一種新型油基鉆井液堵漏劑研究

王正良,王雙成　(長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

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一種新型油基鉆井液堵漏劑研究

王正良,王雙成(長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023)

[摘要]結(jié)合油基鉆井液的性能要求及頁(yè)巖地層特性，選用剛性惰性堵漏材料、吸油膨脹性材料、吸水膨脹性材料、復(fù)合纖維材料、油溶性封堵材料、表面活性劑等，研制了一種新型油基鉆井液堵漏劑(YMD)，并對(duì)YMD與油基鉆井液的配伍性能、YMD油基堵漏鉆井液對(duì)砂床的堵漏效果、YMD油基堵漏鉆井液對(duì)微裂縫地層的堵漏效果進(jìn)行了室內(nèi)評(píng)價(jià)。室內(nèi)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，YMD與油基鉆井液的配伍性能良好；YMD油基堵漏鉆井液對(duì)高滲透地層及微裂縫地層具有良好的堵漏效果，堵漏承壓能力均大于8.0MPa。該油基鉆井液堵漏劑的研制對(duì)頁(yè)巖氣油基鉆井液的應(yīng)用具有十分重要的意義。

[關(guān)鍵詞]油基鉆井液堵漏劑；配伍性；堵漏

近年來(lái)，頁(yè)巖氣開發(fā)在我國(guó)發(fā)展十分迅速，在重慶涪陵、四川長(zhǎng)寧、威遠(yuǎn)等地已相繼建立起了國(guó)家頁(yè)巖氣示范中心，頁(yè)巖氣產(chǎn)量已超過(guò)60×108m3[1]。頁(yè)巖氣鉆井開發(fā)主要采用油基鉆井液[2,3]，由于頁(yè)巖地層的不穩(wěn)定性以及頁(yè)巖地層微裂縫發(fā)育普遍，在鉆井過(guò)程中容易產(chǎn)生誘導(dǎo)裂縫[4,5]，經(jīng)常發(fā)生油基鉆井液漏失。油基鉆井液配制成本高，油基鉆井液的漏失將造成很大的材料浪費(fèi)，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失，并延誤鉆井周期。因此，油基鉆井液堵漏劑的研制是頁(yè)巖氣鉆井開發(fā)急需解決的問題。下面，筆者結(jié)合頁(yè)巖地層特性及油基鉆井液的性能要求，研究了一種新型的油基鉆井液堵漏劑YMD。

1新型油基鉆井液堵漏劑的研制及其作用機(jī)理

1.1新型油基鉆井液堵漏劑的研制

結(jié)合油基鉆井液的性能要求及頁(yè)巖地層特性，選用剛性惰性堵漏材料、吸油膨脹性材料、吸水膨脹性材料、復(fù)合纖維材料、油溶性封堵材料、表面活性劑等，按一定比例，經(jīng)過(guò)高溫混合、冷卻、粉碎處理，得到一種粒徑小于0.9mm的顆粒或粉末材料，即油基鉆井液堵漏劑，代號(hào)YMD。

1.2作用機(jī)理

YMD作用機(jī)理如下：剛性堵漏材料通過(guò)大顆粒架橋、小顆粒填充模式，封堵大孔道或微裂縫，封堵強(qiáng)度高；吸油膨脹性材料通過(guò)吸油形成具有一定彈性與粒徑分布的材料，充填剛性堵漏材料架橋形成的孔隙，降低油基鉆井液漏失，且與油基鉆井液配伍性能好；復(fù)合纖維材料可增強(qiáng)摩擦、提高架橋能力及封堵強(qiáng)度作用；吸水膨脹性材料通過(guò)吸收部分油基鉆井液中的水分，提高油基鉆井液的電穩(wěn)定性，提高破乳電壓；表面活性劑可提高堵漏劑在油基鉆井液中的分散性、潤(rùn)濕性和配伍性能。

2性能評(píng)價(jià)

2.1YMD與油基鉆井液的配伍性能評(píng)價(jià)

油基鉆井液堵漏劑與油基鉆井液的配伍性能評(píng)價(jià)主要考察堵漏劑用到油基鉆井液中后油基鉆井液的流變性能、電穩(wěn)定性及降濾失性能的變化。室內(nèi)選取市場(chǎng)上常用的油基鉆井液，分別加入不同濃度油基鉆井液堵漏劑YMD，測(cè)量熱滾前后油基鉆井液的性能變化情況。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1　YMD與油基鉆井液配伍性能

注：油基鉆井液配方為柴油+3.0%～4.0%乳化劑+0.6%潤(rùn)濕劑+0.5%乳化增黏提切劑+20%鹽水+2.0%有機(jī)土+2.0%CaO+4.0%

