保護(hù)油氣層的鉆井液完井液技術(shù)

關(guān)于保護(hù)油氣層的鉆井液完井液技術(shù)第一頁，共七十頁，2022年，8月28日第六章保護(hù)油氣層的鉆井完井液技術(shù)

第一節(jié)保護(hù)油氣層的水基鉆井液第二節(jié)

保護(hù)油氣層的油基鉆井液第三節(jié)

保護(hù)油氣層的氣基鉆井液第四節(jié)新型雙保（油保、環(huán)保）鉆井液體系第二頁，共七十頁，2022年，8月28日第一節(jié)保護(hù)油氣層的水基鉆井液

1.無固相清潔鹽水鉆井液2.水包油鉆井液

3.無膨潤土?xí)憾滦途酆衔镢@井液4.低膨潤土?xí)憾滦途酆衔镢@井液5.改性鉆井液6.屏蔽暫堵鉆井液第三頁，共七十頁，2022年，8月28日1.無固相清潔鹽水鉆井液特點(diǎn)：該類鉆井液不含膨潤土及其它任何固相，流變參數(shù)和濾失量通過添加對油氣層無損害的聚合物來進(jìn)行控制，密度通過加入不同類型和數(shù)量的可溶性無機(jī)鹽進(jìn)行調(diào)節(jié)。

無機(jī)鹽：NaCl、CaCl2、KCl、NaBr、KBr、CaBr2和ZnBr2等。防腐：加入適量緩蝕劑。第四頁，共七十頁，2022年，8月28日各類鹽水基液所能達(dá)到的最大密度

鹽水基液21℃時飽和溶液密度/g·cm-3NaCl1.18KCl1.17NaBr1.39CaCl21.40KBr1.20NaCl/CaCl21.32CaBr21.81CaCl2/CaBr21.80

CaCl2/CaBr2/ZnBr22.30第五頁，共七十頁，2022年，8月28日無固相清潔鹽水鉆井液類型（1）NaCl鹽水體系

（2）KCl鹽水體系

（3）CaCl2鹽水體系

（4）CaCl2-CaBr2混合鹽水體系

（5）CaBr2-ZnBr2與CaCl2-CaBr2-ZnBr2

混合鹽水體系第六頁，共七十頁，2022年，8月28日（1）NaCl鹽水體系

特點(diǎn)：NaCl的來源最廣，成本最低。其溶液的最大密度可達(dá)1.18g/cm3左右。

常用的添加劑：HEC（羥乙基纖維素）和XC生物聚合物。pH值控制劑：NaOH或石灰，若遇到地層中的H2S，需提高pH值至11.0左右。第七頁，共七十頁，2022年，8月28日（2）KCl鹽水體系

特點(diǎn)：由于K+對粘土晶格的固定作用，KCl鹽水液被認(rèn)為是對付水敏性地層最為理想的無固相清潔鹽水鉆井液體系。KCl與聚合物的復(fù)配使用使該體系對粘土水化的抑制作用更為增強(qiáng)。

常用的添加劑：HEC（羥乙基纖維素）和XC生物聚合物。不足之處：單獨(dú)使用KCl鹽水液配制成本高，且溶液密度較小。解決辦法：KCl與NaCl、CaCl2復(fù)配，組成混合鹽水體系。只要KCl濃度保持在3～7%，其抑制作用就足以得到充分的發(fā)揮。第八頁，共七十頁，2022年，8月28日（3）CaCl2鹽水體系

