可循环微泡沫钻井液性能研究

石油天然气学报（江汉石油学院学报）　２０１１年９月第３３卷第９期　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｏｉｌ　ａｎｄ　Ｇａｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｊ．ＪＰＩ）　Ｓｅｐ．２０１　Ｉ　Ｖｏ１．３３　Ｎｏ．９　可循环微泡沫钻井液性能研究　岳前升　（长江大学化学与环境工程学院，湖北荆州４３４０２３）　王　玺，张ｊ１０】亘元　（中石油钻井工程技术研究院，北京１　００１９５）　蒋光忠，胡友林　（长江大学石油工程学院，湖北荆州４３４０２３）　［摘要］伊朗ＭＩＳ油田属裂缝性碳酸盐岩油藏，压力系数０．３８～Ｏ．４２，是典型的衰竭性油藏，目前以水平　井为主开发。为解决钻井过程漏失、井眼净化和储层保护等问题，开展了泡沫钻井液技术研究。以搅拌　法优选出发泡剂和稳泡剂，在此基础上优选出可循环微泡沫钻井液配方：配浆水＋０．２　ＮａｚＣＯ。十０．１　除硫剂＋１　～２　配浆土＋０．４　稳泡剂ＺＮＪ＋０．３　发泡剂ＦＯＡＭ一２。性能测试结果表明，该泡沫钻井　液具有优异的稳定性和悬浮能力，较强的防膨性、抗污染和封堵能力。相对于温度，压力对该泡沫钻井　液密度影响更大。　［关键词］微泡沫钻井液；裂缝型油气藏；漏失；低压油气藏；储层保护；水平井　［中图分类号］ＴＥ２５４．３　［文献标识码］Ａ　［文章编号］１０００—９７５２（２０１１）Ｏ９—０１２３—０４　伊朗ＭＩＳ油田属于超低压、高含硫裂缝性油气藏。１９０８年开始钻探，经过１００多年的开采，目前　的油气层压力已非常低。油藏上部的Ｇａｃｈｓａｒａｎ层是以硬石膏为主的盐膏层，Ａｓｍａｒｉ层则为异常超低　压裂缝性储层且存在高含硫化氢的气顶（含量为２．６３ｍｏｌ　，Ｈ。Ｓ的重量为０．１３２　）。ＭＩＳ油田开发　中井型以水平井为主，为防止出现钻进过程中的漏失及水平井井眼净化等复杂问题，需对打开储层的钻　井液体系进行研究。而可循环泡沫钻井液具有密度低、防漏失性能好及动塑比高等特点，已经在衰竭油　气藏中广泛应用口　］。笔者针对伊朗ＭＩＳ异常低压油田特性，研制出了一套可循环微泡沫钻井液体系，　并对其性能进行了测试与评价。　１　可循环微泡沫钻井液配方优选　根据有关文献资料＿５］，泡沫钻井液主要由发泡剂、稳定剂等处理剂组成。下面通过试验对可循环微　泡沫钻井液配方进行优选。　１．１　发泡剂　　，发泡剂优选采用搅拌法，根据一定条件下生成泡沫的体积、半衰期和排液时间进行优选。　以１００ｍｌ淡水（自来水）＋０．２　／ｏ６Ｎａ　ＣＯ。为基液，将发泡剂ＡＥＳ、ＡＢＳ、ＯＰ一１０、ＪＬＸ、Ｔｗｅｅｎ一８０　等配成０．２　溶液。在６０００ｒ／ｒａｉｎ下高速搅拌ｌｍｉｎ，测定发泡体积和泡沫稳定情况，试验结果见表１。　结果表明，发泡剂ＦＯＡＭ一２发泡体积及泡沫稳定性较好，可作为该泡沫钻井液的发泡剂。　１．２稳泡剂　泡沫作为热力学不稳定体系，需添加稳泡剂使其在一定条件下保持稳定。