有机盐钻井液技术课件.ppt

1、友情提示上课时间请勿：-请将您手机改为“震动” 避免在课室里使用手机-交谈其他事宜-随意进出教室请勿在室内吸烟上课时间欢迎：-提问题和积极回答问题-随时指出授课内容的不当之处有机盐即有机酸盐，也就是有机酸根阴离子与金属阳有机盐即有机酸盐，也就是有机酸根阴离子与金属阳离子、其它类型的阳离子所形成的盐。离子、其它类型的阳离子所形成的盐。本文所说的有机盐，本文所说的有机盐，是带杂原子取代基的有机酸根阴离子与一价金属离子（钾是带杂原子取代基的有机酸根阴离子与一价金属离子（钾离子、钠离子、铵离子、叔铵离子、季铵离子等）所形成离子、钠离子、铵离子、叔铵离子、季铵离子等）所形成的盐。的盐。 有机盐钻井液由有

2、机盐水溶性加重剂有机盐钻井液由有机盐水溶性加重剂Weigh2、Weigh3，降滤失剂降滤失剂Redu1、Redu2、提切剂、提切剂Visco1、Visco2、无荧光、无荧光仿沥青仿沥青NFA-25 、包被剂、包被剂IND10配制而成。其中，配制而成。其中，IND10是是专门用于配制低浓度有机盐专门用于配制低浓度有机盐 (15%)钻井液的处理剂。钻井液的处理剂。提切剂提切剂Visco1是硅酸盐矿物的改性产品。是硅酸盐矿物的改性产品。提切剂提切剂Visco2是含磺酸基的聚合物经微交联合成的高是含磺酸基的聚合物经微交联合成的高分子化合物。分子化合物。降滤失剂降滤失剂Redu1是含磺酸基的乙烯基单体、

3、乙烯基单是含磺酸基的乙烯基单体、乙烯基单体与纤维素等接枝共聚而成的中小分子量聚合物。体与纤维素等接枝共聚而成的中小分子量聚合物。降滤失剂降滤失剂Redu2是含磺酸基的乙烯基单体、乙烯基单是含磺酸基的乙烯基单体、乙烯基单体共聚而成的中小分子量聚合物。体共聚而成的中小分子量聚合物。包被剂包被剂IND10是乙烯基单体、含磺酸基的乙烯基单体是乙烯基单体、含磺酸基的乙烯基单体共聚而成的较高分子量的聚合物。共聚而成的较高分子量的聚合物。( (一一) )有机盐钻井液的流变性有机盐钻井液的流变性有机盐水溶性加重剂的有机酸根阴离子与单价阳离有机盐水溶性加重剂的有机酸根阴离子与单价阳离子亲水性强，在水中电离倾向大

4、，具有超高溶解度，子亲水性强，在水中电离倾向大，具有超高溶解度，Weigh2Weigh2在水中溶解度可达在水中溶解度可达9595克克/100/100克水，克水，Weigh3Weigh3在水中在水中溶解度可达溶解度可达150150克克/100/100克水。其水溶液密度较高，最高可克水。其水溶液密度较高，最高可达达1.551.55g/cmg/cm3 3, ,用这类加重剂可配成密度高达用这类加重剂可配成密度高达1.551.55g/cmg/cm3 3的的无固相钻井液及密度为无固相钻井液及密度为2.50 2.50 g/cmg/cm3 3以上的低固相超高密度以上的低固相超高密度钻井液。钻井液。 2 2、有

5、机盐溶液中电离出的大量的阳离子、有机盐溶液中电离出的大量的阳离子K K+ +、NHNH4 4+ +、NHNHx xR R4-x4-x + +（x=1x=1 4 4）可通过静电引力吸附进入粘土晶格（尤）可通过静电引力吸附进入粘土晶格（尤其是蒙脱石晶格中），抑制粘土表面水化及渗透水化膨胀；其是蒙脱石晶格中），抑制粘土表面水化及渗透水化膨胀；3 3、有机盐阴、阳离子对粘土颗粒的吸附扩散双电层具、有机盐阴、阳离子对粘土颗粒的吸附扩散双电层具有较强的压缩作用，从而较强地抑制粘土分散有较强的压缩作用，从而较强地抑制粘土分散; ;4 4、由于有机盐钻井液中含有较高浓度的电解质，使得、由于有机盐钻井液中含有较

