CN106198871A

CN106198871A - 一种水基钻井液封堵性的评价方法

Info

Publication number: CN106198871A
Application number: CN201610531516.8A
Authority: CN
Inventors: 谢显涛; 徐毅; 彭碧强; 胡嘉; 郭艳; 漆梅
Original assignee: CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
Current assignee: CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
Priority date: 2016-07-07
Filing date: 2016-07-07
Publication date: 2016-12-07

Abstract

本发明公开了一种水基钻井液封堵性的评价方法，涉及石油天然气钻井技术领域，其步骤如下：使用渗透率封堵性测试仪对钻井液封堵性能测试，采用钻井液通过陶瓷滤片的高温高压滤失量进行封堵效果评价。本评价方法模拟了井下高温高压状态，排除了高温可能导致钻井液失稳而带来的封堵性评价干扰因素。

Description

一种水基钻井液封堵性的评价方法

技术领域

本发明涉及石油天然气钻井技术领域，确切地说涉及一种水基钻井液封堵性的评价方法。

背景技术

目前，钻井液的封堵效果主要采用低压和高压可视砂床滤失仪、42型或71型高温高压滤失量测定仪，测定钻井液的砂床侵入深度、滤失量和高温高压滤失量、渗透失水来评价。采用可视砂床的侵入深度或滤失量、高温高压滤失量和高温高压透失水的大小来表示钻井液封堵效果。

作者为张勇，2013年在《西南石油大学》的博士毕业论文中公开了“水基钻井液封堵理论与技术研究”的文献，该论文的主要内容是：

水进入近井壁泥页岩地层和进入含泥页岩地层是井壁失稳的主要原因,致密封堵有效阻水进入地层并隔断井筒压力向地层传递是稳定井壁的重要技术方法,但致密封堵要求封堵材料的大小和形状与目标地层孔隙或微裂隙相匹配,而现有的封堵剂或因软化点低、或因荧光性强、或因对钻井液其他性能有不利影响而难以满足现场要求。本文通过对防塌封堵的过程分析,提出了将纳米二氧化硅改性热塑性高分子复合材料作为钻井液新型封堵材料的新思路,并从防塌封堵评价方法、新型封堵剂研究、封堵作用效果及封堵机理分析几方面研究了水基钻井液防塌封堵理论与技术。本文在对现有钻井液封堵评价方法缺陷分析的基础上,以原理模拟为指导,研制出了高温高压钻井液防塌封堵测试仪,并据此建立起了钻井液封堵能力的评价方法,该方法以钻井液实验常用的高温高压失水仪模拟井下高温高压条件,以失水仪的搅拌模拟钻井液流动,以间歇可调的金属缝板模拟微裂缝(20-100μm),以钻井液滤纸模拟微孔隙,以一定时间范围内失水量的大小评价封堵性能的好坏。实验表明该封堵评价方法具有良好的可行性、重现性和稳定性。本文以原位聚合法合成出了无机/有机复合材料封堵剂NAZ-1,探讨了NCO/OH比值、IPDI、PPG和DMPA加料方式、纳米二氧化硅的用量等因素对NAZ-1封堵性能的影响,优选了最佳合成条件。用环境扫描电镜、荧光分光光度计、软化点测试仪和激光粒度仪对复合材料的形貌、粒度分布、软化点和荧光强度进行了分析与表征。评价了NAZ-1作为单一处理剂在钻井液基浆中性能,实验研究结果表明：复合材料NAZ-1的配伍性能好,高温封堵效果显著,优于常用的磺化沥青和乳化沥青。本文以复合材料NAZ-1作为主剂,采用正交实验方法研究出了具有良好高温封堵性能的水基防塌封堵钻井液4%膨润土+4%NZA-1+3%QCX-2+3%SMC+ 3%SMP-2+1%SPNH+0.1%CMC。实验表明：封堵钻井液体系的钻屑滚动回收率为63%,具有较好的抑制性；150℃下的40微米微裂缝封堵失水量为15m1,具有良好的高温封堵性能；具有良好的抗钻屑污染能力的润滑性能。本文应用压力传递结合微观实验分析了NAZ-1防塌体系的封堵机理在于：在一定温度压力下变软变形进入近井壁地层,并吸附、滞留、堆积在地层空隙,并将空隙表面由强亲水性改变为弱亲水性,从而阻止水进入地层并阻断水力和化学势传递,从而达到稳定井壁的目的。