特點(diǎn)：CaCl2鹽水基液的最大密度可達(dá)1.39g/cm3。為降低成本，可與NaCl配合使用，所組成的混合鹽水的密度范圍為1.20～1.32g/cm3。常用的添加劑：HEC（羥乙基纖維素）和XC生物聚合物。CaCl2：極易吸水的化合物。有兩種，其純度分別為94～97%（粒狀，含水約5%）和77～80%（片狀，含水約20%）。第九頁，共七十頁，2022年，8月28日（4）CaCl2-CaBr2混合鹽水體系特點(diǎn)：鉆井液密度在1.4～1.8g/cm3范圍內(nèi)。在相同鉆壓下，使用密度為1.56g/cm3的CaCl2-CaBr2-聚合物清潔鹽水液鉆Berea砂巖的機(jī)械鉆速，是使用密度相同的常規(guī)水基和油基鉆井液的5～10倍（見圖1），對砂巖滲透率的損害程度卻比常規(guī)水基和油基鉆井液小得多。添加劑：由于CaCl2-CaBr2混合鹽水液本身具有較高的粘度（可達(dá)30～100s/qt），因此只需加入較少量的聚合物。HEC和生物聚合物的一般加量范圍均為0.29～0.72g/L。適宜pH值范圍：7.5～8.5。注意：當(dāng)混合液密度接近于1.80g/cm3時，要防止結(jié)晶的析出。第十頁，共七十頁，2022年，8月28日CaCl2-CaBr2混合鹽水體系機(jī)械鉆速第十一頁，共七十頁，2022年，8月28日CaCl2-CaBr2混合鹽水體系配制一般用密度為1.70g/cm3的CaBr2溶液作為基液。如果所需密度在1.70g/cm3以下，就用密度為1.38g/cm3的CaCl2溶液加入上述基液內(nèi)進(jìn)行調(diào)整；如果需將密度增至1.70g/cm3以上，則需加入適量的固體CaCl2，然后充分?jǐn)嚢柚敝罜aCl2完全溶解。第十二頁，共七十頁，2022年，8月28日（5）CaBr2-ZnBr2與CaCl2-CaBr2-ZnBr2

混合鹽水體系兩種混合鹽水體系的密度均可高達(dá)2.30g/cm3，專門用于某些超深井和異常高壓井。配制時應(yīng)注意溶質(zhì)組分之間的相互影響（如密度、互溶性、結(jié)晶點(diǎn)和腐蝕性等）。對于CaCl2-CaBr2-ZnBr2體系，增加CaBr2和ZnBr2的濃度可以提高密度，降低結(jié)晶點(diǎn)，然而成本也相應(yīng)增加；而增加CaCl2的濃度，則會降低密度，使結(jié)晶點(diǎn)上升，配制成本卻相應(yīng)降低。第十三頁，共七十頁，2022年，8月28日無固相清潔鹽水鉆井液優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：①可避免因固相顆粒堵塞而造成的油氣層損害；②可在一定程度上增強(qiáng)鉆井液對粘土礦物水化作用的抑制性，減輕水敏性損害；③由于無固相存在，機(jī)械鉆速可顯著提高。

缺點(diǎn)：①配制成本高、工藝較復(fù)雜，對固控要求嚴(yán)格。②對鉆具、套管腐蝕較嚴(yán)重。③易發(fā)生漏失等問題。第十四頁，共七十頁，2022年，8月28日2.水包油鉆井液實(shí)質(zhì)：水包油鉆井液是將一定量的油（通常選用柴油）分散在淡水或不同礦化度的鹽水中，形成的一種以水為連續(xù)相、油為分散相的無固相水包油乳狀液。

組分：水、油，水相增粘劑、降濾失劑和乳化劑等。密度調(diào)整：改變油水比和加入不同類型、不同濃度的可溶性無機(jī)鹽來調(diào)節(jié)，最低密度可達(dá)0.89g/cm3。濾失量和流變性能：可通過在水相或油相中加入各種與儲層相配伍的處理劑來調(diào)整。第十五頁，共七十頁，2022年，8月28日水包油鉆井液優(yōu)缺點(diǎn)特點(diǎn)：①特別適用于技術(shù)套管下至油氣層頂部的低壓、裂縫發(fā)育、易發(fā)生漏失的油氣層；②是欠平衡鉆井中的一種常用鉆井液體系。

缺點(diǎn)：①配制成本高；②機(jī)械鉆速低，對固控的要求較高，維護(hù)處理也有一定難度；③不利于環(huán)保，影響地質(zhì)熒光錄井。第十六頁，共七十頁，2022年，8月28日3.無膨潤土?xí)憾滦途酆衔镢@井液組成：由水相、聚合物和暫堵劑（Bridgingagent）固相顆粒組成。

