深水钻井条件下气制油合成基钻井液低温流动性室内研究.pdf

石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 0 年 8 月第 3 2 卷第 4 期 J o u r n a l o f O i l a n d G a s T e c h n o l o g y J ． J P I A u g ． 2 0 1 0 V o 1 ． 3 2 N o ． 4 深水钻井条件下气 制油合成基钻 井液 低温流动性 室 内研 究 岳 前升 长江大学化学与环 境工 程学 院， 湖北荆州4 3 4 0 2 3 刘书杰 ，何保生 ，李玉光 中 海石油研究中心， 北京1 0 0 0 2 7 胡友林 长江大学 石油工 程学院， 湖北荆州4 3 4 0 2 3 [ 摘要]气制油是 一类新 型合成基础油 ，具有粘度低 、不含芳烃和 生物降解性好 等特 性。研究 了在 深水 钻 井条件 下影 响气制油合成基钻井液低 温流动 性影响 因素；结果 表 明，乳化 剂类型、油水 比变化、有机 土 加量等是影响气制油合成基钻 井液低 温流 动性 的主要 因素；在 此基础上优选 出气制油合成基钻 井液配方 7 O ％气制油3 O ％盐水3 有机土4 乳化剂0 ． 5 润湿剂3 降滤失剂2 石灰 。对 比分析 了线 性 一 烯烃、5号白油和气制油基油包 水钻 井液粘温特征 ，结果表明，气制油合成基钻 井液具有较好 的低 温 流 动性 ，完全可 以适用于深水钻井。 [ 关键词]深水钻 井；合成基钻井液；气制 油；油包水钻井液；流变特性 ；粘 温特性 [ 中图分类号]T E 2 5 4 ． 3 [ 文献标 识码 ]A [ 文章 编号]1 0 0 0 9 7 5 2 2 0 1 0 0 4 0 1 0 2 0 3 气制油，又称为天然气制油 简称 GT L ，是指利用化学方法调整天然气分子链 ，通过一系列复杂 工序将其转化为清洁 、无味 、透明的合成液体燃料产品 ，具有碳氢比高、十六烷值高、不含硫、不含芳 香烃 、生物 降解性 好 等特点 ，因此 也被 称 作 是 “ 绿 色燃 料 ” 。气 制油 生 产 投 资大 、工艺 和 技 术 较复 杂 ， 目前主要 由壳牌 、B P和埃克 森美 孚等 大型公 司生 产 。气 制油 具有 闪点 高 、粘 度 低 、毒 性小 等 特 点 ，以 气制油为连续相配制的油包水型钻井液属于合成基钻井液体系范畴。气制油合成基钻井液在 国内已有相 关研 究和应 用L l ] ，但 针对 深水 钻井 尚未见 相关报 道 。合 成基 钻井液 是深水 钻井 液体 系 中应 用较 多 的一 类钻 井液体 系 ] ，笔者 主要研 究在深 水钻井 条件 下影 响气 制油 合 成基 钻井 液 低温 流 动性 因素 ，为气 制 油合成基钻井液在深水钻井中的性能调控和维护提供依据和参考 。 1 试验部分 1 ． 1试验材 料及 仪器 试验涉及的处理剂种类和代号为5号 白油，气制油 GTL，有机土，重晶石 ，均取 自中海油田服 务股份有限公司样品；降滤失剂 MF L O，荆州市嘉华科技公司生产；C 一 1 4正 a烯烃，美国雪佛龙菲利 普 斯化 工公 司生产 ；2 0 工业 氯化钙 盐水 ， 自配 ；乳 化 剂 A 酰 胺类 油溶 性 乳 化剂 ，乳 化 剂 B 斯 盘 类 为主复 配物 ，乳 化剂 C 脂肪 酸皂 类 和润湿 剂 ， 自制 。 试验 仪器有 六 速旋转 粘度 计 ；高低温 交变试 验 箱 温度 范 围一4 0 ～ 1 2 0 ℃ ，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 ． 2研 究方 法 1 油包水钻井液配制 在搅拌条件下将乳化剂 、润湿剂加入油相 中，加人 2 O 氯化钙盐水 ，搅拌 l O mi n后加入有机土和降滤失剂，继续搅拌 l O mi n ，加入所需重 晶石后再搅拌 l O mi n 。将配制好的合成 [ 收稿日期]2 0 1 00 2一 o 6 [ 基金项 目]国家科技重大专项 2 O 0 8 Z XO 5 O 5 6 0 0 2 0 3 ；2 0 0 8 Z X 0 5 0 3 0 0 0 5 0 7 。 [ 作者简介]岳前升 1 9 7 3一 ，男 ，1 9 9 6年江汉石油学院毕业 ，博士 ，副教授 ，现主要从事油田化学方面的研究工作。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 3 2卷第 4期 岳前升等 深水钻井条件 下气 制油合成 基钻 井液低 温流动 性室 内研究 基钻井 液在 l o o C、1 6 h热滚 条件 下老 化后待 用 。 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 等测试参照 G B ／ T1 6 7 8 2 1 9 9 7要求 。 进 行 。 3 粘 温特性测 试将 待测 样 品及六速 旋转 粘度 计放 在 高低 温 交变 试 验箱 中 ，当样 品测 试杯 温 度 与 试验腔设定温度一致时开始测试样品的流变性 ，测试其在 0 ～5 0 ℃下的常压流变性 。 2 结果与讨论 2 ． 1 乳化剂 类型对 G T L合成 基钻 井液粘 温特 性影 响 GT I 合 成基 钻 井 液 配 方 1 8 O 气 制 油 2 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 ， 用重晶石调节密度 至 1 ． 1 5 g ／ c m。 。研究 了 3 ≤ 种类型的乳化剂对 GTI 合成基钻井液表 观 粘 度影响 ，试 验结 果 见 图 1 。相 同 加量 条件 下 不 同种 类 的 乳 化 剂 对 GTI 合 成 基 钻 井液 的低 温流 变性影 响 比较 明显 ，其 中 3 O ～5 0 ℃ 时表观粘度 A 比较接近 ，而在 0 ～2 O ℃ 时则差异较大，其 中乳化剂 A所对应的合成 基钻 井液 粘温 曲线 比较 平 缓 ，符合 深 水 钻井 对钻 井液低 温流 动性要求 。 9 0 8 O 7 O 6 O 5 0 4 0 3 0 2 O 1 O 0 乳化 乳化 -1‘ 一 ．化 O 1 0 2 O 3 0 4 0 5 0 6 0 测试温度／ ℃ 图 1 乳化剂种类对气制油合成基钻井液粘温特性 影响 2 ． 2 不 同油水 比 G T L合成 基钻 井液粘 温特 性影 响 GTI 合成 基钻井 液配 方 2 油水乳 状液 3 ％有机土 4 乳化 剂 A0 ． 5 润湿 剂 3 ． 0 降滤 失 剂2 石灰，用重晶石调节密度至 1 ． 1 5 g ／ c m。 。通过改变水相 比例来研究油水比变化对气制油合成基 钻井液 粘温 特性 的影响 ，试验 结果 见 图 2 。 随水 相 比例 增 大 ，GTL合 成 基 钻 井 液 表观 粘 度 上 升 明显 ， 因此 ，水相 比例 以不超 过 3 O 为宜 。 2 ． 3 有机 土加量 对 G T L合 成基钻 井液 粘温 特性影 响 GTL合成 基钻 井 液 配 方 3 8 O ％气 制 油 2 O 盐 水 有 机 土 4 乳 化 剂 A 0 ． 5 润 湿 剂 3 ． 0 降滤失 剂 2 ％石灰 ，用 重 晶石 调节 密度 至 1 ． 1 5 g ／ c m。 。通 过改 变有机 土加量 来研 究不 同有机 土加 量对 G TL合 成基钻 井液粘 温特 性 的影响 ，结果 见 图 3 。随着 有机 土 加量 的增 加 ，GT L合成 基 钻井 液体 系的表观粘度变大 ，但表观粘度在较低温度时的上升幅度也明显变大 。 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 O 1 O O 0 1 0 2 0 3 0 40 5 0 6 0 测试温度／ ℃ 图 2气制油合成基钻 井液在不 同油水 比下的粘温特性 4 0 2 o 0 0 8 O 6 0 4 o 2 o 0 0 1 0 2 0 3 O 4 O 5O 6 O 测试温度／ ℃ 图 3 有机土加量对 G T L合成基钻井液粘温特性的影响 2 ． 4 不 同密度 G T L合成基 钻 井液 的流 变性 研究 GTL合成 基钻井 液 配方 4 8 O 气 制油 2 0 ％盐水 3 ％有机 土 4 ％乳 化 剂 A0 ． 