稳泡剂多是一些水溶性聚　合物。　．　’　以１００ｍｌ自来水＋０．２　Ｎａ　ＣＯ。＋０．３　ＦＯＡＭ一２为基液，加入０．５　不同种类的稳泡剂：聚阴离　子纤维素Ｈｖ—ＰＡＣ、聚丙烯酰胺Ｐｌｕｓ、黄元胶ＸＣ、进口生物聚合物Ｆｌｏｗｚｅｎ、羟乙基纤维素ＨＥＣ、聚　丙烯酸钾ＫＰＡＭ、水解聚丙烯酰胺ＨＰＡＭ、植物胶ＪＭＹ和ＪＤＪ等，在３　０　０　０　ｒ／ｍｉｎ下高速搅拌１　０　ａｒｉｎ　［收稿日期］２０１１—０８—２０　［基金项目］中国石油天然气集团公司海外重大科技专项工程项目（２ＯＯ８Ｅ一１６１ｏ）。　［作者简介］岳前升（１９７３一），男，１９９６年大学毕业，博士，副教授，现主要从事油田化学方面的研究工作。　石油天然气学报（江汉石油学院学报）　表１发泡剂在淡水中的发泡情况　２０１１年９月　成泡，观察起泡情况及泡沫稳定情况，试验结果见表２。结果表明，Ｆｌｏｗｚｅｎ、ＸＣ、ＪＭＹ稳泡效果较其　他聚合物好；考虑到成本因素，决定选用ＪＤＪ、Ｐｌｕｓ和ＸＣ复配为聚合物类稳泡剂ＺＮＪ，并尝试与配浆　膨润土结合。　表２聚合物的稳泡效果　１．３　土量优选　以自来水＋０．３　ＺＮＪ＋０．４　９／６ＦＰＪ为基浆，研究了不同膨润土加量对泡沫钻井液性能影响，试验结　果见表３。搅拌条件为在６０００ｒ／ｍｉｎ下高速搅拌５ｍｉｎ。结果表明，随土量增加，泡沫体积不断减少，泡　沫钻井液滤失量也不断减小，泡沫钻井液的稳定性也不断增强。土的合理加量为１　～２％。　表３　土加量对泡沫钻井液性能影响　注：ＡＶ为表观粘度；ＰＶ为塑性粘度；ｙＰ为动切力；　６／≠３为六速旋转粘度计６ｒ／ｍｉｎ和３　ｒ／ｍｉｎ的读数；　。Ｎ，￣ｊｊｔ）：Ｊｊｊ　Ｇ１。为终切力。　通过以上试验，并考虑到含有Ｈ　ｓ，优选出的可循环微泡沫钻井液的配方为：配浆水＋０．２　Ｎａ　ＣＯ。＋０．１　除硫剂＋１　～２　配浆土＋０．４　稳泡剂ＺＮＪ＋０．３　发泡剂ＦＯＡＭ一２。　２可循环微泡沫钻井液性能评价　２．１　稳定性　完全可以满足钻井施工需要。　，　将该泡沫钻井液在８０￣Ｃ、１６ｈ老化并高速搅拌后，倒人量筒静置，发现其稳定时间均在１２ｈ以上，　第３３卷第９期　岳前升等：可循环微泡沫钻井液性能研究　２．２抗无机盐污染能力　泡沫钻井液抗无机盐污染能力主要是研究无机盐侵入钻井液体系后对泡沫钻井液性能影响，尤其是　发泡能力的影响。热滚老化条件８Ｏ℃、１６ｈ，搅拌条件为在６０００ｒ／ｍｉｎ下高速搅拌５ｍｉｎ。试验结果见表　４。结果表明，ＮａＣ１侵入后对泡沫钻井液发泡能力、稳定性均无明显影响。　表４　ＮａＣ！侵入后对泡沫钻井液影响《滚后）　土加量／　ＡＶ／ｍＰａ・ｓ　ＰＶ／ｍＰａ・ｓ　ＹＰ／Ｐａ　≠６／≠３　ｏ／Ｐａ　Ｇｉｏ／Ｐａ　密度／ｇ・ｃｍ～　稳定时间／ｈ　２Ｏ　４．５　３１Ｏ　＞２４　２Ｏ．５　４．５　３２０　＞２４　２Ｏ　４．５　３２Ｏ　＞２４　２Ｏ．５　４．５　３１５　＞２４　２Ｏ．５　４．５　３２０　＞２４　２１　４　３２Ｏ　＞２４　２．３不同温度压力下可循环微泡沫钻井液密度的变化规律　分别在３Ｏ、６０、９０￣Ｃ条件下测试了可循环微泡沫钻井液的密度随压力的变化关系，试验结果见图　１。