密度調(diào)整：依據(jù)油氣層孔隙壓力，通過加入NaCl、CaCl2等可溶性鹽進(jìn)行調(diào)節(jié)，但也不排除在某些情況下（地層壓力系數(shù)較高或易坍塌的油氣層）仍然使用重晶石等加重材料。濾失量和流變性能：選用各種與油氣層相配伍的聚合物來控制，常用的聚合物添加劑有高粘CMC、HEC、PHP和XC生物聚合物等。暫堵劑也在很大程度上起降濾失的作用。第十七頁，共七十頁，2022年，8月28日暫堵劑的作用與分類作用：在一定的正壓差作用下，暫堵劑在近井壁地帶形成內(nèi)泥餅和外泥餅，可阻止鉆井液中的固相和濾液繼續(xù)侵入。

分類：常用的暫堵劑按其不同的溶解性分為以下三類：

酸溶性暫堵劑

水溶性暫堵劑

油溶性暫堵劑第十八頁，共七十頁，2022年，8月28日酸溶性暫堵劑

簡介：理想的酸溶性暫堵劑CaCO3極易溶于酸，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，價格便宜，顆粒有較寬的粒度范圍。當(dāng)油井投產(chǎn)時，可通過酸化而實(shí)現(xiàn)解堵，恢復(fù)油氣層的原始滲透率。但不宜在酸敏性油氣層中使用。

粒徑選擇：三分之一架橋規(guī)則

一般使用200目的CaCO3顆粒，其平均粒徑為60

mm，最大粒徑為160

mm。加量：3~5%。第十九頁，共七十頁，2022年，8月28日水溶性暫堵劑

簡介：常用的水溶性暫堵劑有細(xì)目氯化鈉和復(fù)合硼酸鹽（NaCaB5O9·8H2O）等。這類暫堵劑可在油井投產(chǎn)時，用低礦化度水溶解鹽粒而解堵。正是由于投產(chǎn)時儲層會與低礦化度的水接觸，故該類暫堵劑不宜在強(qiáng)水敏性的儲層中使用。粒徑選擇：三分之一架橋規(guī)則

使用水溶性暫堵劑的鉆井液通常稱為懸浮鹽粒鉆井液體系。它主要由飽和鹽水、聚合物、固體鹽粒和緩蝕劑等組成，密度范圍為1.04～2.30g/cm3。

第二十頁，共七十頁，2022年，8月28日油溶性暫堵劑

簡介：常用的油溶性暫堵劑為油溶性樹脂，可被產(chǎn)出的原油或凝析油自行溶解而得以清除，也可通過注入柴油或親油的表面活性劑將其溶解而解堵。分類與作用：一類是脆性油溶性樹脂，在鉆井液中主要用于架橋顆粒，如油溶性的聚苯乙烯、改性酚醛樹脂和二聚松香酸等；另一類是可塑性油溶性樹脂，其微粒在一定壓差作用下可以變形，主要作為充填顆粒。第二十一頁，共七十頁，2022年，8月28日無膨潤土?xí)憾滦途酆衔镢@井液優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械鉆速高、保護(hù)油氣層效果好。

缺點(diǎn)：配制成本高，使用條件較為苛刻，特別對固控的要求很高。適用條件：只適于在技術(shù)套管下至油氣層頂部，并且油氣層為單一壓力層系的油氣井中使用。第二十二頁，共七十頁，2022年，8月28日4.低膨潤土?xí)憾滦途酆衔镢@井液特點(diǎn)：在組成上盡可能減少膨潤土的含量，使之既能使鉆井液獲得安全鉆進(jìn)所必須的性能，又能夠?qū)τ蜌鈱硬辉斐奢^大的損害，膨潤土的含量一般不得超過50g/L

。濾失量和流變性能：選用各種與油氣層相配伍的聚合物來控制。應(yīng)用情況：與無膨潤土?xí)憾滦途酆衔镢@井液相比，在我國各油田得到廣泛應(yīng)用。第二十三頁，共七十頁，2022年，8月28日5.改性鉆井液