6、高浓度的电解质，使得侵入其中的盐、钙物质难于溶解，其抗盐钙污染能力很强。侵入其中的盐、钙物质难于溶解，其抗盐钙污染能力很强。钻井液的抗温性能是由其处理剂的抗温能力决定的。有钻井液的抗温性能是由其处理剂的抗温能力决定的。有机盐钻井液在抗温方面有其独特的优点。钻井液处理剂的高机盐钻井液在抗温方面有其独特的优点。钻井液处理剂的高温失效主要是由于处理剂在高温下降解所致。该降解反应主温失效主要是由于处理剂在高温下降解所致。该降解反应主要是有机处理剂分子链在高温下氧化断链。在常规水基钻井要是有机处理剂分子链在高温下氧化断链。在常规水基钻井液中，水中溶解氧在高温下活性异常高，氧化能力较强，可液中，水中溶解氧

7、在高温下活性异常高，氧化能力较强，可使有机处理剂氧化降解。这就是大多数处使有机处理剂氧化降解。这就是大多数处理剂难以抗理剂难以抗180180以上高温的原因。有机盐钻井液中，情况就迥然不同。两种以上高温的原因。有机盐钻井液中，情况就迥然不同。两种水溶性加重剂皆含有大量的有机酸根水溶性加重剂皆含有大量的有机酸根XmRn(COO)XmRn(COO)l lq q- -阴离子，阴离子，该阴离子含有较多的还原性基团，可除掉钻井液中的溶解氧，该阴离子含有较多的还原性基团，可除掉钻井液中的溶解氧，使得在常规水中可降解的处理剂不发生降解反应，有效地保使得在常规水中可降解的处理剂不发生降解反应，有效地保护了各种处

8、理剂，使其可在超高温度（护了各种处理剂，使其可在超高温度（200200）下稳定发挥）下稳定发挥作用。作用。 有机盐钻井液处理剂中，有机酸根阴离子只有少量用于有机盐钻井液处理剂中，有机酸根阴离子只有少量用于除去溶解氧，其它在高温下分子结构不发生任何变化，就是除去溶解氧，其它在高温下分子结构不发生任何变化，就是用于除去溶解氧的这极小量的有机酸根，也变成分子量稍小用于除去溶解氧的这极小量的有机酸根，也变成分子量稍小的有机酸根，对钻井液性能无影响。的有机酸根，对钻井液性能无影响。 有机盐钻井液中，其它处理剂的抗温能力可分别达到有机盐钻井液中，其它处理剂的抗温能力可分别达到140140200200。(

9、(一一) )有机盐钻井液的基本性能有机盐钻井液的基本性能H H2 2O O 0.3%Na0.3%Na2 2COCO3 3 2%Redu1 2%Redu1 3%NFA-25 3%NFA-25 25%Weigh2 25%Weigh2 4%Visco14%Visco1 H H2 2O O 0.3%Na0.3%Na2 2COCO3 3 0.1%XC 0.1%XC 1%Redu1 1%Redu1 1%NPAN1%NPAN 50%Weigh2 50%Weigh2 75%Weigh3 75%Weigh3 2%NFA-25 2%NFA-25 4%Visco14%Visco1H H2 2O O 0.3%Na0.

