CN103160260A

CN103160260A - 一种低毒凝析油钻井液

Info

Publication number: CN103160260A
Application number: CN2013100774915A
Authority: CN
Inventors: 孙玉学; 赵芙蕾; 赵景原
Original assignee: Northeast Petroleum University
Current assignee: Northeast Petroleum University
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2013-06-19

Abstract

本发明涉及一种低毒凝析油钻井液。该低毒凝析油钻井液包括下列组分，各组分按重量份配比：420份凝析油、10份主乳化剂、4份辅助乳化剂十二烷基苯磺酸纳ABS、10份油基钻井液用有机土、10份稳定剂XA-1、2.5份润湿剂十二烷基三甲基溴化铵、17.5份降滤失剂OCL-JA、8.4份氧化钙、80份质量浓度为25%的无水氯化钙溶液及350份重晶石。使用凝析油钻井液，有利于提高机械钻速、井壁稳定性和储层保护效果，可用于易塌地层、盐膏层，特别是水相活度差异较大的地层，以及能量衰竭的低压地层和海洋深水钻井。

Description

一种低毒凝析油钻井液

方法领域：

本发明涉及油田钻井领域所用一种钻井液，具体地说是一种低毒凝析油钻井液。

背景方法：

传统油基钻井液粘度较高而切力偏低、悬浮性较差，以及传统油基钻井液存在毒性含量高等多方面不足，针对传统油基钻井液的缺点和不足，应用多重工序提炼出的低毒凝析油为基础油构建了一套综合性能优良的新型油基钻井液体系。提供了一种新型低毒凝析油钻井液的研究配方。凝析油在石油化工领域中具有成本、加工费用和效益等几个方面的优势,凝析油具有烃类和非烃组分的含量比一般原油低、挥发性好。凝析油钻井液具有电稳定性好，塑性粘度低，滤失量小，抑制性强、抗高温钻屑和抗污染能力强、毒性低及储层保护效果好等优点。适合用作低毒油基钻井液的基础油。

发明内容：

为了解决背景技术中存在的问题，本发明采用一种低毒凝析油钻井液，使用凝析油钻井液，有利于提高机械钻速、井壁稳定性和储层保护效果，可用于易塌地层、盐膏层，特别是水相活度差异较大的地层，以及能量衰竭的低压地层和海洋深水钻井。

本发明所采用的技术方案为：该低毒凝析油钻井液包括下列组分，各组分按重量份配比：420份凝析油、10份主乳化剂、4份辅助乳化剂十二烷基苯磺酸纳ABS、10份油基钻井液用有机土、10份稳定剂XA-1、2.5份润湿剂十二烷基三甲基溴化铵、17.5份降滤失剂OCL-JA、8.4份氧化钙、80份质量浓度为25%的无水氯化钙溶液及350份重晶石。

本发明的有益效果是：本发明采用的凝析油钻井液，有利于提高机械钻速、井壁稳定性和储层保护效果，可用于易塌地层、盐膏层，特别是水相活度差异较大的地层，以及能量衰竭的低压地层和海洋深水钻井。

附图说明：

图1为密度为1.5 g/cm³时不同温度下凝析油钻井液的流变曲线图；

图2为密度为1.5 g/cm³,150°C时不同压力下凝析油钻井液的流变曲线图；

图3为不同钻井液体系页岩膨胀实验图。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

对本发明的钻井液进行实验：实验用凝析油钻井液配制方法如下：

将4.2公斤凝析油、0.1公斤主乳化剂、0.04公斤辅助乳化剂十二烷基苯磺酸纳ABS、0.1公斤油基钻井液用有机土、0.1公斤稳定剂XA-1、0.025公斤润湿剂十二烷基三甲基溴化铵、0.175公斤降滤失剂OCL-JA、0.084公斤氧化钙、0.8公斤质量浓度为25%的无水氯化钙溶液及3.5公斤重晶石混合均匀即得本实验所用的凝析油钻井液。

一、凝析油钻井液体系的基本性能：

老化条件150℃老化16h，测试温度50℃。凝析油钻井液在不同密度下的基本性能如表所示，凝析油钻井液体系在不同密度下具有较好的流变性、中压滤失量低，能有效提高机械钻速及保护储层。

二、凝析油钻井液体系的沉降稳定性：

当配制密度为1.70 g/cm³的钻井液时，在150℃下静置18h，通过对比静置前后的钻井液性能（见表2）可以看出，未出现基油析出的现象，具有较好的悬浮性。在模拟井下温度的条件下，表现出良好的剪切稀释性、悬浮力强及携带固相的能力强，可满足停泵条件下的多种作业要求。