5 润湿 剂 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 石油天然气学报 江汉石油学院学报 2 0 1 0 年 8 月 3 ． 0 降滤失剂2 石灰，用重 晶石调节至不同密度 ，其老化后的粘温特性见 图 4 。由图 4可见 ，不同 密度下的 G TL合成基钻井液粘温曲线大致平行 ，说明低温造成的增稠程度大体相当，这也说明了 GT L 合 成基 钻井液 具有较 高 的固相容 量 限 。 2 ． 5 不 同基 油种 类的油 包水钻 井液低 温流 动性研 究 油包水 钻井 液配方 5 8 0 基础 油 2 O ％盐 水 3 有机 土 4 ％乳 化 剂 0 ． 5 润 湿剂 3 ． 0 降 滤失 剂 2 石 灰 ，用 重 晶石 调节 密度 至 1 ． 1 5 g ／ c m。 。研 究 了不 同基 油种 类 的 油包 水钻 井 液 的低 温 流动 性 ，结果见图 5 。由图 5可见 ，在同等条件下气制油和线性 a 一 烯烃配制出的油包水钻井液在不同温度时 的流 变性 大体相 当 ，较 5号 白油 基油 包 水 钻井 液 具有 更 “ 平缓 ” 的粘 温 曲线 ，即粘度 随温 度 变化 幅度 小 ，更符合 深水 钻井特 性要求 。 0 1 0 2 0 3 0 40 5 0 6 0 测试温度／ C 图 4 合成基钻井液在不 同密度时的粘温特性 图 5 不 同基油的油包水钻井液粘温特性 3 结论 与认识 1 低温流动性是深水钻井用合成基钻井液应具备的重要性能指标。 2 乳化剂种类 、油水 比和有机土加量是影响气制油合成基钻井液低温流动性的主要因素，其 中乳 化剂种 类是 最关键 的影 响因素 。 3 优选出的气制油合成基钻井液配方 为7 0 气制油3 0 盐水 3 有机土 4 ％乳化剂 A 0 ． 5 润湿剂3 降滤失剂 MF L O2 石灰 。气制油合成基钻井液具有较好的低温流动性，可以适用 于深水钻 井 。 [ 参考文献] E 1 ]王伟 ，胡成军 ，廖前华 ．S B M I I 合成 基钻井液体系的研究与应用 [ J ]．中国海上油气 ，2 0 0 6 ，1 8 5 3 3 4 3 3 7 ． [ 2 ]罗健生 ，莫成孝 ，刘 自明，等 ，气制油合成基钻井液研究与应用 [ J ]．钻井渡与完井 液，2 0 0 9 ，2 6 2 7 ～1 1 ． [ 3 ]耿铁 ，张岩 ，吴彬 ，等 ．新型合成基钻井液体系的研制与应用 [ J ]．石油天然气学报 ，2 0 0 9 ，3 1 2 2 9 9 ～3 0 0 ，3 2 1 ． E 4 ]蒋卓 ，舒福昌 ，向兴金，等 ．全油合成基钻井液的室内研究 厂 J ]．钻井液与完井液，2 0 0 9 ，2 6 2 1 9 ～2 0 ． [ 5 ]龚纯武 ，许明标 ．低乳化剂加量气制油基钻井液体系优化评价 [ J ]．长江大学学报 自然科学版 ，2 0 0 8 ，5 3 3 5 ～3 6 ，4 7 ． [ 6 ]Ro j a s J C，B e r n P， P l u t t L J ，e t a 1 ．Ne w c o n s t a n t r h e o l o g y s y n t h e t i c b a s e d f l u i d r e d u c e s d o wn h o r e l o s s e s i n d e e p wa t e r e n v i r o n me n t s [ J ]． S P E 1 0 9 5 8 6 ，2 0 0 7 ． [ 7 ] He r z h a f t B，P e y s s o n Y．Rh e o lo g i c a l p r o p e r t ie s o f d r i l l i n g mu d s i n d e e p o f f s h o r e c o n d i t i o n s[ J ]． S P E ／ I AD C 6 7 7 3 6 ，2 0 0 1 ． [ 8 ]GB ／ T1 6 7 8 2 1 9 9 7 ，油基钻井液现场测试程序 E S ]． [ 编辑] 萧雨 ∞ ∞ 印 仰 ∞ 加 m 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m