10、3%Na2 2COCO3 3 0.1%XC 0.1%XC 1%Redu1 1%Redu1 1.5%NPAN 1.5%NPAN 150%Weigh3 150%Weigh3 2%NFA-25 2%NFA-25 4%Visco14%Visco1H H2 2O O 0.3%Na0.3%Na2 2COCO3 3 1.2%Redu1 1.2%Redu1 0.1%XC 0.1%XC 1.5%NPAN 1.5%NPAN 150%Weigh3 150%Weigh3 2%NFA-25 2%NFA-25 4%Visco1 4%Visco1 铁矿粉铁矿粉 浆浆5 5：H H2 2O O 0.3%Na0.3%Na2 2

11、COCO3 3 1%Redu1 1%Redu1 0.5%NPAN 0.5%NPAN 0.05%XC 0.05%XC 150%Weigh3 150%Weigh3 2%NFA-25 2%NFA-25 1%Visco1 1%Visco1 铁矿粉铁矿粉 浆浆6 6：H H2 2O O 0.3%Na0.3%Na2 2COCO3 3 10%10%高岭土高岭土 0.6% 0.6% Visco2 Visco2 5%Redu2 5%Redu2 100%Weigh3100%Weigh3 以上各浆的基本性能见表以上各浆的基本性能见表2。 AV AVPV PVYP YPGelGelFL FLHTHPHTHPg/cmg

12、/cm3 3mPa smPa smPa smPa sPa Pa Pa/ Pa Pa/ PamL mL mL mL浆 1 浆 11.181.189 945.545.531 3113.513.52.5/3.02.5/3.03.23.215.415.4浆 2 浆 21.451.459 932.532.525 257.57.51.0/3.01.0/3.01.51.514 14浆 3 浆 31.551.559 940 4031 319 91.0/1.51.0/1.50.80.812 12浆 4 浆 42.462.469 91181181091099 92.0/6.02.0/6.01 118 18浆 5

13、浆 52.62.69 912412410910915 152.0/5.02.0/5.01 116 16浆 6 浆 61.461.469 950.550.536 3614 141.0/2.51.0/2.50.50.513 13配方配方pH pH 注：高温高压滤失量的实验条件：注：高温高压滤失量的实验条件：150,3.5MPa150,3.5MPa可见有机盐钻井液基本性能良好，可较好地满足钻井可见有机盐钻井液基本性能良好，可较好地满足钻井工程需要。工程需要。( (二二) )有机盐钻井液的抗温性能有机盐钻井液的抗温性能浆浆1 1浆浆5 5在在150150热滚热滚1616小时后性能见表小时后性能见表3

14、3。AVAVPVPVYPYPGelGelFLFLFLFLHTHPHTHPg/cmg/cm3 3mPasmPasmPasmPasPaPa Pa/ Pa Pa/ PamLmLmLmL浆1 浆11.181.189 94949262623232.0/2.52.0/2.54 41818浆2 浆21.451.459 9353526269 91.0/2.51.0/2.52 21616浆3 浆31.551.559 932.532.525257.57.51.0/1.51.0/1.51.21.21313浆4 浆42.462.469 91211211141147 71.5/2.01.5/2.00.80.81717浆

15、5 浆52.62.69 996.596.5636313.513.51.0/4.51.0/4.51 118.518.5配方配方pHpH AV AVPV PVYP YPGelGelFL FLFL FLHTHPHTHPg/cmg/cm3 3mPa smPa smPa smPa sPa Pa Pa/ Pa Pa/ PamL mLmL mL浆 6 浆 61.461.469 940.540.521 218 81.0/1.51.0/1.51 118.518.5配方配方pH pH注：高温高压滤失量的实验条件：注：高温高压滤失量的实验条件：200、3.5MPa。这些数据验证了有机盐钻井液优良的抗温性能（可这些数

16、据验证了有机盐钻井液优良的抗温性能（可抗抗200高温）。高温）。( (三三) )有机盐钻井液的抗膨润土污染性能有机盐钻井液的抗膨润土污染性能 表表2 2中浆中浆2 2、浆、浆4 4、浆、浆5 5加入加入5%5%夏子街土，夏子街土，150150热滚热滚1616小时后性能见表小时后性能见表5 5。 表表5 5 浆浆2 2、浆、浆4 4、浆、浆5 5加入加入5%5%夏子街土、夏子街土、150150热滚热滚1616小时后性能数据小时后性能数据 AVAVPVPVYPYPGelGelFLFLFLFLHTHPHTHPg/cmg/cm3 3mPa smPa smPa smPa sPaPaPa/ PaPa/ P

