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1、正电性钻井液完井液体系研 究 与 应 用汇报人：于培志,2003年11月,中国石化石油勘探开发研究院,一、前言 二、钻井液电性的转化 三、正电性钻井液配方研究四、现场实验五、结论,主要汇报内容,1.目前，常用的钻井液体系主要是 胶体粒子带负电胶体体系；2.目前常用钻井液体系存在井壁稳定和钻井液体系稳定之间的矛盾；3.钻井液体系电性是影响井壁稳定和钻井液体系稳定的根本原因；4.正电性钻井液的基本概念。,一、前言（钻井液胶体稳定性特征）,4.正电性钻井液的基本概念,所谓正电性钻井液是在正电动电位条件下分散的胶体体系。正电性钻井液体系研究属于世界前沿科学技术，是今后钻井液完井液技术发展的方向。,1、
2、钻井液电性的测定方法（1）电泳仪测定测定（2）Zeta电位仪测定 钻井液电性高低的方法，是将被测试的钻井液用蒸馏水冲稀，用电泳仪测定这种冲稀分散体系中小聚集体的电泳，进而计算出钻井液体系的电位；或用Zeta电位仪直接测定出体系的电位。,二、钻井液电性的转化,中石化石油勘探开究院,（1）无机正电胶MMH的处理 正电胶与粘土颗粒所形成的复合体对铝离子有特性的吸附作用，也就是说，正电胶与粘土颗粒所形成的复合体能与Al3+结合而任意改变体系的电性。在正电性钻井液体系中，随Al3+浓度的增加，电位升高，粘度和滤失量全部降低，实验结果见表1。,2、钻井液实现正电的几种方法,中石化石油勘探开究院,（1）无机
3、正电胶MMH的处理,表1 AlCl3对正电胶钻井液性能的影响,中石化石油勘探开究院,（1）无机正电胶MMH的处理,用MMH配制正电性钻井液体系的方法：用MMH胶液为主剂，直接配制无固相正电钻井液体系；采用劣质粘土、MMH配浆，在地层不含大量蒙皂石的前提下，即可保证钻井液体系的正电性；采用钠膨润土、非离子聚合物、MMH配浆，同时加入具有特性吸附的高价阳离子，可使钻井液体系转化为正电体系。,中石化石油勘探开究院,（2）有机正电胶BPS的处理,以钙膨润土、BPS有机黑色正电胶等为主剂配制出的正电钻井液体系，通过静电引力使阳离子基团牢固地吸附在粘土颗粒表面的晶层间，改变粘土颗粒表面电荷性质，从而实现正
4、电性转化，转化过程与MMH相似。,中石化石油勘探开究院,（3）电解质的处理,图1电解质对粘土颗粒电位的影响,在钻井液中加入电解质，扩散双电层受到压缩，双电层厚度变薄，电位随之发生变化，引起钻井液电性反转（见图1）。,中石化石油勘探开究院,（4）有机阳离子型聚合物的处理,在有机阳离子型聚合物浓度超过临界胶束浓度时，在粘土颗粒表面形成多层吸附之后，体系可转变为正电体系。,中石化石油勘探开究院,（5）非离子型聚合物的处理,经非离子型聚合物的预处理之后，再添加正电性处理剂，可转变为正电体系。常用的非离子型聚合物有聚乙烯醇（PVA）、聚乙醇、HEC等。,中石化石油勘探开究院,三、正电性钻井液配方研究,1
5、钻井液处理剂的电性评价,中石化石油勘探开究院,三、正电性钻井液配方研究,1钻井液处理剂的电性评价,中石化石油勘探开究院,2、正电性处理剂对钻井液电性的影响,BPS黑色正电胶加量对钠膨润土浆、钙膨润土浆、配浆剂浆电性的影响见表3，4，5。,表3 BPS加量对钠膨润土浆性能的影响,中石化石油勘探开究院,2、正电性处理剂对钻井液电性的影响,表4 BPS加量对钙膨润土浆电性的影响,中石化石油勘探开究院,2、正电性处理剂对钻井液电性的影响,表5 BPS加量对配浆剂电性的影响,中石化石油勘探开究院,3正电性钻井液处理剂,配套完善的正电性钻井液体系应包括以下材料：（1）正电性钻井液配浆剂（增粘剂）；（2）阳
6、离子型降滤失剂；（3）阳离子润滑防塌剂；（4）正电性增强剂；（5）阳离子聚合物；（6）加重剂。,中石化石油勘探开究院,3正电性钻井液处理剂,正电性钻井液与常规钻井液除带电性差异外，处理方法也有较大差别，前者不用降粘剂（粘土不分散），施工中钻井液粘度不升高，而后者，由于粘土的分散，钻井液粘度升高，须要加入大量降粘剂和水。在正电性钻井液中，一般选用重晶石为加重剂；一般选用AlCl3或FeCl3为正电性增强剂；阳离子处理剂一般选用阳离子聚丙烯酰胺、正电胶MMH、BPS黑色正电胶等。,中石化石油勘探开究院,4、正电性钻井液配方的优选,表6 正电性钻井液完井液体系的基本组成,中石化石油勘探开究院,4、正