改性：將原鉆井液從組成和性能上加以適當(dāng)調(diào)整，以滿足保護(hù)油氣層對鉆井液的要求。調(diào)整措施：（1）廢棄一部分鉆井液后用水稀釋，以降低膨潤土和無用固相含量。（2）根據(jù)需要調(diào)整鉆井液配方，盡可能提高鉆井液與油氣層巖石和流體的配伍性。（3）選用適合的暫堵劑，并確定其加量。（4）降低鉆井液的API和HTHP濾失量，改善其流變性和泥餅質(zhì)量。優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)用方便，對井身結(jié)構(gòu)和鉆井工藝無特殊要求，而且原鉆井液可得到充分利用，配制成本較低。應(yīng)用情況：在國內(nèi)外均得到廣泛的應(yīng)用。第二十四頁，共七十頁，2022年，8月28日6.屏蔽暫堵鉆井液基本原理

利用正壓差，在一個很短的時間內(nèi)，使鉆井液中起暫堵作用的各種類型和尺寸的固體顆粒進(jìn)入油氣層的孔喉，在井壁附近形成滲透率接近于零的屏蔽暫堵帶（或稱為屏蔽環(huán)），從而可以阻止鉆井液以及水泥漿中的固相和濾液繼續(xù)侵入油氣層。由于屏蔽暫堵帶的厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于油氣井的射孔深度，因此在完井投產(chǎn)時，可通過射孔解堵。第二十五頁，共七十頁，2022年，8月28日6.屏蔽暫堵鉆井液技術(shù)要點(diǎn)用壓汞法測出油氣層孔喉分布曲線及孔喉的平均直徑。按平均孔喉直徑的1/2～2/3選擇架橋顆粒（通常用細(xì)目CaCO3）的粒徑，并使這類顆粒在鉆井液中的含量大于3%。選擇粒徑更小的顆粒（大約為平均孔喉直徑的1/4）作為充填顆粒，其加量應(yīng)大于1.5%。再加入1～2%可變形的顆粒，其粒徑應(yīng)與充填顆粒相當(dāng)，其軟化點(diǎn)應(yīng)與油氣層溫度相適應(yīng)。這類顆粒通常從磺化瀝青、氧化瀝青、石蠟、樹脂等物質(zhì)中進(jìn)行選擇。﹡

第二十六頁，共七十頁，2022年，8月28日第二節(jié)保護(hù)油氣層的油基鉆井液

特點(diǎn)：油為連續(xù)相，水為分散相，其濾液為油，能有效地防止油氣層水敏，對油氣層損害程度低，此類鉆井液最低密度可達(dá)到0.80g/cm3。

優(yōu)點(diǎn)：抗高溫、抗鹽鈣侵、有利于井壁穩(wěn)定、潤滑性好、保護(hù)油氣層。缺點(diǎn)：

①因潤濕反轉(zhuǎn)和乳化堵塞引起損害，同時鉆井液中過多的固相顆粒可能侵入儲層。②配制成本高。③不利于環(huán)保和地質(zhì)熒光錄井。第二十七頁，共七十頁，2022年，8月28日油基鉆井液組分對巖石潤濕性的影響﹡

第二十八頁，共七十頁，2022年，8月28日四、氣體類鉆井液空氣

霧泡沫充氣鉆井液

第三節(jié)保護(hù)油氣層的氣體類鉆井流體

第二十九頁，共七十頁，2022年，8月28日空氣

特點(diǎn)：空氣鉆井流體是由大氣中的空氣（有時亦使用天然氣）、緩蝕劑和干燥劑等組成的一種循環(huán)介質(zhì)。此種流體密度最低，可以在負(fù)壓下鉆進(jìn)，本身又不含固相和液相，因而可最大限度地減輕對油氣層的損害。

