水基成膜钻井液的保护油气层技术研究

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1、第33卷第5期钻采工艺Vo1．33No．5DRILLING＆PR0DUCT10NTECHNOLOGY·93·水基成膜钻井液的保护油气层技术研究贺明敏，蒲晓林，苏俊霖，王琼，周海秋(1西南石油大学石油工程学院2中国石油集团海洋工程有限公司3中国石油钻井工程技术研究院)贺明敏等．水基成膜钻井液的保护油气层技术研究．钻采工艺，2010，33(5)：93—95摘要：文章通过分析钻井液引起储层损害的原因和钻井液一井壁界面的成膜机理及其保护油气层的原理，合成了新型纳米复合乳液成膜剂NFR一1。实验发现，含有成膜剂NFR一1的成膜钻井液体系滤失量、抑制性等性能均优于

2、未加入成膜剂的基浆；应用压力传递原理，测定出成膜钻井液体系能在岩心表面形成的半透膜效率为68．2％，岩心的渗透率恢复率为83．2％，远高于未加入成膜剂的体系所对应的岩心的39．4％，不含成膜剂的基浆侵入深度大于45mm，而成膜钻井液侵入岩心的深度减少了66％，仅为15mm，说明水基成膜钻井液对地层的伤害不大，能有效保护油气层。关键词：成膜钻井液；半透膜；成膜剂；膜效率；储层保护中图分类号：TE254文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1006—768X．2010．05．027在石油天然气钻井过程中，为了在水化膨胀性制膜之问的渗透压差，从

3、而调控水流方向J。泥页岩井段保持井壁稳定，防止缩径、卡钻等井下事通过对钻井液引起油气层损害机理和钻井液成故发生，近年来兴起了水基钻井液成膜技术。水基膜技术特点的分析可知，钻井液成膜技术可以从以成膜技术就是通过加入成膜剂，使钻井液能在井壁下几个方面保护油气层。表面形成具有半透膜性能的膜，甚至在井壁上形成(1)防止储层岩石孑L喉中的黏土矿物水化膨胀隔离膜，水基成膜钻井液与井壁泥页岩接触后能在引起的水敏效应。岩石表面形成一种具有调节、控制井筒流体与近井(2)防止水相圈闭引起的储层损害。壁地层流体系统间传质、传能作用的膜，即在井壁的(3)防止固相颗粒和高分子处

4、理剂侵人油气层外围形成保护层，阻止水及钻井液进入地层。这样引起的孔喉堵塞。能有效防止地层水化膨胀，封堵地层层理裂隙，防止(4)防止电解质侵入油气层引起的盐敏效应。地层内黏土颗粒的运移，防止井壁坍塌¨。该项技(5)防止钻井液处理剂进入油气层引起的润湿术的研究与成功应用使钻井工程中的井壁稳定技术性变化导致的储层损害。水平提高到一个新的高度，对于提高勘探开发的进(6)膜清除剂可清除形成的膜J，恢复地层原度与成功率，对于油气井工程的井下安全、井壁稳定始渗透率。与环境保护具有重要意义，但关于该技术对储层保二、成膜剂及成膜钻井液体系护效果的研究，目前开展的还不够深

5、入。的研制及评价一、钻井液一井壁界面的成膜机理首先将一定质量的改性两亲无机颗粒加入亲油及储层保护原理单体A中搅拌均匀，然后将一定质量的改性两亲无钻井液成膜就是希望能够通过在钻井液体系中机颗粒滴入一定浓度的亲水单体B、C、D的水溶液加入一种或多种成膜剂，将滤饼及井壁岩石表面的中搅拌均匀，再将两种溶液昆合搅拌均匀；将混合溶“筛子”改造成具有选择性阻挡离子通过的半透膜，液放入超声波细胞粉碎仪中，在一定功率下细乳化然后可以采用控制钻井液中的电解质活度方法来控超声一定时间；超声结束后将乳液放人恒温水浴锅收稿日期：2009—10—10；修回日期：2010—09—2

6、0基金项目：国家自然科学基金项目“基于钻井液一井壁界面的膜形成技术及膜传递过程研究”(基金编号50774065)。作者简介：贺明敏(1985一)，西南石油大学油气井工程专业在读硕士，现在中国石油钻井工程技术研究院接受联合培养，主要从事钻井液技术研究和海外钻井完井技术研究。地址：(610500)四川省成都市新都区新都大道8号西南石油大学硕08级3班，电话：15910910336，E—mail：aominIg99@163．com钻采工艺2010年9月Sep．2010·94·DRILLING＆PRODUCTIONTECHNOLOGY内，于恒定温度下反应一定时

7、间后取出，产物即为两渗透率恢复值是评价该体系是否具有储层保护性能亲性嵌段聚合物纳米复合乳液成膜剂NFR一1。的主要指标。根据欠平衡多功能钻井实验装置改装合成的成膜剂NFR一1具有无机粒子的刚性、而成的压力传递装置即可以用于测定钻井液的成膜尺寸稳定性和热稳定性与两亲性嵌段聚合物的各种效率、岩心渗透率，又可以模拟岩心污染和解除污染性能揉合在一起，既表现出两亲性嵌段聚合物的优的过程；通过对获得的数据可以进而分析出侵入深点，又具备纳米复合材料的长处。纳米复合乳液度和渗透率恢复值。的配伍性能好，热稳定性强，降滤失效果显著，在高首先选取合适的岩心样品，测定出其原始

8、渗透温下具有抗盐、抗钙污染能力。以NFR一1为主剂率，然后使钻井液在一定压差的作用下与岩心一形