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第 2 8卷 第 1 期 2 0 1 1 年1月 钻井液与完井液 DRI LLI NG FLUl D COM PLET1 0N FLUl D V_o1 ． 2 8 NO ．1 J a n ．2 01 1 文章编号 1 0 0 1 5 6 2 0 2 0 1 1 0 l 一 0 0 2 7 0 3 深水线性 一 烯烃合成基钻井液性能室内研究 岳前升 ， 刘书杰 ， 耿亚男 ， 李玉光 ， 胡友林 ， 邢希金 1 ． 长江大学化学与环境工 程学 院 ，湖北荆州 ； 2 ． 中海石油研究 中心 ，北京 摘 要 合成 基钻 井液在深水 钻井 中应用非 常普遍。针 对线性 0 【 一 烯 烃基液 ，研 究 了乳 化剂种 类、油水 比、有 机土加量等 因素对钻 井液 性能的影响，在此基础上优选 出 了一种合成基钻 井液配方，即 油水乳状液 3 ％ 有机土 4 ％ 乳化剂 E 0 ． 5 ％ 润 湿剂 3 ％ 降滤失剂 ，水相的体 积分 数不超过 3 0 ％。对 比分析 了线性 q 一 烯烃 、白油和 气制油 基油包水钻井液性能，结果表 明，线性 0 【 一 烯烃合 成基钻 井液具有 更好 的低温流动性 ，更适宜于深水钻 井。 关键词 深水钻 井 ； 合成基钻井液 ； 线性 0 【一 烯烃 ； 油包水钻井液 ； 流变特性 ； 黏温特 性 中图分类号T E 2 5 4 ． 3 文献标识码 A 因为成本过高 ，合成基钻井液在中国陆地和浅 海的应用 较少 _ 】 。 】 ，有关 该技术 的研究多 限于室内 研究 [ 5 - 1 3 ] o但在深水钻井 中，由于钻井液成本 只 占 钻井总成本的很少一部分，合成基钻井液因其具有 性能稳定 、能有效抑制气体水合物生成 、毒性低 以 及储层保护性能好等特点而被广泛应用 [ 1 4 - 1 6 ] 中国 近年来才开始研究深水钻井技术 ，有关深水环境下 的合成基钻井液性能研究在 中国尚未见报道 ，而深 水低温下 的流动性是深水钻井液非常重要 的性 能之 一 。以线性 0 【 一 烯烃为基液， 研究了乳化剂 、 有机土、 油水比对合成基钻井液性能的影响，并对其低温流 动性与其它类型的油包水钻井液进行了比较。 1 实验 部 分 1 ． 1 实验材 料 5 号 白油 ，气制油 G T L ，有机 土，降滤失 剂 ， 中海油 田服务股份有限公司生产 ； C ． 1 4正 0 【 一 烯烃 ， 美国雪佛龙菲利普斯化工公 司生产 ； 乳化剂 ，2 0 ％ 氯化钙盐水 ，自制。 1 ． 2实验仪器 六速旋转黏度计 ； 高低温交变试验箱 ，温度范 围为 一 4 0 ～1 2 0。 C，无锡惠尔环境试验设备厂生产 ； 破乳电压测试仪 ，滤失量测定仪等。 1 ． 3 研 究方法 1 油包水钻井液 的配制。在搅拌条件下将乳 化剂 、润湿剂加入油相 中，然后加入 2 0 ％ 氯化钙 盐水 ，搅拌 1 0 mi n后加入有机 土和降滤失剂，继 续搅拌 1 0 mi n ，加人所需重 晶石后再搅拌 1 0 mi n 。 文中若无特殊注明油包水钻井液 的热滚老化条件为 1 0 0 。 C、 1 6 h。 2油包水钻井 液性能测试。油包水钻井液流 变性 、滤失量和电稳定性等性能的测试参照 GB ／ T 1 6 7 8 2 --1 9 9 7 油基钻井液现场测试程序 进行。 3黏温特性测试。将待测样 品及六速旋转黏 度计放在高低温交变试验箱 内，当样品测试杯温度 与实验腔设定温度一致时开始测试样品的流变性。 2 结果 与讨论 2 ． 1 乳化剂 类型对钻井液 黏温特性 的影响 研究了 5 种类型的乳化剂对合成基钻井液常规 性能和黏温特性 的影响 ，结果见表 1 和图 1 。由表 1 和图 1 可以看 出，在相同加量下不 同种类 的乳化 基金项目 大型油气田及煤层气开发 国家重大专项 课题 2 0 0 8 Z X0 5 0 5 6 0 0 2 0 3 0 4和课题 2 0 0 8 Z X0 5 0 3 0 0 0 5 0 7 o 第一作者简介 岳前升，副教授，1 9 7 3年生，现在主要从事油田化学方面的研究工作。地址 湖北省荆州市南环路 1 号长江大学东校 区化工学院 ；邮政编码 4 3 4 0 2 3；电话 1 3 8 8 6 5 7 8 9 7 8； E mi a l y u e q i a n s h e n g 1 6 3 ．c o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 8 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 1 年1月 剂对合成基钻井液的低温流变性和破乳电压影响比 较明显 ，在温度为 3 0 ～5 0。 c u ,- j 表观黏度比较接近 ， 而在温度为 0 ～2 0。 c 时则差异较大，其中选用乳化 剂 E的合成基钻井液黏温曲线比较平缓 ，符合深水 钻井对钻井液低温流动性 的要求。