低温可降解无固相钻井液体系性能评价

李明珠，江厚顺，许明标,，边永利

（1.长江大学a.石油工程学院；b.油气钻采工程湖北省重点实验室，湖北武汉430100；2.荆州嘉华科技有限公司，湖北荆州434000）

油田化学

低温可降解无固相钻井液体系性能评价

李明珠1a,b，江厚顺1a,b，许明标1a,b,2，边永利2

（1.长江大学a.石油工程学院；b.油气钻采工程湖北省重点实验室，湖北武汉430100；2.荆州嘉华科技有限公司，湖北荆州434000）

可降解钻井液通过在钻进过程中能够对储层实现有效封堵，钻进完成后又可采用破胶剂进行破胶，可对油气储层起到有效的保护作用。UltraFlo是一种塑性粘度低，悬浮性能好的无固相弱凝胶钻井液，通过实验对比数据的对比确定该钻井液体系的处理剂加量，并对该钻井液的各种性能进行了评价，证明其能够较好的保护储层和具有良好的抗温性能。

UltraFlo钻井液；低温自然降解；无固相钻井液

在水平井钻井中，传统的水基、油基钻井液无法解决大斜度段和水平段的静态悬砂和动态携砂问题，而且还会对储层造成很大伤害。无固相PRD体系能较好地解决这一问题，曾在中国海洋石油公司深圳公司、塔里木油田得到广泛应用，但在使用过程中出现流变性能、抗温抗盐性能不理想等情况。

为了提高合适时间段内低温条件钻完井作业效率，结合水平井钻井液特点，从研制新型增稠剂加量入手，开发出新的UltraFlo无固相弱凝胶钻井液钻开液体系，以高聚物作为主要增粘剂，具有较好的携带岩屑的能力、防护井壁以及防塌等能力，并且同时拥有较好的润滑与减阻作用,并对其性能进行系统评价。采用隐形酸破胶剂破胶，无需额外实施破胶程序，节省作业时间，提高钻完井作业效率，具有重大的应用价值。

1　实验部分

1.1实验原料

NaOH，Na2CO3，KCl，降滤失剂STARFLO，封堵剂JQWY，增粘剂PFVIS-B，DUASEAL，B-CIDE，润滑剂JLX-C，润滑剂JLX-B，NH，KS，BPO。

精密电子天平，GSB高频高速搅拌仪，恒温水浴锅，六速旋转粘度仪，泥浆失水量测定仪，干燥箱，烧杯、量筒和玻璃棒若干等。

UltraFLO钻开液体系基本配方：海水+0.20% NaOH+0.25%Na2CO3+5.0%KCl+L+0.5%PFVIS-B+ 2.0%STARFLO+5%JQWY（160目）+2%JLX-C（需要时采用KCl加重到密度为1.15g·cm-3）。

1.2基本原理

UltraFlo钻开液利用聚合物之间的协同效应，主要是利用分子间相互缠绕，形成一种空间网架结构的弱凝胶体系。在不加交联剂的情况下，能够在低温条件和短时间内成胶，所形成的弱凝胶具有独特的流变性。本文研究的PFVIS-B增粘流型调节剂与生物聚合物能够产生极大的协调协同作用，为一类采用天然高分子聚合物为主要原料，经过化学结构修饰改性而得到的新的聚合物产品。我们设计的UltraFlo钻井液，在实验室条件下，通过不同的处理剂配比配制不同的钻井液配方，并通过对制备的无固相钻井液性能进行测试，优选出性能最佳的无固相钻井液配方。

1.3实验过程

无固相钻井液常温常压下性能评测过程

（1）按相同的比例配制多组，均用高速搅拌器高搅30min，静置一段时间。

（2）用六速旋转粘度计测其常温常压下的粘度。

（3）用泥浆失水量测定仪测其常温常压下的滤失量。

2　UltraFlo钻开液的性能影响评价

在确定了UltraFlo钻井液体系的处理剂加量之后，室内评价了UltraFlo体系的抗温、加重、抗侵污、封堵、抑制性与润滑性等性能。

2.1PFVIS-B加量对体系性能的影响

PFVIS-B在体系中主要起增粘、提切，增大体系的动塑比的作用。为了考察PFVIS-B的最佳加量范围，室内评价了PFVIS-B对体系的影响，加量对钻井液性能的影响见下表1。PFVIS-B在体系中主要起增粘、提切，增大体系的动塑比的作用。为了考察PFVIS-B的最佳加量范围，室内评价了PFVIS-B对体系的影响，加量对钻井液性能的影响见下图1。

