水基鉆井液PEM體系室內(nèi)基礎評價

侯瑞雪 郭曉軒

摘 要：Polyol Enhanced Mud簡稱PEM鉆井液。鉆井液主要包含氯化鉀、聚合物包被劑（PF-PLH/ PF-PLUS）和聚合醇（PF-JLX）配制而成。體系的最大使用密度為1.80g/cm3，最高使用井溫155℃，抗各種污染能力強。現(xiàn)場應用表明：鉆井液流變性易于調(diào)節(jié)、井壁穩(wěn)定、井眼規(guī)則、提高機械鉆速和油井產(chǎn)量，保護生態(tài)環(huán)境，取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。

關鍵詞：鉆井液;流變性;環(huán)保

Abstract：Polyol Enhanced Mud referred to as PEM drilling。PEM drilling is configured by KCL， PF-PLH/ PF-PLUS， PF-JLX. Maximum use density of the system is 1.80g/cm3 . Maximum use well temperature is 155℃ . Strong resistance to various pollution . Field application shows： Drilling fluid rheology is easy to adjust ， well wall stability ， well rule ， increase mechanical drilling speed and oil well production . Protect the environment ， Obtained obvious economic and social benefits .

Keywords：water based ;rheology;environment

PEM是一種國內(nèi)領先，水基防塌鉆井液體系。能有效地提高鉆井速度及保持井眼穩(wěn)定，其抑制能力強，LC50大于30000ppm，對環(huán)境影響小的鉆井液體系。該體系適用于低壓衰竭地層、低孔低滲油藏層理發(fā)育裂隙地層、中深井段，軟、硬脆性泥頁巖等易垮塌地層等[1]。中海油田服務股份有限公司于二十世紀九十年代初率先開始聚合醇產(chǎn)品研究，不僅對其作用機理進行了深入的研究，且以形成濁點40℃～120℃連續(xù)變化的系列產(chǎn)品。并先后在中國海洋石油公司、中國石油天然氣集團公司、中國石化總公司及國外的Phillips和Apache石油公司的勘探開發(fā)中的直井、大斜度井和水平井中推廣應用上千口井[2]。

1 體系組成

1.1 基礎配方

PEM是一種水基鉆井液體系，主要由聚合物包被劑、KCl抑制劑、PF-JLX水基抑制潤滑劑、降失水劑和防塌封堵劑等材料組成，其主要配方見表1。

1.2 體系抗高溫配方

高溫配方是在基本配方基礎上加入部分以下功能材料而形成，參考加量如表2所示：

2 實驗結(jié)果與討論

2.1 抗溫邊界性能測試

室內(nèi)通過測定基本配方在不同溫度熱滾后的性能變化來考察鉆井液的抗溫能力，老化時間為16h，實驗結(jié)果如下圖1所示：

由上圖可以看出，基本配方在130℃老化以后，動切力及初終切都下降明顯，高溫高壓失水量高于15mL。所以建議此基本配方在120℃以下使用。

2.2 加重邊界確定

在PEM基礎配方基礎上分別用石灰石加重至1.1SG、1.2SG、1.3SG、1.4SG、1.5SG，120℃老化16h后測其基本性能，如下圖所示：

由上圖可以看出，體系使用石灰石加重至1.3SG以后，動切力增加明顯且高溫高壓失水量大于15mL。因此建議，基本配方在使用石灰石加重后，最好在1.2SG以下情況下使用。

2.3 抗NaCl鹽邊界確定

在PEM基本配方的基礎上，分別加入NaCl的量為5%、10%、15%、20%及飽和，測定老化前后基本性能與FLHTHP，結(jié)果如下圖所示：

由上圖可以看出，PEM體系中鹽加量增加到20%時，其FLHTHP增加至20.4mL，因此在使用此體系時，當鹽含量增加至20%時，應加大降濾失劑的使用量。

2.4 抗鈣土污染邊界確定

為更加符合現(xiàn)場作業(yè)，分別用重晶石和石灰石加重后，確定此體系抗劣土污染邊界。由于現(xiàn)場一般密度在1.3以內(nèi)用石灰石加重，而1.3以上則用重晶石加重，此基礎配方一般用在地層中上層，因此決定用重晶石加重至1.3SG，石灰石加重至1.2SG，評價抗劣土污染邊界。PEM基礎配方加重以后，分別加入鈣土的量為5%、10%、15%、20%，25%，30%測定老化前后基本性能與FLHTHP。結(jié)果如下所示：

由上面兩圖可以看出，PEM體系在加重以后進行劣土污染，隨著劣土加量的增加，此體系性能無大的變化，說明此體系能夠抗劣土污染30%以上。

3 結(jié)論

通過上述的實驗可以發(fā)現(xiàn)：

①PEM體系適用于井底溫度低于120℃的地層;②PEM最大加重密度不能超過1.2SG;③當NaCl侵入達到20%以上時，需要提高降濾失劑的加量;④該體系可以抗劣土污染30%以上。

參考文獻：

[1]王富華，王力，張煒徽.深井水基鉆井液流變性調(diào)控機理研究.斷塊油氣田，2007，14（5）：61-64.

[2]Paul F L，Rossi S.The Colloidal and Rheological Prop-erties of Bentonite Suspensions. Advances in Colloid and Interface Science，1999（82）：43-92.