[doc格式] 油基钻井液井筒清洗技术室内研究

[doc格式] 油基钻井液井筒清洗技术室内研究 油基钻井液井筒清洗技术室内研究 第28卷第4期 海洋石油 0FFSH0RE0IL?73? 文章编号:1008—2336(2008)04—0073—04 油基钻井液井简清洗技术室内研究 王荐,一,岳前升,吴彬,舒福昌,向兴金 (1.荆州市汉科新技术研究所,湖北荆州434000;2.长江大学石油工程学院,湖北荆州434023) 摘要:油基钻井液在解决南海涠洲12—1油田易垮塌硬脆性泥岩的剥落掉块以及提高钻速,减少井下复杂情况等方面 具有较好的应用效果.但是在固井作业完成后,含有钻屑的油基钻井液会牢牢粘附在套管内壁,射孔作业时这些污物将 直接影响油井的储层保护效果.因此,室内研制了油基钻井液井筒清洗装置,并开发出针对性的清洗液,该清洗液不仅 能对套管内壁上的油膜产生较强的渗透清洗力,并且能防止洗掉的油污造成二次污染,具有较理想的清洗效果,清洗率 达90%以上,有效的保护了储层. 关键词:清洗液;套管内壁;储层保护;油基钻井液 中图分类号:TE252文献标识码:A Labstudyoncleaningoilbaseddrillingfluidinborehole WangJian,一,YueQiansheng,WuBin,ShuFuchang,XiangXingjin (1.JingzhouHANCNew-TechResearchInstitute,Jingzhou434000; 2.CollegeofPetroleumEngineering,YangtzeUniversity,Jingzhou434023) 1OilfieldintheSout Abstract:OilbaseddrillingfluidappliedtoWeizhou12— hChinaSeacouldsolvethe collapseofthehardandbrittleshale,increasedrillingrateandreduceboreholeproblems.However,oil baseddrillingfluidcontainingcuttingswillfirmlyadheretothecasingwallaftercementingoperations,and willdirectlyaffecttheoilreservoirprotectioninperforatingoperations.Therefore,cleanoutsystemaswell ascleaningfluidhasbeendevelopedinindoorexperiment,whichcouldnotonlycleanouttheoilfilmonthe casingwall,butalsopreventthesecondarypollutionbyoilfleckedfluid.It’Sprovedthesystemcould effectivelyprotectreservoirsandthecleaningratioisover90%. Keywords:cleaningfluid;casingwall;reservoirprotection;oilbaseddrillingfluid 为解决涠12—1N油田硬脆性泥岩的垮塌问 题,在81/2井眼采用油基钻井液钻进…,固井作 业结束后,井筒内仍充满油基钻井液,由于油包水 钻井液在套管壁上粘附着一层油浆,油膜,随时间 推移,这些含有钻屑的油基钻井液会牢牢粘附在 套管内壁,若这些污物不清洗干净将直接影响射 孑L作业时的储层保护效果.因此,射孔作业前用 清洗液洗净粘附在套管内壁上的油浆,油膜及污 物,是射孔作业过程中保护好油气层的关键措施. 国外清洗液技术主要集中在固井作业前针对 井壁和套管外壁的清洗隔离液技术上,而且化学 清洗液产品已向多种类,系列化发展,如美国道威 尔公司的CW一8ES,CW一101,D607等J.而国内 油包水钻井液的清洗液品种还较为单一,可选性 差,虽然对油包水钻井液有一定的清洗效果,但存 在着一定的局限性,清洗效率等性能尚有待完善. 收稿日期:2008—07—02;改回日期:2008—07—30 作者简介:王荐(1980一),男,长江大学石油工程学院在读硕士研究生, 现主要从事钻井液方面的研究工作.E-mail:cdwangjian@163 ? 74?