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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