7、电性钻井液配方的优选,表7 正电性钻井液体系性能,中石化石油勘探开究院,4、正电性钻井液配方的优选,（1）抗钻屑污染试验,表8 正电性钻井液抗泥页岩污染试验,中石化石油勘探开究院,4、正电性钻井液配方的优选,（2）抗NaCI污染试验,表9 正电性钻井液抗NaCI污染试验,中石化石油勘探开究院,4、正电性钻井液配方的优选,（3）抗CaCI2污染试验,表10正电性钻井液抗CaCI2污染试验,中石化石油勘探开究院,4、正电性钻井液配方的优选,（4）抗高温试验,表11正电性钻井液抗温试验,中石化石油勘探开究院,4、正电性钻井液配方的优选,（5）不同钻井液体系电位测试：,表12钻井液体系电位测试,中石化
8、石油勘探开究院,4、正电性钻井液配方的优选,（6）正电性钻井液抗钙土污染实验,表9正电性钻井液抗钙土污染实验,中石化石油勘探开究院,4、正电性钻井液配方的优选,（7）渗透率恢复值评价试验,使用正电性钻井液完井液渗透率恢复值为79.4%，正电胶钻井液的岩心渗透率恢复值为77.6%，而使用聚合物钻井液的岩心渗透率恢复值为54.9%。同时利用岩心切割方法来估计钻井液侵入深度，结果也表明正电性钻井液完井液的侵入深度较小。,正电性钻井液体系先后在纯26-35井、梁212-17井、高12-36井、草20-平19井等十六口井进行现场试验，见到较好的经济、技术效益。试验证明使用正电性钻井液体系后钻井速度快、建
9、井周期短、经济效益好、完井作业顺利、保护油气层效果好。,四、现场实验,中石化石油勘探开究院,1、正电性钻井液在纯26-35井的应用,（1）钻井施工概况 纯26-35井是济阳凹陷东营凹纯化-草桥断鼻带纯化鼻状构造纯26断块，设计井深2750米，完钻层位孔店组，开发孔店油层。,中石化石油勘探开究院,1、正电性钻井液在纯26-35井的应用,（2）主要技术难点,沙河街易塌 孔店上部软石膏层 孔店组紫红色混岩水化膨胀严重，完井电测遇阻问题。,中石化石油勘探开究院,1、正电性钻井液在纯26-35井的应用,（3）施工效果对比 井径扩大率：,中石化石油勘探开究院,1、正电性钻井液在纯26-35井的应用,（3）
10、施工效果对比,建井周期：,中石化石油勘探开究院,1、正电性钻井液在纯26-35井的应用,（3）施工效果对比,机械钻速；,中石化石油勘探开究院,2、正电性钻井液在梁212-17井的应用,（1）钻井施工概况 梁212-17井是纯梁采油厂的一口生产井，设计井深2360米，完钻层位是沙三段，油层在沙二、三段。,中石化石油勘探开究院,2、正电性钻井液在梁212-17井的应用,（2）钻井液技术措施,钻至1580米改为小循环，转化钻井液体系；加入正电性降失水剂、正电胶等转化为正电性泥浆，同时加入防塌剂，电性增强剂等；失水降至20ml，泥浆密度1.16克/cm3，粘度35s，PV10mPa.s，YP 2.5P
11、a，G 2/4Pa。随后在钻进中加大正电性降失水剂的用量，保证泥浆体系的正电性。,中石化石油勘探开究院,2、正电性钻井液在梁212-17井的应用,（3）钻井施工效果,从井内返出的岩屑来看，岩屑基本不分散，棱角分明。井径扩大率平均为5%，与同地区井相比，井径扩大率降低3倍，钻井速度提高45%，节省钻头50%。梁212-17井是该地区钻井速度最快、建井周期最短、经济效益最好、完井作业最顺利的一口试验井。,中石化石油勘探开究院,3、正电性钻井液在LG101-2井的应用,（1）钻井工程概况,塔里木油田轮古地区二开裸眼井段长，具有大段易水化分散、造浆严重的泥岩地层；钻进速度快，环空岩屑浓度高，泥浆性能不
12、易控制；进入三叠系和石炭系，存在严重易坍塌掉块的泥页岩层段；井底温度高，对钻井液的各项性能提出了很高的要求。,中石化石油勘探开究院,3、正电性钻井液在LG101-2井的应用,（2）钻井施工效果,该井仅用25天顺利钻进至5435.26m,创该地区钻井速度新记录。6月21日至23日进行常规及放射性测井，电测顺利。6月24日至25日，177.8mm套管顺利下至5434.19米，开泵、固井顺利。,中石化石油勘探开究院,四、结论及认识,1、常用处理剂大部分不能应用于正电性钻井液体系；改性后的正电性处理剂可配制出呈正电性的钻井液体系；2、正电性钻井液不仅具有良好的流变性，体系的API滤失量也能够控制，固相含量低，流变性可以通过增粘剂、流型调节剂进行调节；3、具有较强的抗温稳定性，可以抗到150，且钻井液性能稳定；,中石化石油勘探开究院,四、结论及认识,4、具有较强的抗盐、抗钙、抗土污染能力；5、具有较强的页岩抑制性，能有效的防止井壁坍塌、掉块等井壁失稳现象的发生；6、具有较高的渗透率恢复值和页岩回收率，油气层保护效果好，初产量提高20%以上；7、正电性钻井液各项性能完全满足钻井施工要求，能有效提高钻井速度。,汇报到此结束 谢 谢,中国石化石油勘探开发研究院,