但是，当前评价方法仍然存在以下缺点：

①可视砂床无法模拟井下高温状态；

②现有高温高压滤失测定仪忽略了高温可能带来的钻井液失稳引发重晶石等加重剂沉淀而导致的数据假象。

发明内容

本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种水基钻井液封堵性的评价方法，本评价方法模拟了井下高温高压状态，排除了高温可能导致钻井液失稳而带来的封堵性评价干扰因素。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种水基钻井液封堵性的评价方法，其特征在于步骤如下：使用渗透率封堵性测试仪对钻井液封堵性能测试，采用钻井液通过陶瓷滤片的高温高压滤失量进行封堵效果评价。

具体步骤为：Fann-389 PPA渗透率封堵性测试仪组装好后，将配制好的钻井液倒入中测试浆杯中，装上陶瓷滤片进行高温高压滤失量测定，记录每分钟的累积滤失量数值，测试时长为30min,然后对测试时间和累积滤失量进行作图，得到高温高压滤失量曲线图，对钻井液的封堵效果进行评价。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下：

1、本发明模拟了井下的高温高压状态，滤液从测试杯上方排出，消除了高温可能导致钻井液失稳而带来的封堵性评价干扰因素；

2、本发明使用陶瓷滤片替换现有滤纸，高温状态下不易损坏，数据重复性强。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：

图1为钻井液封堵性能测试示意图。

具体实施方式

参照说明书附图，本发明的最佳实施方式是，其使用渗透率封堵性测试仪对钻井液封堵性能测试，采用钻井液通过陶瓷滤片的高温高压滤失量进行封堵效果评价。具体步骤为：Fann-389 PPA渗透率封堵性测试仪组装好后，将配制好的钻井液倒入中测试浆杯中，装上陶瓷滤片进行高温高压滤失量测定，记录每分钟的累积滤失量数值，测试时长为30min,然后对测试时间和累积滤失量进行作图，得到高温高压滤失量曲线图，对钻井液的封堵效果进行评价。

该仪器滤液出口在上方，可以消除高温可能带来的钻井液失稳引发重晶石等加重剂沉淀而导致的数据假象。

使用陶瓷滤片替换现有滤纸，高温状态下不易损坏，数据重复性强。

从图1表明：高温高压滤失量3min后滤失量大幅下降并逐步减少至15min后滤失量为零，封堵效果好。

本例中，水基钻井液可以选用现有技术中的任一种，或者采用以下方案：

水基钻井液由清水、抑制剂、降滤失剂、封堵剂、pH调节剂、加重剂按重量份数比制备而成，清水:抑制剂:降滤失剂:封堵剂:pH调节剂:加重剂=100:20～25:15～20:1～2：0.5～1:35～200。

所述的抑制剂是由0.2～1重量份的聚丙烯酸钾KPAM、0.5～2重量份的聚阴离子纤维素PAC-LV、0.3～2重量份的高固相钻井液用抑制剂有机硅铝QLA、10～20重量份的甲酸钾、3～8重量份的氯化钾混合而成。

所述的降滤失剂是由2～4重量份的磺化酚醛树脂SMP、1～2重量份的抗高温抗盐降滤失剂RSTF混合而成。

所述的封堵剂为页岩抑制剂SOLTEX； pH调节剂为生石灰；加重剂为重晶石。

所述的高固相钻井液用抑制剂有机硅铝QLA是四川泰锐石油化工有限公司依据企业标准生产的产品，企业标准号为Q/08332190-9.01-2016，企业标准名称为《钻井液用有机硅铝基抑制剂（QLA）》。

所述的抗高温抗盐降滤失剂RSTF是重庆市天泽钻井材料有限责任公司依据企业标准生产的产品，企业标准号为Q/TZC1-2016，企业标准名称为《钻井液用高温抗盐降滤失剂腐植酸丙磺酸酰胺多元共聚物（RSTF）》。

Claims

1.一种水基钻井液封堵性的评价方法，其特征在于步骤如下：使用渗透率封堵性测试仪对钻井液封堵性能测试，采用钻井液通过陶瓷滤片的高温高压滤失量进行封堵效果评价。

2.根据权利要求1所述的水基钻井液封堵性的评价方法，其特征在于具体步骤为：渗透率封堵性测试仪组装好后，将配制好的钻井液倒入中测试浆杯中，装上陶瓷滤片进行高温高压滤失量测定，记录每分钟的累积滤失量数值，测试时长为30min,然后对测试时间和累积滤失量进行作图，得到高温高压滤失量曲线图，对钻井液的封堵效果进行评价。

3.根据权利要求1所述的水基钻井液封堵性的评价方法，其特征在于：所述的渗透率封堵性测试仪是型号为Fann-389 PPA渗透率封堵性测试仪。