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第2章 聚合物钻井液.pdf

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第二章 聚合物钻井液 主要内容 2-1 概述 2-2 不分散低固相聚合物钻井液 2-3 在聚合物钻井液中常用的处理剂 2-4 聚合物钻井液的理论基础 2-5 两性离子聚合物钻井液 2-6 阳离子聚合物钻井液 2-1 概述 60年代以来,大家认识到钻井液中固相含量是影响钻速 和成本的主要因素,因而近代在钻井液中引入了高聚物絮凝 剂,便于地面上清除固相,使钻井效果得到了很好的提高, 提高了钻速、节省了成本。 一、聚合物钻井液的定义: 广义上地讲,凡是使用线型水溶性聚合物作处理剂 的钻井液体系都可成为聚合物钻井液。 二、聚合物钻井液的分类: 1、按照活性固相含量高低分: 清水或盐水、油水乳状液、低固相聚合物钻井液(包括加重和非 加重低固相聚合物钻井液)。 2、按照聚合物品种分: 单一丙烯酰胺聚合物钻井液、多种大分子金属盐复合聚合物钻井 液、阳离子聚合物钻井液、两性离子聚合物钻井液。 3、从使用角度分: 聚合物快速钻井液、聚合物防塌钻井液、保护油气层的钻井完 井液、聚合物深井钻井液等。 三、聚合物钻井液的应用 1966年,泛美石油公司在加拿大西部油田首次系统 地使用了这种不分散低固相聚合物钻井液,大幅度提高 了钻速。 60年代前期,每台钻机一年能打2万米。60年代后 期,每台钻机一年能打3万米。 在我国,73年首先在胜利油田使用,使钻速得到很大 的提高。目前,我国在各种聚合物钻井液体系的基础研究、 新产品开发和推广应用方面,已接近或达到世界先进水平。 四、不分散低固相聚合物钻井液的特点 不分散低固相聚合物钻井液包括两个要求: “不分散”:指钻井液中包含的各种固相粒子的粒度分 布,一直保持在所需的范围内,不再进一步分散;钻井液 对新钻出岩屑的进一步分散起抑制作用。 低固相”:指钻井液中低密度活性固相的含量较抵(主要 指膨润土)。 不分散是为了尽量减少小于一微米颗粒的含量,提高钻 速。低固相则是要求包被所有的钻屑,阻止其分散变细,利 于地面清除。 五、聚合物钻井液的优点 1、无用固相少,钻井液密度低,压差小; 2、岩屑较粗,固相体积含量较小; 3、由于聚合物的增效作用,使膨润土造浆率高,因而膨润土可 以很低,亚微米颗粒含量少; 4、剪切稀释特性好,钻头水眼处的粘度低; 5、具有较强的携砂能力,有利于井眼清洁; 6、由于聚合物的抑制和包被作用,可以保持较好的井眼稳定性; 7、能减少油气层损害,有利于保护生产层。 8、能抗高温。 六、聚合物钻井液的缺点 1、钻速快时,固相不能及时清除; 2、配制容易,维护困难; 3、在大多数情况下,固控设备不能配套; 4、受聚合物特性限制,抗温能力有限; 5、静切力大,电测困难; 6、静滤失量与滤饼质量之间难以兼顾,滤饼虚; 7、在造浆地层,不易真正实现低固相。 所以,在国外聚合物钻井液只占20%,一般情况下, 对于软地层(即:V钻22.86m/h 的地层),因为岩屑多,不 宜使用聚合物钻井液。 七、聚合物钻井液的发展概况 A、国外发展概况 58年首次合成PAM,使钻速得到提高,但PAM对膨润土也絮 凝,人们称这种钻井液为 “无法控制的低固相钻井液”。 60年代以后,人们对PAM进行了深入的研究,制成水解PAM 和醋酸乙烯脂与马来酸酐的共聚物(VAMA),使聚合物钻井液的 性能得到很好的改善。 在加拿大、美国等地钻井,使钻速得到了很大的提高, 并节省了成本。 七、聚合物钻井液的发展概况 B、国内发展概况 1、初级使用阶段(73~78年) 1973年山东大学与胜利油田合作,首次把PHP引入到钻井 液,钻速得到了提高,成本也得到了降低。 2、大分子金属盐复配阶段(79~85年) 油科院先后研制成功了80A、PAC和143和SK三个系列共11个新 产品,解决了不配套,所达性能指标较低,不适用于深井的问题。 3、流变参数优选阶段(86~现在) 针对钻头水眼处的粘度较高、滤饼软、静切力大三大难 题,西南石油学院首先进行了探索,得到了很大的进展。
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