甲酸钾对PDF-THERM钻井液的影响.pdf

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第31卷第5期
与完并
Vol 31 No5
2014年9月
DRILLING FLUID COMPLETION FLUID
Sept. 2014
doi:10.3969/issa.1001-5620.2014.05.009
甲酸钾对PDF- THIERM钻井液的影响
刘自明,苗海龙,王冲敏,陈俊生
(中海油田服务股份有限公司油田化学事业部,河北廊坊)
刘自明等,甲骏钾对PDF- TTHERM钻并液的影响[J].钻井液与完并液,2014,31(5):32-34.
摘要在高温高密度燹磺钻井液体系中引!入甲酸钾,既提高了主要抗温聚合物的抗溫性能,从而减少了祊温聚合
物加量,也减少了钻井液总約固相含量,同时还提高了钻井液的制性,这对于控制高温高密度钻井液的流变性能和
减少材料方面都有重要意义。在中国南海东方气田的高温高压井应用的PDF- THERM体系中采用了这一方案,不但简
化了原钻井液配方,使得钻井液性能更稳定,还減少了钻井液的总固相含量,优化了钻井液泥饼,有效地满足了钴井
的需要
关键词甲酸盐;高温高密度;钻井液;抗温能力
中图分类号:TE254.3
文献标识码:A
文章编号:1001-56202014)05-0032-03
PDF- TEIERM结井液是一种海水基抗高温高密度1甲酸盐对聚合勅抗温性的影响
聚磺钻井液体系,主要由抗温聚合物和磺化材料组
成,和其他聚磺钴井液体系一样,该钻井液通常通过
甲酸盐溶液能够提高油田常用聚合物的热稳定
加入大量的聚合物和磺化材料来维持高温状态下钻井性S,如黄原胶、PAC和淀粉,对于高温体系而言,
液的性能。另外,由于使用海水配制钻井液,所以对这就降低了抗温聚合物的热稳定性要求,减缓了聚合
使用的抗温聚合物有更高的要求。 PDF-THERM钻井物的高温降解作用,从而为减少聚合物的加量提供了
液体系在高密度时,也会由于加入大量加重材料使得条件,并且也可以扩大抗温聚合物的选择种类。在实
钻井液的固相含量增加,任何不溶处理剂的引人都会验室测定了几种盐类对PDF- THERM钻井液中几种
造成固相含量的进一步增加。这也是高温高压井在钴抗温聚合物的16h稳定温度(聚合物黏度损失50%
井时常见的钻井液黏度失控的主要原因之一,并且这或降滤失能力降低50%的温度)的影响,实验用296
种黏度的上涨难以通过抗温降黏剂缓解,通常只能通的聚合物及各种饱和盐水,在不同温度下老化16h,
过大量置换新浆或采用固控设备清除钴钻井液中的膨润然后再测定貓度或控制滤失量的能力,结果见图1
土来调节。由此可见,对于PDF- THERM钻井液而从图1可以看出,甲酸盐能大幅度提高常用聚合物的
言,能够有效地降低固相含量是非常必要的,通常通
16h稳定温度。
过以下2个手段实现:一是选用抗温性更好、功能更
氯化钠
强大的材料,降低功能材料的加量;二是使用密度更
dristemp
高的加重材料,如采用氧化锰或者铁矿粉等,或者使
氯化钾
PF-DFL
用表面改性的加重材料,如纳米重晶石或者活化重晶
甲酸钠
石等。但这2个手段都受到成本和现有配套技术能力
甲酸钾
的限制,在中国并没有被广泛的使用。通过在体系中
加入甲酸钾,一方面减少了重晶石的加量,另一方面
淡水
又提高了聚合物的抗温能力,从而达到减少固相含量
的作用。
图14种饱和盐水对3种聚合物耐温性的影响
第一作著简介:刘自明,高级工程师,1964年生,毕业于南开大学,现任中海油田服务殷份有限公司油田化学事业部副总经理
地址:河北省三河市燕郊开发区行宫西大街三号;邮政编码5201;电话(010)8452215;E-mil:liuzi(@cosl.com,cnc
第31卷第5期
刘自明等.甲酸钾对PDF- THERM钻井液的影响
2甲酸盐对钻并抑性的影响
图3可以看出,在高浓度甲酸盐溶液中重晶石的溶解
度会成倍地增加,所以重晶石和甲酸钾同时使用时
抗高温高密度钻井液黏度的失控,一方面是由不宜使用高浓度的甲酸盐溶液,建议低于35%,此
于高固相造成的,另一方面是由于地层貓土不断侵人时的溶解度大约为100mgL左右。另外,在海上作
加剧了这种黏度的上涨。普通的聚磺钻井液多是一种业时,如果用海水稀释钴井液,会使甲酸盐浓度下降,
分散体系,对于黏土的抑制性不足,而PDF- THER溶解的重晶石也会再次沉降,这对于环境的影响也就
体系则由于加入了大量无机盐而具有较强的抑制性,可以忽略不计了。
而引人甲酸盐也可以加强对黏土分散的抑制作用,这
对于控制流变性至关重要。实验通过对 HOLEPLUG
表2重晶石在不同盐溶液里的溶解度(85℃)
(标准泥页岩样品)的滚动回收率和线性膨胀率,评
盐溶液
淡水 NACOOH NACI KCOOH KCL
价不同甲酸盐加量的PDF- THERM体系的抑制性,盐浓度/%(wの
结果见图2。由图2可知,岩屑的滚动回收率随着甲重晶石(g/100mL)116050260080
酸钾加量的增加而增加,而页岩线性膨胀率则随着甲
酸钾加量的増加而减少,而在甲酸钾加量超过30%
10000
之后,这种趋势减缓。考虑到成本和效果等因素,建
议体系中的甲酸钾加量控制在30%~50%之间
100
10
回
回收率
影胀率
發把
01020304050607080
甲酸钾溶液浓度/%
终20
图3重晶石在不同浓度甲酸钾溶液中的溶解度
80
甲酸钾加量P
4综合性能评价
图2不同甲酸盐加量抑制性的对比
PDF- THIERM体系引入了甲酸盐以后,一方面降
低了体系的固相含量,另一方面也提升了体系的抑制
3平酸盐对重晶石嵱解度的影响
性能和抗温性能。在PDF- THIERN的基础配方(1%
由于加入了甲酸钾,使得配浆盐水的原始密度提海水膨润土浆+8%PAC+3%SPNH+3%6SMP-1+2%6FT-1
高了,因此可减少重晶石的加量,如表1所示。从表+12%DFL+重晶石)中分别加入10%和50%的甲酸
可以看到,加入50%甲酸盐后,再用重晶石加重钾,测定钻井液主要参数的变化,结果如表3所示。
到2.0gcm2,可以减少37%的重晶石加量,这有利
表3甲酸钾对PDF- THERM体系性能的影响
于高密度钴井液的固相含量控制。
AV/ P7/ YP/ FLHTHPI
KCOOH//
表1甲酸盐浓度对PDF- THERM体系中重晶石加量的影响
g(
mpa.s mpa.s Pa
ml
甲酸钾/%配浆盐水的原始密度/(gm2)重晶石/(gmL)
2.00
10
2.00
12
1.5
50
2.00
10
1.15
注:老化条件为180℃、16h,FLm测量温度为150℃。
1.29
0.95
从表3可知,基浆中加入10%的甲酸钾后,钻
重晶石能够在甲酸盐溶液里部分溶解,如表2井液的黏度升高,但滤失量下降,这是由于甲酸盐的
所示;同时,对于甲酸盐溶液而言,重晶石的溶加人提高了聚合物的抗