優(yōu)點(diǎn)：鉆速快、鉆時短、鉆井成本較低等特點(diǎn)，還可有效地防止由于井漏對油氣層造成的損害缺點(diǎn)：

①受到井壁不穩(wěn)定和地層出水等問題的限制。②需在井場配備大排量的空氣壓縮機(jī)等專用設(shè)備。第三十頁，共七十頁，2022年，8月28日霧

特點(diǎn)：由空氣、發(fā)泡劑、防腐劑和少量水混合組成的循環(huán)流體?？諝庾鳛榉稚⒔橘|(zhì)，液體為分散相，液體中可加入3～5%的KCl和適量聚合物以利于防塌。

適用條件：適用于鉆開低壓、易漏失和強(qiáng)水敏性的油氣藏。注入壓力不得低于2.5MPa，環(huán)空返速應(yīng)保持在15m/s以上，其空氣需要量應(yīng)比空氣鉆井時高15%～50%。第三十一頁，共七十頁，2022年，8月28日泡沫

分類：按其中水量不同可分為干泡沫、濕泡沫和穩(wěn)定泡沫。

穩(wěn)定泡沫：在地面形成泡沫后再泵入井，又稱作預(yù)制穩(wěn)定泡沫。其液相（分散介質(zhì)）是發(fā)泡劑和水，氣相是空氣。形成穩(wěn)定泡沫的氣液體積比范圍為（75～98）/（25～2），即含液量2%～25%。典型配方：發(fā)泡劑（1%），穩(wěn)定劑（0.4～0.5%），增粘劑（0.5%）。配制方法：用一臺注塞泵將發(fā)泡劑等各種添加劑、水和一定比例的空氣同時注入泡沫發(fā)生器內(nèi)，經(jīng)過劇烈攪拌，便形成由細(xì)小氣泡組成的穩(wěn)定泡沫，然后經(jīng)由立管泵入井內(nèi)。第三十二頁，共七十頁，2022年，8月28日穩(wěn)定泡沫鉆井的特點(diǎn)

★密度0.03～0.09g/cm3，流體的靜壓力只有水的1/50～1/20。鉆井時呈負(fù)壓狀態(tài)，泡沫中液體含量少，可大大減少濾液和固相進(jìn)入儲層的機(jī)會。★由于鉆進(jìn)時其環(huán)空流速高達(dá)30～100m/min，又由于泡沫自身具有較高的粘度，其攜屑能力是水的10倍，是常規(guī)鉆井液的4～5倍。這樣可保證井內(nèi)的巖屑顆粒能及時地攜出井口，從而減少了固相顆粒進(jìn)入儲層的機(jī)會?！锱c儲層有較好的配伍性，能有效地對付地層水，并且抗污染能力強(qiáng)?！锱菽鳛檠h(huán)流體只能使用一次，因此所攜出的巖屑顆粒不可能重新進(jìn)入地層?！餀C(jī)械鉆速高，泡沫與儲層的接觸時間短。第三十三頁，共七十頁，2022年，8月28日穩(wěn)定泡沫的不足

★配制成本較高★作業(yè)時對氣液比的要求十分嚴(yán)格，控制氣液比有一定難度★廢泡沫的排放問題必須加以考慮★需配置一整套專用設(shè)備第三十四頁，共七十頁，2022年，8月28日充氣鉆井液

特點(diǎn)：將空氣注入鉆井液內(nèi)所形成的鉆井液體系，空氣是分散相，鉆井液是分散介質(zhì)。最低密度一般可達(dá)0.6g/cm3，鉆井液與空氣的混合比一般為10:1。

使用要求：環(huán)空流速應(yīng)保持在1～10m/s，地面正常工作壓力為3.5～8MPa。在經(jīng)過地面除氣器后，氣體從充氣鉆井液中脫出，液相再進(jìn)入泥漿泵繼續(xù)循環(huán)。適用范圍：主要適于鉆開壓力系數(shù)為0.6～1的儲層，并經(jīng)常在欠平衡壓力鉆井時使用。第三十五頁，共七十頁，2022年，8月28日充氣鉆井液密度計算

油層的密度附加值1.5~3.5MPa或0.05~0.10g/cm3；氣層的密度附加值3.0~5.0MPa或0.07~0.15g/cm3。第三十六頁，共七十頁，2022年，8月28日充氣鉆井液技術(shù)關(guān)鍵

