甲酸鹽泥漿體系室內評價

＊黃亞杰

（中海油服油田化學事業部塘沽作業公司 天津 300452）

甲酸鹽泥漿體系室內評價

＊黃亞杰

（中海油服油田化學事業部塘沽作業公司 天津 300452）

甲酸鹽泥漿體系作為鉆井液和完井液，正在得到全世界石油工業界的認可和重視。它具有對泥頁巖抑制性強，密度使用范圍寬，熱穩定性好，流變形優良，摩阻小，不污染環境，腐蝕性低等特點。根據近幾年該體系的性能特點和發展應用情況，結合我們渤海油田地層的特性，用國產泥漿材料進行室內驗證實驗，證實了甲酸鹽鉆井液的主要優點。本文通過泥頁巖滾動回收實驗、泥頁巖膨脹實驗將甲酸鈉體系和KCL/PF-PLUS/PF-JLXB泥漿體系進行比較，兩種實驗手段都說明了前者的抑制性好于后者。并分別從流變、抗污染、泥餅粘附系數、熱穩定性等方面對甲酸鈉體系也進行了研究和論證。

抑制性；頁巖膨脹；滾動回收；抗鹽；熱穩定性；泥餅粘附系數

1.甲酸鈉體系抑制性實驗

在鉆井過程中，對鉆井液性能的綜合評價，有助于從實際出發指導現場鉆井，有利于現場施工中選擇使用更好的鉆井液。在鉆遇到泥頁巖層段時，井下常常發生垮塌、卡鉆、漏失和縮進等復雜情況，使鉆井無法順利進行。為此，我們主要采用泥頁巖滾動回收實驗、泥頁巖膨脹實驗來評價鉆井液的抑制性。一般來說，鉆井液的抑制性越好，其阻止泥頁巖分散和膨脹的能力越強。

(1)泥頁巖的滾動回收實驗

實驗步驟：

①4-10目巖屑的準備：將巖屑砸碎，過4-10目的篩網，巖屑為BZ25-1E平臺。

②量取900ml海水，加入300ml_12%的預水化般土漿，將其稀釋成3%的般土漿，高攪20分鐘，然后分別按下面加量加入各種泥漿材料。

實驗結果如下表

表1 三種泥漿熱滾前后的性能比較

圖1 三種配方的滾動回收率對比

從表1及圖1可以看出，不同甲酸鈉加量的泥漿體系的抑制性都好于KCL/PF-PLUS/PF-JLXB體系，并且，甲酸鈉加量在7%條件下的回收率好于40%條件下回收率。

本次實驗回收率普遍比較低，原因是用BZ25-1的鉆屑成巖性差，含泥量較高，致使回收率偏低。但下面用QK17-2P3井砂二段的鉆屑巖性就好，不含泥，一般鉆屑回收率均在80%以上。

(2)不同甲酸鈉加量對泥漿性能的影響

以上鉆屑回收實驗我們只是做了甲酸鈉的最小加量和最大加量，基于上述實驗結論，下面再根據渤海地區情況，摸索一下甲酸鈉加量為7%、10%、13%、16%對鉆屑回收率的影響 ，從而尋找甲酸鈉的最佳加量。

①實驗步驟

A.4-10目巖屑的準備：將巖屑砸碎，過4-10目的篩網，巖屑為QK17-2-P3井砂二段。

B.量取3600ml海水，加入1200ml_12%的預水化般土漿，稀釋成3%的般土漿，高攪20分鐘，然后分成12份，每份400ml，分別按下面加量加入各種泥漿材料。

在基漿中，按如下加入不同的甲酸鈉。

1#—4#：基漿+7%甲酸鈉+100g石灰石；

5#—8#：基漿+10%甲酸鈉+100g石灰石；

9#—12#：基漿+13%甲酸鈉+95g石灰石；

13#：基漿+16%甲酸鈉+58g石灰石。

以上均高攪30分鐘，測其流變性，最后在上述的13個樣中分別加入40g鉆屑，在100℃下熱滾8小時。用40目篩回收鉆屑、105℃烘干3h，并計算其熱滾回收率。

②實驗結論

甲酸鈉不同加量及各種材料對回收率的影響

圖2 甲酸鈉不同加量對回收率的影響

由圖2曲線的總趨勢可知：體系中不加PF-PLUS回收率最低，即PF-PLUS對回收率的影響較大，其次是PF-RS-1，再其次是PF-TEMP；三種材料全加時回收率最大。同時由深藍色曲線即各種材料全加的曲線，可以看出泥頁巖的回收率隨著甲酸鈉加量的增加，先成上升趨勢，再成下降趨勢。即甲酸鈉泥漿體系的抑制性隨著甲酸鈉加量的增加，先增大后減小。