可见压力对泡沫钻井液密度影响十分明显，压力上升，密度上升；上升到１ＭＰａ以后，密度基本保　持不变。而温度升高，气体分子动能增加，气体难以压缩，具有表现为整条曲线水平下移。这也与其他　学者研究结果相符　。　１．２　ｌ　０．８　吕　０．６　稍ｏ．４　０．２　０　Ｏ　５　１Ｏ　１５　２Ｏ　２５　压力／ＭＰａ　图１可循环微泡沫钻井液温度一压力一密度曲线　２．４防膨性　利用常温常压膨胀仪研究了清水和该泡沫钻井液的防膨能力，具体方法为将配浆用膨润土烘干，称　取５ｇ，在５ＭＰａ下压５ｍｉｎ，放在介质溶液中浸泡２４ｈ，计算其膨胀率。膨胀率一（土样增加高度／土样　原始高度）Ｎ　１００　。试验结果见图２。可见泡沫钻井液防膨性比清水要强得多。　２．５悬浮能力　将不同粒径的石灰石颗粒放人该泡沫钻井液中，结果发现泡沫钻井液具有很强的悬浮能力，甚至于　粒径为ｌｃｍ的石灰石颗粒也能很好地悬浮住。这种优异的悬浮能力与该泡沫钻井液具有高的动塑比有　关。该泡沫钻井液的这种特性在水平井钻井中也是非常重要的。　石油天然气学报（江汉石油学院学报）　２（）１１年９月　１４０　１２。《１００　萎　：　０　Ｏ　５　】０　ｌ５　２０　２５　３Ｏ　测试时间／ｈ　图２泡沫钻井液和清水的膨胀曲线　２．６　封堵能力　利用无渗透仪评价了该泡沫钻井液与其基液对２Ｏ～４０目砂床的封堵能力。在０．７ＭＰａ、３０ｒａｉｎ下，　该泡沫钻井液侵入砂床１～２ｃｍ，而其基液（配方与泡沫钻井液一样，只是未发泡）几乎全部侵入砂床。　这说明该泡沫钻井液封堵能力非常强，对防漏堵漏比较有利。其原因主要是泡沫弯曲界面收缩产生的附　加阻力比较大　。　３结　论　１）针对裂缝型油藏，优选出了可循环微泡沫钻井液处理剂及体系配方。　２）该泡沫钻井液具有较好的稳定性，抗盐能力强，封堵性和悬浮性好。　３）压力和温度是该泡沫钻井液井下密度主要影响因素，且压力影响程度更大。　［参考文献］　［１ｌ汪绪刚，程存志，王印玺，等．伊朗特低压、高含硫老油气田的钻完井技术［Ｊ］．天然气工业，２００９，２９（９）：５７～５９．　［２］程存志，罗淮东，董大康，等．伊朗ＭＩＳ油田高含硫裂缝性超低压油层钻井液技术［Ｊ］　钻井液与完井液，２００９，２６（５）：３２～　３５．　ｆ．　李荣，注绪刚，冯亚平，等．可循环微泡沫钻井液研究及在伊朗Ｂａｂａｌ探井的应用［Ｊ］．钻井液与完井液，２００９，２６（５）：７９、　８】．　［＿Ｉ｝】刘德胜，陈星元，陈光，等．伊朗ＴＡＢＮＡＫ气田低压裂缝性地层泡沫钻井液技术［Ｊ］．钻井液与完井液，２００３，２０（３）：卜～３．　＿＿陈大钧，陈馥．油气田应用化学［Ｍ］．北京：石油工业出版社，２００６．　Ｌ６］张中宝，李彦岭，王贵，等．高温高压水基微泡沫钻井液静密度研究［Ｊ］．石油钻探技术，２００８，３６（８）：６６～６８．　［７］蒲晓林，李霜，李艳梅，等．水基微泡沫钻井液防漏堵漏原理研究［Ｊ］．天然气Ｔ业，２００５，２５（５）：４７～４　９．　［编辑］　苏开科