第2章 聚合物钻井液.pdf

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。