海洋石油2008年12月 针对涠12—1N油田固井作业后,射孔作业前 的洗井,研制出相应的油基钻井液井筒清洗装置, 并开发出针对型的清洗液,该清洗液不仅对套管 内壁上的油膜能产生较强的渗透清洗力,并且能 防止洗掉的油污造成二次污染,具有较理想的清 洗效果. 清洗液的组成及作用机理 1.1组成 清洗液主要由有机溶剂,非离子 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面活性剂, 阴离子表面活性剂,螯合剂和稳定剂及相应助剂 等组成. 1.2作用机理 1.2.1破乳作用 W12—1N油田油包水体系主要是由白油,主 乳化剂,辅乳化剂,润湿剂,加重材料,氯化钙,氧 化钙,有机土及钻屑等组成的钻井液体系,其中主 乳化剂是使整个钻井液体系实现油包水(W/O) 乳化体系的主剂,它是亲油性物质.清洗液中的 表面活性剂分子可与主乳化剂分子的非极性基团 结合,削弱它的亲油性,使主,辅乳化剂由亲油转 变为亲水状态,产生破乳作用,使油包水体系解 体,油水发生分离. 1.2.2逆乳化增溶作用 清洗液中的表面活性剂分子具有双亲结构性 质,亲油基主要由长链烃基(如直链烷基,硅氧烷 基等)组成,亲水基主要由羧基,磺酸基,羟基等组 成.其中亲油基团可对油浆中的”油”相分子产生 分子间力和亲和力,因而亲油基(非极性基团)伸 向油相,形成定向吸附并排列于表面,”包裹”着油 相卷缩形成乳状胶束,同时表面活性剂的另一端 亲水基(极性基团)伸向水相,把胶束”拉”入水中, 从而产生润湿,逆乳化亲水增溶作用,形成水包油 状胶束,分散悬浮于清洗液中. 1.2.3渗透作用 清洗液中的有机溶剂也具有既可与水亲合, 又能与油相容的能力.与表面活性剂相比,它只 是分子链较短,分子量较小(如酮类,醛类或醇类 等).在水介质中它迅速与”油”的烃链分子形成 分子间力,降低界面张力,对界面上的油膜形成非 常强的渗透力,配合表面活性剂的乳化增溶作用, 可很大程度地加快套管壁上油浆,油膜的溶解分 离速率. 1.2.4螯合作用 清洗液中的螯合剂分子可与油包水钻井液中 的Ca2,Mg,Fe0等金属离子形成配位键,产 生螯合作用,生成稳定的,溶于水的或胶状悬浮状 态的二元或多元络合物,把金属离子”束缚”住,避 免金属离子与表面活性剂反应而降低表面活性剂 活性,使其产生沉淀等.另外,螯合剂还具有协同 增效,辅助清洗的功能. 总之,清洗液对油包水钻井液具有强力渗透, 增溶,乳化和螯合的复合效果,能在短时间内迅速 有效地将附着在套管壁上的油浆,油膜洗净,使井 壁及套管壁从”油湿”变成”水湿”状态,有利于为 射孔作业创造一个清洁的环境. 2室内试验 2.1油基钻井液清洗仪 清洗仪由井筒模拟装置,耐腐蚀泵,加热装 置,流速调节阀,控制面板及相应管汇等组成(图 1). 打开进口阀门,将配好的油基钻井液吸进实 验腔——套管模拟装置,并加热至70,80?,在 该条件下老化48h,使油基钻井液附着在管内壁 形成一层油污染物;关闭进口阀门,打开出口阀 门,放出油基钻井液,并称量附有油污的套管模拟 装置的重量;打开进1:3阀门,将清洗液吸进实验腔 —— 套管模拟装置,并加热至70,80?,调节流 量阀门,使清洗液通过套管模拟装置的线速度达 到0.8,1.0m/s,并在不同清洗时间下取出套管 模拟装置,此装置为可拆卸的,由两半圆筒组成, 观察实验现象并称重. 2.2清洗率的计算和试验方法 清洗率是评价清洗液清洗效率的一个定量指 标.试验方法如下:把模拟套管的装置(W原)在 油包水钻井液中浸泡12h;提出,放置在烘箱中于 80?下老化24h后称重(w总);然后把装置放入 清洗试验装置中,用清洗液以一定速率(0.8,1.0 m/s)清洗一定时间后再称重(w冲);最后按如下 公式计算清洗率. 第28卷第4期王荐,等.油基钻井液井筒清洗技术室内研究?75? 图1清洗仪外观及组成 Fig.1Appearanceandcompositionofcleanoutsystem 清洗率=[w总一W冲]/[w总一w原]×100% 2.3清洗实验条件 (1)流速:清洗液流经套管内壁流速0.8, 1.0m/s;(2)温度:70,80?;(3)清洗液使用浓 度:先按清洗液配方配制浓度清洗5rain,然后将 清洗液稀释至原浓度的1/10后再清洗. 2.4清洗液配方的确定 油包水钻井液中的主乳化剂本身难溶于水, 但与其它亲水性强的表面活性剂结合后,却具有 良好的乳化力和亲水力.因此确立清洗液的主剂 为表面活性剂,并且它的亲水,亲油性均可调整. 油包水钻井液中含大量的二价金属离子(如Ca2 等),它们不仅会削弱表面活性剂的作用,而且会 导致清洗液与油包水钻井液混溶后产生絮凝,沉 淀,增稠等现象.