氯化钙-烷基糖苷钻井液室内研究.pdf

W, ututu.cm
第31卷第5期
辖与完
Vol 31 No5
2014年9月
DRILLING FLUID COMPLETION FLUID
Sept. 2014
doi:10.3969/jisn.1001-5620.2014.05.001
氯化钙烷基糖苷钴井液室内研究
赵虎,司西强,王忠瑾,宁爱红,王中华
(中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院,河南濮阳)
赵虎等,氯化钙烷基糖苷钴井液室內研究[J].钻并液与完并液,2014,31(5):1-5
摘要烷基糖(APG)可提高聚合物的抗温抗污萊能力,APG的引入可解决CaCl2钻井液流变性和滤失量控锎
难的问题。对CaC12-APG水溶液的水活度和人造岩心浸泡稳定性进行研究,证明.APG不但不会影响游离钙的存在,
而高浓度APG可促进CaCl2水溶液水活度的降低,确定CaCl2的适宜浓度为20%~40%。在此础上对增黏剂、封
堵降失剂和消泡剂优选,构建了体系配方,形成了较为稳定的高浓度CaCl2钻井液。测试了不同密度的钻并液性能,
并进行综合评价,表明CaCl2-APG钻井液抗温达130℃,抑制和润滑性良好。
关键词井眼稳定;氧化钙钻井液;烷基糖钴井液;井液配方
中图分类号:TE254.3
文献标识码:A
文章编号:1001-5620(2014)05-0001-05
氯化钙具有较好的抑制效果,其溶液具有较低聚合物之间的结构强度,提高温度耐受能力和抗污染
的活度,且成本较甲酸盐、氯化钾等抑制材料低,适能力,可牢牢地吸附到聚合物或黏土表面,形成吸附
合应用于强水敏和强应力泥页岩等易水化膨胀地层。膜,阻止水化,但不影响钻井液中钙以游离形式存在,
但氯化钙钴井液存在流变性和滤失量难以控制,且可协同提高钻井液的抑制能力に?。因此将CaCl2和
容易产生气泡等问题。APG可提高聚合物的抗温抗APG结合,解决水基钻井液在泥页岩地层的问题。
污染能力,有助于解决以上问题叫。探讨了CaCl
APG水溶液的水活度和人造岩心浸泡稳定性,确立2CaC12-APG水嵱液研究
了CaCl2和APG水活度复配优势及有利于井壁稳定
1CaCI2-APG水溶液水活度
的CaCl2浓度。确定了钻井液体系的基本组成,并优
选了钻井液处理剂,构建了体系配方,测试不同密度
测定常用无机盐、APG、聚合醇和聚胺水溶液在
的钻井液性能,并进行抑制、润滑性和抗温性评价。
20℃下的水活度,结果见图1。由图1可知,同浓
度时,CaCl2的水活度最低,水相中CaCl2的质量分
1CaCl2APG钻井液研究思路
数为22%~31%时,水活度为0.7~0.8,大约产生
34.5~690MPa的渗透压,满足水敏性地层和水基
CaCl2-APG钻井液以CaCl2为主,充分发挥钴井液滤液间的渗透平衡;当CaCl2的质量分数达到
CaCl2低成本、降低水活度的优势;以APG为辅,35%时,甚至可以使水敏性地层发生去水化作用。
发挥APG可提高聚合物抗钙能力的作用,协同降低
对CaCl2与APG复配样品进行水活度测试,以
水活度和润滑防卡2到。APG的抗钙作用机理为:通检验APG对CaCl2的影响,结果见表1。由表1可
过吸附、交联和护胶等作用,提高钻井液中聚合物的知,随CaCl2浓度的升高,水活度迅速降低,低浓度
抗温和抗污染能力;主要是氢键的吸附作用,增强了的APG对CaCl2溶液水活度影响较小,高浓度APG
基金项目:中石化先导项目“水平井烷基糖苷无土相钻井液技术”(SG12035)、中国博士后科学基金特别资助“钻井液用
两性甲基葡萄糖苷的合成及其作用机理”(2012T50641)、中国博士后科学基金面上资助“钻井液用苷基季铵盐的合成及其抑
制机理研究”(2011M501194)、中原石油工程有限公司科技攻关项目“钻井液用阳离子烷基糖苷的研究”(2011231)和“页岩气
水平井水基钻井液技术研究”(2013106)联合资助。
第一作者简介:赵虎,1978年生,毕业于河南大学高分子化工专业,现从事钻井液体系研究工作。地址:河南省濮阳市华
龙区中原路462号钻井工程技术研究院;邮政编码457001;电话(0393)4899295;E-mail: zhaohuzjy126.cmo
并液与完并液
2014年9月
可促进CaCl2溶液水活度的降低,说明APG不会影一定利于井壁稳定,60%CaCl2浸泡的岩心反而有所
响游离钙的存在,滴定分析结果表明,有无APG的开裂'?。因此,选用浓度为20%~40%CaCl2溶液,
CaC2水溶液中Ca2含量结果一致。CaCl2和APG复其具有较低的水活度,可适当去水化,可以增强岩心
配从水活度角度考虑是有一定优势的。
的强度,有利于井壁稳定。
1.0
0
3CaCl2APG钻井液配方的研究
0.6
氯化钠
一一氯化钙
3.1增黏剂的优选
一氯化钾、一APG母液
硅酸钠
一聚胺母液
0.2
如表2所示,在25%CaCl2条件下,普通增黏剂
聚合醇
0.0
均失效,但在APG的保护下,SW仍具有较好的增
黏效果,并且发泡率较低。
质量分数%
图1处理剂水溶液的水活度测试
表2加有不同増黏剂CaCl2溶液的表观黏度、发泡率
表1CaCl2-APG溶液水活度测定结果
增黏剂表观黏度(mPea
发泡率%
水溶液25%APG
水溶液25%APG
Caci,/
APG浓度对CaCl2溶液水活度的影响
SW
7.0
45,5
45.0
0
5%
10%
%015
HV-CMC
4.5
80.0
0.966
0.956
0.941
7.0
0.961
0.941
0.954
80A51
7.0
80.0
0.953
0.965
0.945
0.951
KPAM
8.5
0
77
10
0.934
0.93
0.916
0.917
PAC141
4.5
7.0
0
72.5
20
0.801
0.798
0.775
0.762
注:在130℃滚动16h测其性能。
0.701
0.701
0.692
0.665
选用SW为增黏剂,1%SW聚合物在不同APG
注:APG浓度为母液质量百分比浓度;所有测试温度为
加量的条件下的表观黏度见表3。由此可知,在高浓
20℃;饱和氯化钠校正水活度为0.756。
度CaCl2条件下,随APG浓度的升高,SW聚合物
2.2人造岩心在CaCI2水溶液中的浸泡实验
的表观黏度明显增大,但浓度超过25%后,再提升
为了进一步研究CaCl2对膨润土的抑制分散能APG浓度,表观黏度增大不明显。
力,在10MPa、5min条件下压制人造膨润土岩心,
表3APG加量对25%CaCl2+1%SW溶液表观黏度的影响
放人不同浓度的