降濾失劑+重晶石，密度ρ=1.5g/cm3，油水比80∶20，熱滾條件為120℃×16h，流變性數(shù)據(jù)在50℃下測(cè)得；AV為表觀黏度；

PV為塑性黏度；YP為動(dòng)切力；YP/PV為動(dòng)塑比；ES為破乳電壓；FLAPI為常溫濾失量；FLHTHP為高溫高壓濾失量。

由表1可知，油基鉆井液分別加入不同濃度的YMD后，油基鉆井液的流變性(AV、PV、YP、YP/PV)、電穩(wěn)定性(ES)及降濾失性能(FLAPI、FLHTHP)均變化很小，且隨著YMD濃度的增加，油基鉆井液熱滾前后破乳電壓均有所提高，濾失量均有適當(dāng)降低。因此YMD與油基鉆井液的配伍性能良好。

2.2YMD油基堵漏鉆井液對(duì)砂床的堵漏效果評(píng)價(jià)

1)堵漏評(píng)價(jià)方法。依照標(biāo)準(zhǔn)《鉆井用橋接堵漏材料室內(nèi)試驗(yàn)方法》(SY/T5840-2007)在高溫高壓堵漏試驗(yàn)儀上安裝一定粒徑分布的石英砂床或者不同寬度的堵漏縫隙板對(duì)加有YMD的油基堵漏鉆井液的堵漏效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，油基堵漏鉆井液配制的體積為2000ml，試驗(yàn)溫度為80℃。

2)效果評(píng)價(jià)。砂床堵漏效果可考察對(duì)高滲透地層的封堵能力，室內(nèi)評(píng)價(jià)了YMD油基堵漏鉆井液對(duì)20～40目、10～20目2種砂床的堵漏效果，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2　YMD對(duì)不同砂床的堵漏效果

由表2可知，對(duì)20～40目砂床，未加YMD的鉆井液漏失量很大，在8.0MPa壓力下發(fā)生全漏失，加入3%YMD后，鉆井液的漏失量降為0ml；對(duì)10～20目砂床，未加YMD的鉆井液在1.0MPa壓力下發(fā)生全漏失，加入3%YMD后，鉆井液的總漏失量降為174.7ml，加入5%YMD后，鉆井液的總漏失量降為35ml；YMD油基堵漏鉆井液對(duì)20～40目、10～20目2種砂床的堵漏承壓能力均大于8.0MPa。因此，YMD油基堵漏鉆井液對(duì)高滲透地層具有良好的堵漏效果。

2.3YMD油基堵漏鉆井液對(duì)微裂縫地層堵漏效果評(píng)價(jià)

頁(yè)巖地層存在較多的微裂縫發(fā)育，導(dǎo)致油基鉆井液的漏失。室內(nèi)評(píng)價(jià)了YMD油基堵漏鉆井液對(duì)0.5、1.0mm微裂縫地層的堵漏效果。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

由表3可知，對(duì)0.5mm裂縫，未加YMD的鉆井液漏失量很大，加入3%YMD后，鉆井液的總漏失量降為10m，加入5%YMD后，總漏失量降為1m；對(duì)1.0mm微裂縫，未加YMD的鉆井液在1.0MPa壓力下發(fā)生全漏失，加入3%YMD后，鉆井液的總漏失量降為105ml，加入5%YMD后，鉆井液的總漏失量降為80ml；YMD油基堵漏鉆井液對(duì)于0.5、1.0mm 2種微裂縫的堵漏承壓能力均大于8.0MPa，因此YMD油基堵漏鉆井液對(duì)微裂縫地層具有良好的堵漏效果。

表3　不同濃度的YMD對(duì)微裂縫的堵漏效果

3結(jié)論

1)選用剛性惰性堵漏材料、吸油膨脹性材料、吸水膨脹性材料、復(fù)合纖維材料、油溶性封堵材料、表面活性劑等，研制了一種新型油基鉆井液堵漏劑，代號(hào)YMD。

2)YMD與油基鉆井液的配伍性能良好。油基鉆井液分別加入不同濃度的YMD后，油基鉆井液的流變性、電穩(wěn)定性及降濾失性能均變化很小。

3)YMD油基堵漏鉆井液對(duì)高滲透地層具有良好的堵漏效果,對(duì)20～40目，10～20目2種砂床的堵漏承壓能力均大于8.0MPa。

4)YMD油基堵漏鉆井液對(duì)微裂縫地層具有良好的堵漏效果，對(duì)0.5、1.0mm 2種微裂縫的堵漏承壓能力均大于8.0MPa。

[參考文獻(xiàn)]

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[編輯]易國(guó)華

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1673-1409(2016)07-0001-03

[中圖分類號(hào)]TE254

[作者簡(jiǎn)介]王正良(1964-)，男，碩士，研究員，現(xiàn)主要從事油田應(yīng)用化學(xué)的教學(xué)與研究工作；E-mail:494745117@qq.com。

[收稿日期]2015-11-29

[引著格式]王正良,王雙成.一種新型油基鉆井液堵漏劑研究[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版)，2016,13(7)：1～3.