对此优选出螯合剂作为清洗液 的辅剂.为了增加清洗液对界面油浆的快速渗透 性,选用了复合有机溶剂.通过大量实验优选出 清洗液配方为: 南海海水+0.5%NaOH+5.0%HWA+ 1.5%HPI’+1.5%HYQ 其中:HwA为清洗剂,HPT为渗透剂,HYQ 为清洗助剂. 2.5推荐的清洗程序 清洗条件和程序:(1)清洗液流速0.8,1.0 m/s;(2)先按上述配方配制清洗液,并清洗4,5 min;(3)然后将清洗液稀释至原浓度的1/10,再 清洗. 大量实验表明,2h后,清洗率可达95%以 上. 3实验结果及分析 本次实验采用数码相机直接拍摄作定性实验 现象描述,以清洗率来定量计算清洗效果,并与直 接用海水作清洗液进行了对比. 3.1直接用海水清洗 实验程序同上,实验结果见表1. 表1海水的清洗效果 Tab.1Thecleansingeffectofseawater 清洗时间/110.51.01.52.03.O 清洗率,%03.54.05.05.0 从表1可以看出,直接用海水清洗油基钻井 液,其效果较差,基本上没有什么效果.这主要是 因为油基钻井液成份绝大多数属亲油性,由于油 水互不相溶,所以清洗效果较差. 3.2用设计清洗液清洗 实验程序同上,实验结果见表2. 表2数据表明使用油基钻井液清洗液清洗后 的清洗率在1.5h后达到90%以上,说明清洗液 对油基钻井液所形成的污垢具有较好的清洗作 用. ? 76?海洋石油2008年12月 表2设计清洗液的清洗效果 Tab.2Cleaningeffectofdesignedcleaningfluid 清洗时间/11O.51.O1.52.03.0 清洗率,%45.780.090.596.O98.0 3.3增加油基钻井液附着力再用设计清洗液清 洗 为考察所设计的清洗液的最大清洗能力,进 一 步增加了油基泥浆的清洗难度,将油基泥浆的 稠度大大提高(通过增加提切剂和固相含量),直 至呈黄油状,将其涂抹至圆筒内壁,并在一定温度 下老化.清洗方法不变,实验结果见表3. 表3设计清洗液的清洗效果 Tab.3Cleaningef~etofdesignedcleaningfluid 清洗时间,h0.51.01.52.03.0 清洗率,%16.550.082.590.095.0 实验结果表明,在增加油基泥浆清洗难度的 情况下,所设计的清洗液仍具有较好的清洗能力, 2h的清洗率仍达到90%. 4现场应用 油基钻井液清洗技术在南海涠12—1N油田 一 期开发中得到了广泛的应用,较好地解决了油 基钻井液在井筒内的残余问题,清洗率在90%以 上,满足钻完井工程作业要求,具有较好的储层保 护效果,各井产能均达到或大于ODP要求. 5小结 (1)设计开发了适合于模拟清洗油基钻井液 污垢的清洗仪,该仪器能够较好的评价清洗液的 清洗效率. (2)通过大量实验,优选出适合涠l2—1N油 田油基泥浆井筒清洗液配方:南海海水+0.5% NaOH十5.0%HWA+1.5%HPT+1.5%HYQ. (3)清洗液具有较好的清洗效果,清洗率在 90%以上.为保证清洗效果,清洗时间应不低于 2h. (4)油基钻井液清洗液在南海涠12—1N油田 应用中取得了较好的应用效果. 参考文献: [1]岳前升,李玉光,何保生,等.涠洲12—1N油田硬脆性泥页岩 研究及钻井液技术对策[J].中国海上油气,2005,17(1):44, 47. [2]姚晓,冯玉军.水泥浆化学冲洗液和隔离液的研究进展[J].精 细石油化工,1994,20(3):14—17. [3]康万利.表面活性剂在油田的应用[M].北京:化学工业出版 社.2004:36—41. 我国首艘天然气水合物综合调查船在武汉下水 日前,我国首艘自行研制的天然气水合物综合调查船”海洋六号”在湖北省武汉市武昌造船厂建成 下水.据悉,该船是具有综合导航系统,电力推进系统,动力定位系统等先进设备的远洋综合调查船,它 的建造将填补国内空白. 据介绍,这艘为广州海洋地质调查局建造的天然气水合物综合调查船,是一艘以海底天然气水合物 资源调查为主,兼顾海洋地质,海洋矿产资源调查,地震地球物理调查,水文调查的集多学科,多技术手 段为一体的远洋调查船,并可以此开展广泛的国际合作. 该船总长106m,型宽17.4m,型深8.3m,设计吃水5.5m,设计排水量4600t,最大排水量5287 t,试航速度17节,自持力60d,续航力15000海里. 李晓兰摘编自《中国海洋报}2008年10月10日