3.甲酸鈉體系泥餅粘附系數的測定

在鉆井過程中發生的各種類型的卡鉆中，最為頻繁，危害最嚴重的是泥餅粘附卡鉆。鉆柱與泥餅的粘附力與泥餅摩阻系數成正比。為了預防泥餅粘附卡鉆，鉆井液除了必須具備優良的流變性及較好的抑制性之外，還必須具有良好的潤滑性能和較小的泥餅粘附系數。因為，鉆井液的潤滑性能不好，泥餅粘附系數大，都將會對鉆進、起下鉆、電測、下套管等產生較大的影響。

(1)實驗步驟

量取1500ml海水，加入500ml_12%的預水化般土漿，高攪20分鐘，然后分成5份，每份400ml，分別按下面加量加入各種泥漿材料。

然后分別在五份基漿中加入10%的甲酸鈉和100g石灰石，高攪20分鐘，然后在120℃下熱滾16h，使用粘附系數測定儀測定幾種鉆井液的泥餅泥餅粘附系數。實驗結果如下表：

序號 1＃ 2＃ 3＃ 4＃ 5＃潤滑劑加量（%） 0 0.3 0.5 1.0 1.5泥餅粘附系數 0.28 0.28 0.28 0.25 0.24

圖3 PF- LBE的加量變化對泥餅粘附系數的影響

(2)實驗結論

由表十及圖6可以看出在甲酸鈉泥漿體系中，PF-LBE的加量在小范圍變化，即加量小于0.5%時，泥餅粘附系數降低不明顯；當加量大于0.5%時，隨著加量的增加，再加入起護井壁和有一定潤滑作用的PF-GRA，那么泥餅粘附系數降低，即潤滑效果增強，泥餅粘附卡鉆幾率減小。

3.結論

(1)通過泥頁巖滾動回收實驗、泥頁巖膨脹實驗將甲酸鈉體系和KCL/PF-PLUS/PF-JLXB泥漿體系進行比較，兩種實驗手段都說明了前者的抑制性好于后者。(2)甲酸鈉泥漿體系的抑制性隨著甲酸鈉加量的增加，先增大后減小。實驗證明甲酸鈉的加量在10%-13%之間時，泥頁巖的回收率較高。(3)隨著PF-XC-H加量的增加，泥漿的粘切成上升趨勢。現場維護當中可以根據井下情況，通過改變PF-XC-H的加量，隨時調整鉆屑的懸浮和攜帶能力。(4)在甲酸鈉泥漿體系中，PF-LBE的加量小于0.5%時，泥餅粘附系數降低不明顯；當加量大于0.5%時，隨著加量的增加，泥餅粘附系數降低，即泥餅粘附卡鉆的幾率減小。(5)隨著鉆屑加量的增加，粘切和固含上升較快，但當巖屑加量大于6%時，再增加巖屑的加量，粘切和固含變化較小。因此該體系抗固相污染容限高，且固相污染后性能變化較小。

黃亞杰（1980～），女，中海油服油田化學事業部塘沽作業公司，研究方向：精細化工。

(責任編輯 宋小蒙)

Laboratory Assessment on the Formate Mud System

Huang Yajie

(Tanggu Operation Company, Petrochemical Business Department, China Oilfield Services Limited, Tianjin, 300452)

Formate mud system, as the drilling fluid and completion fluid, is getting the recognition and attention of the petroleum industry around the world. It has the features, such as strong rejection capability on mud shale, wide range of density application, good thermal stability, good flow deformation, small friction, no pollution to the environment and low corrosivity etc. characteristics. According to the performance, characteristics, development and application situation of this system in recent years, combined with the characteristics of Bohai sea oil field strata, we have taken the indoor verification experiments by using the domestic mud materials and we have confirmed the main benefits of formate drilling fluid. In this article, through the mud shale roll recovery experiment and mud shale inflation experiment, we have taken comparison of the sodium formate system and KCL/ PF-PLUS/PF-JLXB mud system and both the experiment methods have illustrated that the rejection capability of the former is better than the latter. Besides, we have taken research and demonstration respectively from the aspects of flowing deformation, pollution resistance, mud cake adhesion coefficient and thermal stability etc.

rejection capability；shale inflation；roll recovery；salt resistance；thermal stability；mud cake adhesion coefficient

T

A