▲充氣鉆井液的基液應(yīng)具有較好的質(zhì)量。基液的粘度、切力切勿過高，以利于充氣和脫氣，能夠抗水泥、鉆屑污染，并具有較強(qiáng)的抑制泥頁巖水化膨脹與分散的能力。▲要從裝備上做好充分準(zhǔn)備，如配齊混氣器、攜砂液混氣器（先期防砂井使用）、計量儀表和除氣器等?！錃夂髿馀輵?yīng)均勻穩(wěn)定，氣液不分層，以確保其基液的反復(fù)泵送，滿足鉆井工藝的要求?！鴳?yīng)具有良好的流變性能，確保在漏斗粘度較低的情況下有較強(qiáng)的攜屑能力。應(yīng)注意充氣鉆井液屬于塑性流體，其塑性粘度和動切力均隨氣液比增加而有所增加。第三十七頁，共七十頁，2022年，8月28日充氣鉆井液的優(yōu)點(diǎn)

★密度可低至0.7g/cm3，完全能滿足低壓油氣層鉆井和修井作業(yè)的需要。

★具有良好的攜帶巖屑能力，返出巖屑的最大直徑為23mm，且井徑規(guī)則，電測順利。

★機(jī)械鉆速快，達(dá)29.9m/h，是鄰井的2.0～4.3倍。

★保護(hù)油層的效果顯著，平均單井原油日產(chǎn)量是用常規(guī)鉆井液鉆成的先期防砂井平均單井原油日產(chǎn)量的1.39倍。

★使用充氣鉆井液的成本較低，僅為泡沫鉆井液成本的四分之一。第三十八頁，共七十頁，2022年，8月28日充氣鉆井液舉例遼河油田為了滿足在高升地區(qū)低壓稠油油藏進(jìn)行先期防砂井近平衡壓力鉆井施工的需要，研制出一種充氣鉆井液體系，其基液的主要處理劑類型和加量如下：增粘降濾失劑——高粘CMC，加量0.8～1.0%；粘土穩(wěn)定劑——羥基鋁，加量0.5～1.0%； 暫堵劑——SAS（磺化瀝青），加量0.5～1.0%。﹡第三十九頁，共七十頁，2022年，8月28日新型雙保（油保、環(huán)保）鉆井液體系甘油聚合物鉆井液

甲基葡萄糖甙鉆井液

丙烯酰胺類共聚物——聚丙烯乙二醇體系（COP-PPG）

新型DAP聚合物鉆井液聚合醇鉆井液甲酸鹽鉆井液硅酸鹽鉆井液合成基鉆井液第四節(jié)新型雙保（油保、環(huán)保）鉆井液體系

第四十頁，共七十頁，2022年，8月28日1.甘油聚合物鉆井液

特點(diǎn)甘油是一種對環(huán)境無害的化學(xué)品，具有超過最低要求的LC50值，對環(huán)境無污染。甘油鉆井液含有大量多羥基醇，具有強(qiáng)吸水性，從而抑制了水化物的形成，降低了頁巖中粘土的吸水趨勢。能有效地抑制泥頁巖水化膨脹，穩(wěn)定井壁。甘油鉆井液潤滑性好，能有效地防止卡鉆、提高機(jī)械鉆速。保護(hù)儲層、提高采收率。鉆井液易于維護(hù)、損耗少。第四十一頁，共七十頁，2022年，8月28日2.甲基葡萄糖甙鉆井液特點(diǎn)MEG甲基葡萄糖甙（Methylglucoside）是葡萄糖的衍生物，無毒性且易于生物降解，糠蝦半致死濃度96hLC50大于500000mg/L。MEG鉆井液體系配方簡單、配制和維護(hù)容易。具有強(qiáng)的頁巖抑制性能、優(yōu)異的潤滑性能。良好的儲層保護(hù)特性和體系穩(wěn)定性。MEG鉆井液的頁巖抑制性雖不如油基鉆井液，但比KCl鉆井液和甘油鉆井液要好。第四十二頁，共七十頁，2022年，8月28日3.丙烯酰胺類共聚物——聚丙烯乙二醇體系