17、amLmLmLmL浆 2 浆 21.461.469 9343426268 81.0/3.01.0/3.01 11515浆 4 浆 42.462.469 912212211011012122.0/6.02.0/6.00.60.61717浆 5 浆 52.62.69 913013011611614141.5/2.51.5/2.50.50.51515配方配方pHpH注：高温高压滤失量的实验条件：注：高温高压滤失量的实验条件：150150、3.5MPa3.5MPa。由上表可见有机盐钻井液抗膨润土污染能力较强。由上表可见有机盐钻井液抗膨润土污染能力较强。(四四)有机盐钻井液的抗盐污染性能有机盐钻井液的抗

18、盐污染性能表表2中浆中浆2、浆、浆4、浆、浆5各加入各加入4%NaCl、150热滚热滚16小时小时后性能见表后性能见表6表表6 浆浆2、浆、浆4、浆、浆5各加入各加入4%NaCl、150热滚热滚16小时小时后性能数据后性能数据 AV AVPV PVYP YPGelGelFL FLFL FLHTHPHTHPg/cmg/cm3 3mPa smPa smPa smPa sPa PaPa/ PaPa/ PamL mLmL mL浆 2 浆 21.461.469 932 3225 257 71.0/2.01.0/2.01.51.516 16浆 4 浆 42.462.469 91201201111119 9

19、2.0/5.02.0/5.01 116.516.5浆 5 浆 52.62.69 912812811211216 161.0/2.01.0/2.00.50.515 15配方配方pH pH(五五)有机盐钻井液的抗石膏污染性能有机盐钻井液的抗石膏污染性能表表7、浆、浆2、浆、浆4、浆、浆5各加入各加入1%CaSO4、150热滚热滚16小时后性能数据小时后性能数据 AVAVPVPVYPYPGelGelFLFLFLFLHTHPHTHPg/cmg/cm3 3mPa smPa smPa smPa sPaPaPa/ PaPa/ PamLmLmLmL浆 2 浆 21.451.459 9313125256 61.

20、0/2.51.0/2.51 11414浆 4 浆 42.462.469 912012010910911112.0/3.02.0/3.01 11717浆 5 浆 52.62.69 912112111111110102.0/4.02.0/4.00.60.614.514.5配方配方pHpH注：高温高压滤失量的实验条件：注：高温高压滤失量的实验条件：150150、3.5MPa3.5MPa。由上表可见石膏污染后，有机盐钻井液流变性及滤失由上表可见石膏污染后，有机盐钻井液流变性及滤失造壁性仍保持良好且稳定。造壁性仍保持良好且稳定。( (六六) )有机盐钻井液的钻屑回收率试验有机盐钻井液的钻屑回收率试验表表

21、2 2中浆中浆2 2、浆、浆4 4、浆、浆5 5各加入准噶尔盆地南缘西各加入准噶尔盆地南缘西4 4井安井安集海河组钻屑集海河组钻屑( (此钻屑蒙脱石含量在此钻屑蒙脱石含量在65%65%以上以上),120),120热滚热滚1616小时钻屑回收率数据见表小时钻屑回收率数据见表8 8。钻屑回收率钻屑回收率% %浆2 浆293.693.6浆4 浆49696浆5 浆595.395.3配方配方 由上表可见，有机盐钻井液抑制钻屑分散能力很强。由上表可见，有机盐钻井液抑制钻屑分散能力很强。 ( (七七) )有机盐钻井液的岩心污染对比试验有机盐钻井液的岩心污染对比试验 1 1、试验配方、试验配方 配方配方1 1

