油基泡沫钻井液技术研究.ppt

油基泡沫钻井流体技术研究 2012年3月 主要内容 发泡剂分类 表面活性剂类发泡剂 化学发泡剂 研究最新进展 一、发泡剂分类 发泡剂的定义 是一类能使处于一定粘度范围内的液态或塑性状态的橡胶、塑料形成微孔结构的物质。它们可以是固体，液体或气体 发泡剂的分类 物理发泡剂：利用其在一定温度范围内物理状态变化而产生气孔 压缩气体(空气、CO2，N2等) 沸点低于110℃的挥发性液体，如低沸点的脂肪烃，卤代脂肪烃以及低沸点的醇、醚、酮和芳香烃等 化学发泡剂——自发泡钻井液技术 表面活性剂类发泡剂——油基泡沫钻井液技术 二、表面活性剂类发泡剂 能有效地降低气～液界面间表面张力，有效地形成稳定的气泡群的组织结构 在外力引入外来气体的情况下，产生大量泡沫 液膜间120°夹角泡沫最稳定 二、表面活性剂类发泡剂 通过表面活性剂降低液体的表面张力，而形成的泡沫 二、表面活性剂类发泡剂 必须具有活性 两亲分子，亲水基团和亲油基团 二、表面活性剂类发泡剂 研究泡沫的稳定性及抗盐、抗油、抗温等稳定性，就是研究如何保持一定条件下泡沫液膜的稳定性 二、表面活性剂类发泡剂 不同液膜结构，使泡沫流体具有不同的特性 抗盐、抗钙 抗油 抗高温 耐压（封堵性） ……… 二、表面活性剂类发泡剂 2、油基泡沫钻井流体技术——最初设想 形成条件 以柴油为基液,当油基泡沫开始形成的时候，界面能增加，表面张力升高。只有降低了油气表面张力，才能形成稳定油基泡沫 形成过程 表面活性剂分子的亲油基朝向油相，疏油基背离油相，定向于柴油液体表面，使柴油表面被一层氟碳链覆盖，达到降低柴油表面张力目的，在气液接触的表面开始形成液膜 二、表面活性剂类发泡剂 技术难点 柴油的表面张力很低，使油发泡和稳定需要降低油表面张力 在柴油中加入常规表面活性剂后，表面张力变化不大，甚至还会升高 现场常用柴油作为水基泡沫钻井流体的消泡剂 二、表面活性剂类发泡剂 结构特点 常规表面活性剂采用疏水基—亲水基，在柴油中表面定向时，疏水基作为亲油基，亲水基作为疏油基，表面能较高，不能有效降低柴油表面张力 发泡剂采用疏油基—亲油基结构，亲油基为碳氢链，疏油基为氟碳链，表面能低，有效降低柴油表面张力，形成油基泡沫液膜 二、表面活性剂类发泡剂 发泡剂分子结构设计原则 亲油基 非极性 溶解性合适 疏油基 氟碳链端基氢原子 氟碳链长度 二、表面活性剂类发泡剂 油基泡沫稳泡剂优选原则 极性相近（非极性） 内聚能密度或溶度参数相近（16-18 (J/cm3) 1/2 ） 合适的粘度（聚合物分子量范围） 二、表面活性剂类发泡剂 发泡剂合成 二、表面活性剂类发泡剂 稳泡剂优选 二、表面活性剂类发泡剂 稳泡剂评价 二、表面活性剂类发泡剂 文献调研 SPE115536 《Oil-Based Foam and Proper Underbalanced-Drilling Practices Improve Drilling Efficiency in a Deep Gulf Coast Well》———Weatherford 报导在美国的墨西哥湾应用油基泡沫流体进行欠平衡钻井，井深5568m，温度232℃，达到预期目标： 适合于水敏性地层，抗高温、 抗污染能力强； 提高钻头寿命和机械钻速； 很好的防漏堵漏能力， 良好的井眼净化； 可循环使用，节约了大量钻井成本。 二、表面活性剂类发泡剂 说明这口井使用的是雾化钻井，即以气相为连续相，液相为分散相的钻井流体 二、表面活性剂类发泡剂 SPE115536结果分析----油基泡沫钻井液开发 二、表面活性剂类发泡剂 Weatherford公司技术调研——油基发泡剂 产品 KleanFoam (recyclable) WFT FM-100 (non-recyclable)（泥页岩抑制剂） WFT F-104 (recyclable)(消泡剂) KleanFoam (recyclable) WFT DF 250 (non-recyclable)（泥页岩抑制剂） WFT Klean Defoam (recyclable) Transfoam WFT-DFS 4M Cationic PolyDadMacs - Dionic 900（泥页岩抑制剂） 二、表面活性剂类发泡剂 （1）KleanFoam System 表面活性剂与聚合物配合使用 抗油和抗盐能力 适合较广泛的pH值范围 必须与消泡剂协同使用 价格 KleanFoam——29000元/桶（55加仑） WFT F-104——12000元/桶（55加仑） 二、表面活性剂类发泡剂 现场应用实例 4 Well UB Project in Helmet ( NE B.C. ) for major oil compan