1 - 5685881 - 14不渗透钻井液技术研究

不渗透钻井液技术研究

摘要： 不渗透钻井液是通过在常规钻井液中添加不渗透材料实现对钻井液中固相和液相渗入地层的控制，通过砂床实验证明形成的不渗透层能够有效的提高弱胶结地层的承压能力，针对漏失地层同时具有较好的防漏堵漏能力，材料本身具有一定的酸溶性。应用在储层也可以起到有效的保护产层的作用，通过和几种钻井液的配伍性实验表明不渗透材料具有较好的相容性，对原浆的流变性能影响很小，适用范围较广泛，在实验方法上也进行了初步探讨。

关键词：钻井液 无侵害 砂床试验 无渗透 防止地层伤害

不渗透钻井液技术是近年来国外在钻井液领域的一大突破，有些文献也称为无渗透、超低渗透或无损害钻井液技术。美国得威公司用4000万美金从美国环保钻井技术公司独家买断该项钻井液完井液技术向市场推广和销售。在美国、阿根廷、印度尼西亚、墨西哥等得到广泛应用并取得良好防止井壁坍塌与保护储层效果。由于其在油层保护、井壁稳定和环保等方面的优势国外在环保要求苛刻的海洋钻井中有逐渐替代油基钻井液的趋势。该项技术的核心是一系列的不渗透材料的研制和开发，技术的评价不是采用常规的API失水和HTHP失水，采用更接近真实的砂床漏失仪进行常压的测试。但是由于国内对该项技术研究起步较晚，机理的认识不足，目前还没有形成一套较为科学、完善的评价方法。本文对不渗透钻井液的渗滤性能、配伍性能、材料特性和评价方法进行初步的探讨。 1 不渗透钻井液的评价方法

目前评价不渗透钻井液渗滤性能的方法主要有API滤失仪、砂床滤失仪、注射器和试管测试法，这里主要介绍我们室内实验采用的砂床滤失仪测试方法。

1.1中压砂床滤失仪测试方法

通过借鉴国外同类型产品的设计，国内也研制出可视性砂床滤失仪，见下图1。 实验方法： ①连接好管线和气源；

②根据实验要求将一定量不同粒径的 砂子装入钻井液杯至350ml刻度线； ③倒入钻井液至钻井液杯上（0mL）刻度线； ④将钻井液杯稳定放在支架上旋紧上密封筒盖； ⑤出液口放好带刻度量筒； ⑥打开气源施加0.69MPa压力；

⑦记录30min滤失量和上液面的下降高度。 1.2高温高压砂床滤失评价方法

①将钻井液按一定温度进行老化16小时；②采用水泥浆高温高压失水仪浆杯（高度约28cm）,下部为防止砂子堵塞滤失孔垫上不锈钢筛网，上面充满一定数量的砂子（约占总体积的三分之一；③按照测量高温高压滤失仪步骤安装好实验装臵；④加压至一定压力；⑤打开进气阀杆计时，记录30分钟的滤失量。见图2。

2 不渗透钻井液的室内评价

2.1室内对几种钻井液的评价 实验用泥浆类型

1#：室内配制无固相KCl聚合物钻井液 2#：1#浆+2%不渗透剂

3#：大港家H2分支井无固相KCl不渗透聚合物钻井液

图2 图1 可视性砂床滤失仪

4#：室内配制无固相聚合物钻井液 5#：4#浆+ 2%不渗透剂

6#：大港港浅10-3井聚合物钻井液 7#：6#浆+ 2%不渗透剂

不渗透材料对钻井液性能的影响评价实验结果见表1。

表1 几种钻井液性能试验结果

流变性能 配方 Φ600 Φ300 Φ100 1# 45 27 20 2# 46 26 20 3# 53 32 23 4# 57 36 17 5# 56 37 18 6# 76 45 23 7# 78 46 25 Φ6 2.5 2.5 3.6 3.5 3.5 6 6 Φ3 2 2 2.6 2.5 2.5 4 4 API失水 cm3 7.4 7.3 4.6 2.5 2.6 5.6 5.4 从表1 看出不渗透材料对钻井液的流变性能几乎没有影响，材料易于混入，和钻井液配伍性较好，对API失水量没有改善。

2.2 利用可视性砂床滤失仪对几种钻井液进行砂床滤失实验，结果见表2。

表2 几种钻井液砂床滤失实验结果 配方 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 浸入量 cm3 全失 86.4 52.4 全失 59.4 全失 35 侵入深度 cm 全侵 10.5 9.3 全侵 7.5 全侵 4.8 通过以上的实验可以看出不渗透材料的加入有利于降低砂床侵入量，膨润土浆加入不渗透材料后侵入量的降低幅度较大，说明固相成分的加入有助于不渗透层的形成，实验过程中观察到不渗透钻井液形成良好的封堵都在2-3秒之间，能够快速形成不渗透层，侵入量不是时间

平方根的函数，这一特性更有利于对疏松岩层的快速封堵和保持井壁稳定。

2.3 材料的酸溶性实验

室内对三种材料用土酸（3％HF＋12％HCl）和盐酸（15％）进行酸溶率实验，结果见表3。

表3 酸溶率实验结果

样品 1＃ 2＃ 3＃ 土酸酸溶率 ％ 26.05 55.12 43.0 盐酸酸溶率 % 36.13 39.42 79.16 由于材料本身具有一定的酸溶率，表明在油层使用可以提高地层酸溶率，具有较好的油层保护效果。 2.4 几种材料的粒度分析

由于我们采用的检测仪器激光粒度仪检测的最大规格是300微米，再大的颗粒将不能检测到，所以该实验结合60目（280微米）标准筛进行检测，结果见下图3、4。

图3 60目筛余2.3％

2.5 固相含量对砂床漏失的影响

图4 60目筛余30.5％

室内配制无固相钻井液和密度为2.17g/cm3的钻井液进行对比，无固相钻井液不含膨润土，采用KCl加重至密度1.15g/cm3，高密度钻井液采用重晶石铁矿粉复合加重至2.17 g/cm3。评价结果见下表4、5。

表4 两种钻井液性能的对比

配方 无固相 上浆＋2％不渗透剂 上浆＋2％不渗透剂 Φ600 57 60 195 流变性能 Φ300 Φ100 36 17 38 20 116 120 55 54 Φ6 3.5 2.5 15 16 Φ3 2.5 2 9 10 API失水 cm3 6.8 6.6 4.6 4.5 高密度浆 190 从上表可以看出不渗透材料对两种钻井液的流变性能和滤失量均无明显的影响。

表5 两种钻井液砂床滤失性能评价

配方 无固相 上浆＋2％不渗透剂 中压滤失量 高密度浆 上浆＋2％不渗透剂 全失 无 无 无 侵入深度 — 3.3 1.5 0.65 产生滤失时最大压力MPa － 4.6 5 7.5 从以上实验数据可以初步看出：

2.5.1 不渗透材料的加入对不同类型的钻井液流变性基本不产生影响；

2.5.2 固相颗粒的架桥作用可以实现封堵，但封堵强度加入不渗透材料得到提高;

2.5.3 观察普通高密度钻井液的中压封堵过程，砂床表面的虑饼形成速度缓慢，滤饼虚厚,滤液在压力作用下有选择性沿着砂床侵入，有些实验能够明显的观察到压力造缝的过程，见图5,实际侵入深度远远大于加入不渗透材料的实验结果。在拆卸过程可明显看到未加入不渗透材料的试验后砂样侵入带不规则，而加入不渗透材料的砂样表面

图6 图5

压力诱导裂缝

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/y2o6.html