22、：有机盐钻井液：有机盐钻井液：3%3%膨润土浆膨润土浆0.15%NaOH 0.15%NaOH 1%Visco1 1%Visco1 1.5%Redu1 1.5%Redu1 2%NFA-25 2%NFA-25 3%JHG 3%JHG 30%Weigh230%Weigh2配方配方2 2：聚磺钻井液：聚磺钻井液：3%3%膨润土浆膨润土浆 0.15%NaOH 0.15%NaOH 0.3%FA367 0.3%FA367 0.5% SK-2 0.5% SK-2 2%SMP-1(2%SMP-1(胶胶) ) 2%2%磺化沥青（粉）磺化沥青（粉）2 2、实验数据见表、实验数据见表9 9井深井深污染前压污染前压力

23、力污染后压污染后压力 力K KO O 1 0 1 03 3K Kd d 1 0 1 03 3D DR Rm mmmmm三叠系三叠系4796.254796.25LN2-4-LN2-4-J2-72J2-722.9582.9582.52.50.0960.0960.1130.11318.8418.8417.3817.3892.2592.25侏罗系侏罗系4514.84514.8LN2-4-LN2-4-J2-29J2-292.8642.8642.4882.4880.0550.0550.0560.05632.1532.1530.5830.5895.1295.12三叠系三叠系4796.064796.06LN2

24、-4-LN2-4-J2-70J2-703 32.5082.5080.080.080.0940.09422.7822.7819.3919.3985.1285.12侏罗系侏罗系4513.764513.76LN2-4-LN2-4-J2-12J2-122.9382.9382.4842.4840.90.91.11.12.032.031.661.6681.7781.77% %岩心岩心长度长度岩心岩心直径直径MPaMPaMPaMPamm2 2mm2 2配 方2配 方2配方配方层位层位岩心号岩心号配 方1配 方1m m五、有机盐钻井液的现场应用五、有机盐钻井液的现场应用 57031 57031井二开段钻井液性

25、能数据见表井二开段钻井液性能数据见表1010。 FVFVPVPVYPYPGelGelFLFLg/cm3g/cm3s smPa smPa sPaPaPa/ PaPa/ PamLmL1.10 1 .311.10 1 .3135 5 535 5 510 2 610 2 62 82 80.5 1 .0/1.0 6 . 00.5 1 .0/1.0 6 . 04 94 9 由于该井密度较低，有机盐仅作为抑制剂使用，加量为由于该井密度较低，有机盐仅作为抑制剂使用，加量为10%10%25%25%，钻井液性能稳定，全井施工顺利，表明有机盐，钻井液性能稳定，全井施工顺利，表明有机盐抑制性良好。抑制性良好。 该井二

26、开转化为有机盐钻井液后，流变性好，粘切低，该井二开转化为有机盐钻井液后，流变性好，粘切低，滤失造壁性好滤失造壁性好, ,机械钻速快（比同井队同区块使用其它类机械钻速快（比同井队同区块使用其它类型钻井液的井平均机械钻速提高了型钻井液的井平均机械钻速提高了48%48%），井壁稳定，井），井壁稳定，井径规则（井径平均扩大率在径规则（井径平均扩大率在1%1%以下），完井电测一次成功。以下），完井电测一次成功。 2 2、有机盐钻井液在新疆准噶尔盆地南缘西、有机盐钻井液在新疆准噶尔盆地南缘西5 5井及东湾井及东湾1 1井的应用：井的应用： 西西5 5井和东湾井和东湾1 1井是位于新疆准噶尔盆地南缘西湖背斜

27、井是位于新疆准噶尔盆地南缘西湖背斜及东湾背斜山前构造上的两口重点预探井，钻探难度极大，及东湾背斜山前构造上的两口重点预探井，钻探难度极大，以前在此地区钻的数口井皆因安集海河组、紫泥泉子组地以前在此地区钻的数口井皆因安集海河组、紫泥泉子组地层地质情况复杂而工程报废，该地层压力系数高达层地质情况复杂而工程报废，该地层压力系数高达2.002.00以以上上, ,属超高压力系统。地层岩性矿物组成一部分以蒙脱石属超高压力系统。地层岩性矿物组成一部分以蒙脱石为主，蒙脱石含量达为主，蒙脱石含量达65%65%，易水化膨胀；一部分为伊，易水化膨胀；一部分为伊/ /蒙混蒙混层层, ,混层中蒙脱石含量最高达混层中蒙脱