实验用合成基钻 井液配方如下。 I 7 0 ％ 线性 0 t ． 烯烃 3 0 ％盐水 3 ％ 有机 土 4 ％乳化剂 0 ． 5 ％ 润湿剂 3 ． 0 ％ 降滤失剂 2 ％ 石 灰 重晶石 加重至密度为 1 ． 1 5 g ／ c m。 表 1 乳化剂对合成基钻 井液性能的影响 注 测试温度约为 4 5。 C 。 1 6 0 壹 l 2 0 吕 { 毯 8 O 棵 鼷 4 o 懈 O 0 1 0 2 0 3 0 4 O 5 O 6 0 测 试温度／ ℃ 图 1 乳化 剂对合成基钻井液黏温特性 的影响 2 ． 2 油水 比变化对合成基钻井液 性能的影响 研究 了不 同油水 比对合成 基钻井液性能 的影 响，实验结果见表 2 。由表 2可以看出，随着水相 比例的增大 ，合成基钻井液表观黏度和塑性黏度上 升明显，而且破乳电压则明显下降，水相比例以不 超过 3 0 ％为宜。实验用合成基钻井液配方如下。 2 油 水 乳 状 液 3 ％ 有 机 土 4 ％ 乳 化 剂 E 0 ． 5 ％润湿剂 3 ． 0 ％ 降滤失剂 2 ％石灰 重晶石 加 重至密度为 1 ． 1 5 g ／ c m 2 ． 3 有机土加量对合成基钻 井液 性能的影响 研究 了有机 土加量对合成基钻井液性 能的影 响 ，结果见表 3 。随有机土加量的增加 ，合成基钻 井液的破乳电压和黏度 、切力变大。实验用合成基 钻井液配方如下。 3 8 0 ％线性 0 【 一 烯烃 2 0 ％盐水 有机土 4 ％ 乳化剂 E 0 ． 5 ％润湿剂 3 ． 0 ％ 降滤失剂 2 ％石灰 十 重晶石 加重至密度为 1 ． 1 5 g ／ c m 表 2 合成基钻井液在不 同油水比下 的性能 表 3 有机土加量对合成基钻井液性能的影响 2 ． 4 滤 失性 实验测得，该合成基钻井液 具体配方如下 的 A P I 滤失量近似为零 ，高温高压滤失量 1 0 0。 C 小于 1 mL，说明其具有优异的滤失造壁性。 4 0 【 一 烯烃 水 8 0 2 0 V 3 ％有机土 4 ％ 乳化剂 E 0 ． 5 ％ 润湿剂 3 ． 0 ％降滤失剂 2 ％石灰 重晶石 加重至密度为 1 ． 1 5 g ／ c m 2 ． 5抗温 性能研究 按如下配方配制合成基钻井液 ，用重晶石加重 至密度为 1 ． 1 5 g ／ c m 。 8 0 ％ 线性 C c ． 烯烃 2 0 ％盐水 3 ％有机土 4 ％ 乳化剂 E 0 ． 5 ％WE T 3 ． 0 ％降滤失剂 2 ％石灰 测定该钻井液在 1 0 0 、1 2 0 、1 4 0 、1 6 0 0 C 下 老 化 1 6 h后的性能变化，以此评价该合成基钻井液 的抗温性 能 ，结果 见表 4 。由表 4可 以看 出，在 1 0 0 ～ 1 6 0。 C 温度范围内老化后，合成基钻井液性 能非常稳定 ，显示出良好的抗温特性 。 2 ． 6 不同密度合成基钻井液的流变性 不同密度合成基钻井液老化后性能见表 5 。由 表 5可见，线性 c c 一 烯烃合成基钻井 液具有较高的 固相容量限。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 8卷 第 l 期 岳前升等深水线性C 【 一 烯烃合成基钻井液性能室内研究 2 9 表4 合成基钻井液 抗温性能 3 结论 与认 识 o|Av|Pv| YP| Ge ES ／ ／ c m mPa．s mPa．s Pa 6 ／ 仇 Pa ／ Pa V 2 ． 7 不 同基油种类 及低温 流动性研 究 研究 了不同基液种类 的油包水钻井液性能和低 温流动性 ，结果见表 6和图 2 ，配方如下。 8 0 ％ 线性 0 【 一 烯 烃 2 0 ％盐水 3 ％ 有机土 4 ％ 乳化剂 E 0 ． 5 ％润湿剂 3 ． O ％降滤失剂 2 ％石灰 ， 用重晶石调节密度至 1 ． 1 5 g ／ c m 表 6 不 同基液 的油包水钻井液性能 器 耋 嘏 饔 擗 图 2 不同基油的油包水钻 井液 的黏温特性 由表 6和图 2 可看出，在相同条件下，合成基钻 井液具有更低的黏度和切力 ，其黏温曲线较气制油 合成基钻井液更平缓 ，更适宜于深水钻井 [3 -4 ] 。 I ． 低温流动性是深水合成基钻井液应具备的重 要性能指标。 线性c c ． 烯烃合成基钻井液较 白油基和 气制油基钻井液有更好 的流变性和低温流动性。 2 ． 优选 出 0 【 一 烯烃合成 基钻井 液配方 油水乳 状液 3 ％有机 土 4 ％ 乳化剂 E 0 ． 5 ％ 润湿剂 3 ％ 降滤失剂 2 ％石灰 ，水相 比例不超过 3 0 ％。 参 考 文 献 [ 1 ] 彭放 ．YC 2 1 ． 1 4井钻井液技术 [ J ] ． 钻井液与完井液， 2 0 0 0 ， 1 7 3 4 1 4 3 ． [ 2 ] 岳前升，舒福昌，向兴金，等 ． 合成基钻井液的研制及 其应用 [ J ] ． 钻井液与完井液 ，2 0 0 4 ，2 1 5 1 - 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