水基钻井液PEM体系室内基础评价

侯瑞雪 郭晓轩

摘 要：Polyol Enhanced Mud简称PEM钻井液。钻井液主要包含氯化钾、聚合物包被剂（PF-PLH/ PF-PLUS）和聚合醇（PF-JLX）配制而成。体系的最大使用密度为1.80g/cm3，最高使用井温155℃，抗各种污染能力强。现场应用表明：钻井液流变性易于调节、井壁稳定、井眼规则、提高机械钻速和油井产量，保护生态环境，取得了明显的经济效益和社会效益。

关键词：钻井液;流變性;环保

Abstract：Polyol Enhanced Mud referred to as PEM drilling。PEM drilling is configured by KCL， PF-PLH/ PF-PLUS， PF-JLX. Maximum use density of the system is 1.80g/cm3 . Maximum use well temperature is 155℃ . Strong resistance to various pollution . Field application shows： Drilling fluid rheology is easy to adjust ， well wall stability ， well rule ， increase mechanical drilling speed and oil well production . Protect the environment ， Obtained obvious economic and social benefits .

Keywords：water based ;rheology;environment

PEM是一种国内领先，水基防塌钻井液体系。能有效地提高钻井速度及保持井眼稳定，其抑制能力强，LC50大于30000ppm，对环境影响小的钻井液体系。该体系适用于低压衰竭地层、低孔低渗油藏层理发育裂隙地层、中深井段，软、硬脆性泥页岩等易垮塌地层等[1]。中海油田服务股份有限公司于二十世纪九十年代初率先开始聚合醇产品研究，不仅对其作用机理进行了深入的研究，且以形成浊点40℃～120℃连续变化的系列产品。并先后在中国海洋石油公司、中国石油天然气集团公司、中国石化总公司及国外的Phillips和Apache石油公司的勘探开发中的直井、大斜度井和水平井中推广应用上千口井[2]。

1 体系组成

1.1 基础配方

PEM是一种水基钻井液体系，主要由聚合物包被剂、KCl抑制剂、PF-JLX水基抑制润滑剂、降失水剂和防塌封堵剂等材料组成，其主要配方见表1。

1.2 体系抗高温配方

高温配方是在基本配方基础上加入部分以下功能材料而形成，参考加量如表2所示：

2 实验结果与讨论

2.1 抗温边界性能测试

室内通过测定基本配方在不同温度热滚后的性能变化来考察钻井液的抗温能力，老化时间为16h，实验结果如下图1所示：

由上图可以看出，基本配方在130℃老化以后，动切力及初终切都下降明显，高温高压失水量高于15mL。所以建议此基本配方在120℃以下使用。

2.2 加重边界确定

在PEM基础配方基础上分别用石灰石加重至1.1SG、1.2SG、1.3SG、1.4SG、1.5SG，120℃老化16h后测其基本性能，如下图所示：

由上图可以看出，体系使用石灰石加重至1.3SG以后，动切力增加明显且高温高压失水量大于15mL。因此建议，基本配方在使用石灰石加重后，最好在1.2SG以下情况下使用。

2.3 抗NaCl盐边界确定

在PEM基本配方的基础上，分别加入NaCl的量为5%、10%、15%、20%及饱和，测定老化前后基本性能与FLHTHP，结果如下图所示：

由上图可以看出，PEM体系中盐加量增加到20%时，其FLHTHP增加至20.4mL，因此在使用此体系时，当盐含量增加至20%时，应加大降滤失剂的使用量。

2.4 抗钙土污染边界确定

为更加符合现场作业，分别用重晶石和石灰石加重后，确定此体系抗劣土污染边界。由于现场一般密度在1.3以内用石灰石加重，而1.3以上则用重晶石加重，此基础配方一般用在地层中上层，因此决定用重晶石加重至1.3SG，石灰石加重至1.2SG，评价抗劣土污染边界。PEM基础配方加重以后，分别加入钙土的量为5%、10%、15%、20%，25%，30%测定老化前后基本性能与FLHTHP。结果如下所示：

由上面两图可以看出，PEM体系在加重以后进行劣土污染，随着劣土加量的增加，此体系性能无大的变化，说明此体系能够抗劣土污染30%以上。

3 结论

通过上述的实验可以发现：

①PEM体系适用于井底温度低于120℃的地层;②PEM最大加重密度不能超过1.2SG;③当NaCl侵入达到20%以上时，需要提高降滤失剂的加量;④该体系可以抗劣土污染30%以上。

参考文献：

[1]王富华，王力，张炜徽.深井水基钻井液流变性调控机理研究.断块油气田，2007，14（5）：61-64.

[2]Paul F L，Rossi S.The Colloidal and Rheological Prop-erties of Bentonite Suspensions. Advances in Colloid and Interface Science，1999（82）：43-92.