28、石含量最高达94%94%，极易龟裂散塌。，极易龟裂散塌。 井段井段 FV FVPV PVYP YPGelGelFL FLHTHPHTHPm mg/cmg/cm3 3s smPa smPa sPa PaPa/ PaPa/ PamL mLmL mL3925 5 2003925 5 2001.80 2 .151.80 2 .1550 1 8050 1 8055 1 2355 1 234.0 3 3.04.0 3 3.01.0 9 .0/2.0 2 61.0 9 .0/2.0 2 61.0 1 .41.0 1 .46.0 7 .26.0 7 .2井段井段 FV FVPV PVYP YPGelGelFL

29、 FLHTHPHTHPm mg/cm3g/cm3s smPa smPa sPa PaPa/ PaPa/ PamL mLmL mL200020004405.334405.331.23 1 .921.23 1 .9294 1 9694 1 9647 1 1547 1 158 2 88 2 81.5 4 .5/1.51.5 4 .5/1.510.510.51.8 1 .01.8 1 .04.4 1 .04.4 1 .04405.334405.33541954191.73 1 .821.73 1 .8286 1 6286 1 6290 1 2290 1 2215 3 215 3 21.5 4 .0/7

30、 1 81.5 4 .0/7 1 81.2 1 .81.2 1 .84.4 1 .04.4 1 .0 西西5 5井三开有机盐聚合醇钻井液体系最高使用密度为井三开有机盐聚合醇钻井液体系最高使用密度为2.15g/cm2.15g/cm3 3，东湾，东湾1 1井有机盐聚合醇钻井液最高使用密度为井有机盐聚合醇钻井液最高使用密度为1.92g/cm1.92g/cm3 3，有机盐无固相基浆密度达到，有机盐无固相基浆密度达到1.421.421.45 g/cm1.45 g/cm3 3，相对其它钻井液体系，固相含量降低了相对其它钻井液体系，固相含量降低了13.0%13.0% 14.0%14.0%（体（体积比），流变

31、性很好。有机盐作为加重抑制剂，抑制性极积比），流变性很好。有机盐作为加重抑制剂，抑制性极强，有效抑制了安集海河组地层造浆。有机盐聚合醇钻井强，有效抑制了安集海河组地层造浆。有机盐聚合醇钻井液体系为西液体系为西5 5井及东湾井及东湾1 1井的优质快速钻井提供了安全井眼井的优质快速钻井提供了安全井眼环境。环境。 西西5 5井及东湾井及东湾1 1井井底温度为井井底温度为130130，钻井液表现出各，钻井液表现出各种性能的高温稳定性。种性能的高温稳定性。完钻完钻井深井深完钻完钻钻机月速钻机月速生产时率生产时率机械钻速机械钻速m层位层位m/台月台月%m/h1西西33907安集海安集海6.956690.6

32、42.022独南独南14257安集海安集海14.7228985.321.133安安43410紫泥泉子紫泥泉子29.0521445.811.624呼呼24634东沟组东沟组18.7224762.411.235呼呼0013810紫泥泉子紫泥泉子9.9538391.552.026呼呼0023800紫泥泉子紫泥泉子10.6835691.661.177西西44588安集海安集海17.626165.881.228独深独深13135安集海安集海17.9117571.511.229西西55200东沟组东沟组9.27560.9578.072.8710东湾东湾15419东沟组东沟组8.79616.586.542.22序号序号井号井号钻井周期钻井周期台月台月 以上两口井使用有机盐聚合醇钻井液施工井段井以上两口井使用有机盐聚合醇钻井液施工井段井壁稳定、井径规则。西壁稳定、井径规则。西5 5井有机盐钻井液施工井段平均井井有机盐钻井液施工井段平均井径扩大率为径扩大率为2.21%2.21%，东湾，东湾1 1井有机盐钻井液施工井段平均井井有机盐钻井液施工井段平均井径扩大率为径扩大率为1.85%1.85%，测井数次均一次成功。，测井数次均一次成功。