三、凝析油钻井液体系的流变性能：

在地层高温高压因素的作用下，对于深井、超深井的钻探，钻井液的流变性变得更加复杂，给钻井液流变性研究提出了更高的要求。主要影响凝析油钻井液流变性的是温度和压力。高温高压条件下流变性对油基钻井液性能的影响要比对普通水基钻井液的影响大得多，油基钻井液在高温高压下仍保持较高的粘度。考虑到凝析油钻井液体系在深井中的应用，在不同温度、不同压力及不同钻井液密度条件下进行了高温高压流变性测试实验。结果如图1、图2所示。

选取了密度为1.5 g/cm³的凝析油钻井液，分别在60°C、120°C、150°C、180°C的条件下对凝析油钻井液的流变性进行了测试，由图1可看出，温度从60°C升高到120°C时，凝析油钻井液的流变性变化较大，粘度降低较快；温度从120°C升高到180°C过程中凝析油钻井液的流变性变化较小，粘度降低较慢。因此凝析油基钻井液在相同密度的情况下随着温度不断的升高粘度逐渐减小。

在150°C时选取了密度为1.5 g/cm³的凝析油钻井液，分别在压力为0.5MP、1.5MP、3.5MP、7MP的条件下对凝析油钻井液的流变性进行了测试，由图2可看出，压力从0.5MP增加到7MP的过程中，凝析油钻井液的流变性变化非常平稳，其增大的幅度远远小于温度升高粘度减小的幅度。因此凝析油钻井液在相同密度相同温度的条件下随着压力的不断增加其粘度不断增大。

常温下压力对粘度的影响很大,但随着温度升高,压力的影响逐渐减小。当钻至深部地层时，井下高温会引起粘度的降低，但温度的影响明显超过了压力影响。所以影响凝析油钻井液流变性的主要因素是温度而不是压力。与常规油基钻井液相比较,凝析油钻井液受温度的影响相对较小,表现出具有更好的高温高压流变性能。所选用的凝析油钻井液的剪切稀释性能优于常规油基钻井液。

四、凝析油钻井液体系的滤失性能：

在80℃和150℃下老化16h，密度为1.3、1.4、1.5 g/cm³的凝析油钻井液滤失量低，其中压滤失量≤5ml,高温高压滤失量≤7ml，均有效降低。

五、凝析油钻井液体系的电稳定性：

将密度为1.3、1.4、1.5 g/cm³的凝析油钻井液分别在80℃和150℃下老化16h，然后测定其老化后的电稳定性，结果见表，可知，凝析油钻井液破乳电压≥2000V，凝析油钻井液体系的电稳定性好。

六、凝析油钻井液体系的抗温性能：

将密度为1.5g/cm³的凝析油钻井液分别在不同温度下老化16h，然后测定不同温度老化后的流变性能、电稳定性以及滤失量，结果见表，可见凝析油钻井液体系具有良好的抗温能力。在100～150℃范围内老化后体系的流变性、电稳定性及高温高压滤失量都很稳定，表现出了良好的抗温性能。

七、凝析油钻井液体系的润滑性能：

对比测试了凝析油钻井液、气制油钻井液和柴油钻井液的泥饼黏附系数和E-P极压值，结果表明凝析油钻井液润滑性能良好，明显优于传统的气制油钻井液和柴油钻井液。

八、凝析油钻井液体系的钻井液抗污染性能：

凝析油钻井液在使用过程中不可避免地会遇到高活性固相（如粘土）侵入及含有一价或二价离子的地层水侵入的现象，因此对上述污染情况进行了模拟实验，以评价凝析油钻井液的抗劣质土污染和抗水污染的性能。

抗劣质土污染：

为考察凝析油钻井液体系抗钻屑侵污染性能，在配制好的凝析油钻井液体系中加入不同量的劣质土，老化后分别测定其性能，由表中数据可以就看出，当劣质土加量达20%时，随着土量的增加，凝析油钻井液体系老化前后的表观粘度、塑性粘度和动切力明显提高；中压滤失量老化前逐渐升高，老化后为0；高温高压滤失量缓慢降低达8.3mL；体系的破乳电压始终保持在2000V以上，性能稳定。如劣质土加量继续增加后，体系流变性逐渐变差。通过分析可知，凝析油钻井液可抗20%劣质土。凝析油钻井液具有良好的抗土污染的性能。劣质土污染后钻井液粘度和切力均有升高，因此在实际使用过程中应加强固控。

