垮塌失稳等问题。

［1］丁海峰，魏学成,等.空气钻井过程中的钻井液转化[J].石油钻探技术.2006，7.

10.3969/j.issn.1008-1267.2011.01.012

TE254+4

1008-1267（2011）01-030-03

A

2010-04-19

杨丽（1981-），女，工程师，从事钻井完井液方面的研究。