图1　PFVIS-B加量体系API失水变化Fig.1API water loss change of PFVIS-B addition system

从表1和图1的实验数据可以看出，随着PFVIS-B含量的增加，体系粘度增大，尤其是切力变化较大，失水逐渐变小。

2.2抗温性能评价

一般情况下，由于钻开液体系均由天然化合物组成，随着温度升高，会导致聚合物降解，导致钻井液体系的粘度降低，室内评价了不同温度下UltraFlo钻开液体系热滚16h前后的流变性能。热滚前后性能测定结果见图2。

图2　温度对API失水量的影响Fig.2Effect of temperature on API loss of water

2.3抗污染评价

2.3.1钻屑侵污（表2）

室内将易水化膨胀泥岩钻屑烘干后粉碎，过100目筛，然后添加到UltraFlo钻开液体系中，在一定条件下老化后考察前后性能变化情况，来判断UltraFlo钻开液体系的抗钻屑污染能力。

表2　UltraFlo体系抗钻屑侵污性能Tab.2Anti drilling performance of UltraFlo system

2.3.2海水侵污（表3）

钻井液在循环过程中，有可能会受到地层水或海水等的污染，室内评价了该体系在受到海水侵污后的性能的变化情况。

表3　UltraFlo体系抗海水侵污Tab.3Anti seawater intrusion of UltraFlo system

2.3.3搬土侵污（表4）

在钻井过程中，泥页岩水化能力较强，将对钻井液的性能产生很大的影响，对于高造浆地层，钻井液就必须具有较高抑制水化膨胀的能力，室内采用干红搬土模拟高造浆地层的岩屑来侵污钻井液，从而考察该钻井液体系在受到干红搬土侵污后，体系的流变性的变化。

表4　UltraFlo体系抗搬土侵污Tab.4UltraFlo system to remove dirt

图3　污染物对API失水的影响Fig.3Effects of pollutants on API loss of water

由表2～4及图3可得到以下结论：

（1）钻屑侵污后体系的流变性能有变化，但是变化不大。钻屑加量越大，体系的滤失量越小。从以上实验数据中可以看出，随钻屑加量的增加，钻屑钻开液体系的表观粘度、切力的变化不大，滤失量有所降低。这表明UltraFlo钻开液体系有很好的抗钻屑污染的能力；

（2）体系受到海水侵污后，粘度有所下降，API失水略有上升，但增幅很小，这说明了体系具有较好的抗海水侵污能力；

（3）从上表实验数据可以看出，随着搬土加量的增加，钻开液液体系的粘度有所上升，API失水有所下降。体系能抗15%的搬土侵污。

3　结论

无固相钻井液体系经过化学物理作用能够有效抑制钻井液向钻屑和井壁渗透，具有较强的康钻屑污染能力，温度稳定性好，能够满足现场作业要求。STARFLO作为降滤失剂，根据市场经济应用性，通过控制PFVIS-B的加量，再配合其它钻井液处理剂进行复配，制得具有稳定性质的UltraFlo钻井液。

本次实验是在前人工作的基础上展开的，由于时间有限，对PFVIS-B的合成没有进行过多探讨，所制备的无固相钻井液除了具有较好的性能外，还应在实验室研究的基础上，进一步探讨其现场实验及市场应用性。对于破胶剂的研究，所应用的破胶剂满足低温破胶的要求，还应起到保护油气储层的作用，还待进一步的研究。

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Study on natural degradation of solid free drilling fluid system in low temperature

LI Ming-zhu1a，b，JIANG Hou-shun1a，b，XU Ming-biao1a，b，2，BIAN Yong-li2
（1.a.College of Petroleum Engineering in Yangtze University;b.Key Laboratory of Oil and gas Drilling Engineering in Hubei Province,Wuhan 430100,China;2.Jiahua Technology Co.Ltd.in Jingzhou,Jingzhou 43400,China）

The degradable drilling fluid can effectively block the reservoir through the drilling process and the breaker can be used to break the rubber after drilling,which can effectively protect the oil and gas reservoir.Ultra－Flo is a kind of non solid and weak gel drilling fluid with low plastic viscosity and good suspension performance. Through the comparison of the experimental data to determine the drilling fluid system of the treatment agent,and the performance of the drilling fluid were evaluated.It is proved that it can better protect the reservoir and have good temperature resistance.

UltraFlo drilling fluid；natural degradation in low temperature；clay-free drilling fluid

TE242

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20161137

2016-07-26

李明珠（1993-），女，在读硕士研究生，从事石油与天然气开发相关研究。

导师简介：江厚顺（1969-），男，教授，博士生导师，主要研究方向：高含水油田提高采收率技术、采油采气工程技术研究。