抗水污染：

为考察凝析油钻井液体系抗水侵污染性能，在配制好的凝析油钻井液体系中加入不同比例的水，老化后分别测定其性能，由表中数据可以就看出，随着水侵入量的增加体系的粘度、切力变化不大，滤失量有所降低同时破乳电压也降低。当水侵入量达20%时，随着水量的增加凝析油钻井液体系老化前后的表观粘度、塑性粘度和动切力显著提高；中压滤失量缓慢降低，高温高压滤失量可控制在25mL以内；体系的破乳电压逐渐降低，但仍能达到1000V以上。说明该体系抗水污染的性能好。但当水侵入量增大时体系稳定性会变差。分析可知凝析油钻井液可抗20%水侵。因此在凝析油钻井液体系的使用过程中应尽量避免用水冲洗振动筛和钻井液槽等，以防止该钻井液性能发生变化。在钻遇水层时应加强对油基钻井液油水比的监控，如果水相比例超过设计范围时应及时补充基油和乳化剂，维护好体系性能。

由上述实验可看出，在高温条件下劣质土的侵入对钻井液粘度、切力影响不大，虽然淡水及不同浓度的电解质溶液对油基钻井液的流变性有影响，但是被各种液相污染后的钻井液的破乳电压始终保持在800V以上，表现为良好的电稳定性。污染后的性能完全能够满足现场施工需要。

九、凝析油钻井液体系的抑制性能评价：

选取了两种目前抑制性强的钻井液体系，与自制凝析油钻井液体系一起，评价各体系的页岩膨胀率和岩屑回收率，考察各体系的抑制性能。

页岩膨胀率评价实验：

由图 3可知，岩样在凝析油钻井液中的页岩膨胀率最小，而凝析油钻井液抑制页岩膨胀能力最强，有利于提高井壁稳定。

岩屑回收率评价实验

由上表可知，凝析油钻井液的岩屑回收率最高，可达98.37%，说明凝析油钻井液体系抑制页岩水化分散能力强。

十、凝析油钻井液体系的储层保护性能评价：

选取了凝析油钻井液、气制油钻井液、柴油钻井液，使用人造岩心评价其储层保护性能，实验结果由表可知，所选钻井液体系中凝析油钻井液渗透率恢复值最高可达90%以上，说明该体系对油层污染小。而常规钻井液由于含有一定的亲油胶体、有机黏土和少量水，对岩心孔隙产生堵塞，存在一定的污染，由此可知凝析油钻井液具有很好的储层保护效果。

从上述实验可以得出：

（1）经试验评价该体系凝析油钻井液具有流变性好、滤失量低（API滤失量小于5ml，HTHP滤失量≤7ml）、电稳定性高（破乳电压≥2000V）等特点。

（2）凝析油钻井液具有良好的抗温能力，在100～150℃范围内老化后体系的流变性能、电稳定性以及HTHP滤失量都很稳定，表现了良好的抗温性能。

（3）对凝析油钻井液体系进行抗污染评价，结果表明该体系具有良好的抗钻屑侵入及抗水侵入性能。

（4）评价结果表明该体系具有良好的性能：

① 可抗200℃高温；

② 体系抗水侵能力达20%，抗劣土能力均达20%；

③ 具有优异的抑制性能，8h页岩膨胀率仅为1.64%，岩屑回收率可达98.37%；

④ 具有良好的储层保护性能，渗透率恢复值达90%以上。

上述方案中所用的凝析油购自大庆新华星技术开发有限公司；以Span-80为主的主乳化剂购自青岛三力化工技术有限公司；稳定剂XA-1和降滤失剂OCL-JA购自北京奥凯利科技发展股份有限公司。

凝析油是指从凝析气田的天然气中凝析出来的液相组分，天然气中部分较重的烃类，在油层中处于高温、高压条件下呈蒸气状态，采气时由于天然气的压力和温度降低到地面条件，从天然气中凝析而出，成为轻质油（称凝析油）。

从地下采出的石油中看上去呈黑色的是普通油，颜色淡黄几近透明的则是凝析油。凝析油的主要成分是C₅-C₈烃类的混合物，并含有少量的大于C₈的烃类以及二氧化硫、噻吩类、硫醚类和多硫化物等杂质其馏分多在20°C-200°C之间，比重小于0.78。凝析油是介于汽油与柴油之间的高品质油，基本不含水分，杂质含量在0.4%左右，凝析油具有比重小、重质烃类和非烃组分的含量比一般原油低、挥发性好等优点，而且品质好、收率高，是炼油工业及其优质的原料。

Claims

1.一种低毒凝析油钻井液，包括下列组分，各组分按重量份配比：420份凝析油、10份主乳化剂、4份辅助乳化剂十二烷基苯磺酸纳ABS、10份油基钻井液用有机土、10份稳定剂XA-1、2.5份润湿剂十二烷基三甲基溴化铵、17.5份降滤失剂OCL-JA、8.4份氧化钙、80份质量浓度为25%的无水氯化钙溶液及350份重晶石。