特點(diǎn)以丙烯酰胺——2-丙烯酰胺與2-甲基丙烯磺酸共聚物和一種高分子量、不溶于水的聚丙烯乙二醇為基礎(chǔ)，并加入表面活性劑來提高乳化程度。聚丙烯乙二醇組分的體積濃度可以依據(jù)鉆井需要從1%變至5%。在淡水體系中如需要可以使用降粘劑，如聚丙烯酸酯；在海水和較高密度（大于1.67g/cm3）體系中，可以使用無鉻木質(zhì)素磺酸鹽和磺化苯乙烯馬來酸酐（SSMA）。鉆井液體系毒性小，在聚丙烯乙二醇體積濃度為5%時，其96hLC50值為510000mg/L。第四十三頁，共七十頁，2022年，8月28日4.新型DAP聚合物鉆井液

特點(diǎn)磷酸氫二銨[(NH4)2HPO4]DAP（DiammoniumPhosphate），可以提供銨離子，作為該體系中的頁巖穩(wěn)定劑；聚陰離子纖維素PAC作為降濾失劑，部分水解聚丙烯酰胺PHP作為頁巖穩(wěn)定劑、增粘劑。DAP是肥料中的普通組分，該鉆井液可被處理、用作肥料?？赏鍷Cl聚合物鉆井液、油包水乳化鉆井液而得到廣泛的應(yīng)用。第四十四頁，共七十頁，2022年，8月28日5.聚合醇鉆井液

特點(diǎn)聚合醇是一類非離子型的低分子量聚合物。它既具有一般聚合物的特性，又具有非離子表面活性劑的某些特性。其結(jié)構(gòu)通式為(HOCH2CH2OH)n。主要產(chǎn)品有聚乙烯乙二醇、聚丙烯乙二醇和聚甘油等。在常溫下易溶于水，但當(dāng)升至一定溫度時，會出現(xiàn)相分離現(xiàn)象而形成乳狀液。當(dāng)聚合醇鉆井液在井下的溫度超過濁點(diǎn)時，所形成乳狀液的乳滴容易吸附在井壁上，或包被在鉆屑表面，形成一層類似于油的憎水膜，從而可提高鉆井液的抑制、防塌和潤滑性能。當(dāng)鉆井液返回地面時，又因溫度降至濁點(diǎn)以下，聚合醇重新恢復(fù)其水溶性。第四十五頁，共七十頁，2022年，8月28日聚合醇的作用

能增強(qiáng)鉆井液的抗溫性、抑制性和潤滑性。與常用聚合物鉆井液具有很好的配伍性，并且在聚合物鉆井液中，具有一定的降粘和降濾失作用。有利于保護(hù)油氣層。聚合醇毒性低，可生物降解，能滿足環(huán)保要求。聚合醇的熒光度很低，有利于識別和發(fā)現(xiàn)油氣層。第四十六頁，共七十頁，2022年，8月28日聚合醇鉆井液的兩種典型配方

★3~3.5%膨潤土漿+0.1~0.4%聚合物包被劑+0.5~1%改性淀粉（或NH4-HPAN）+2~5%聚合醇；★膨潤土海水漿+0.25%低粘聚陰離子纖維素+0.2%高粘聚陰離子纖維素+0.2%80A-51+0.9%NH4-HPAN+3%聚合醇+2%WLD。第四十七頁，共七十頁，2022年，8月28日6.甲酸鹽鉆井液簡介將甲酸（HCOOH）與NaOH或KOH在高溫高壓條件下進(jìn)行反應(yīng)，可生成甲酸鈉、甲酸鉀等鹽類。利用這些甲酸鹽配制而成的水基鉆井液稱為甲酸鹽鉆井液。用XC生物聚合物、淀粉以及其它聚合物處理劑與甲酸鹽配合控制濾失性和流變性。根據(jù)具體情況選用一些稀釋劑、pH緩沖劑、H2S或二價金屬離子清除劑以及暫堵劑等。最好不用固體加重材料。當(dāng)所要求密度超過1.60g/cm3時，一般可使用CaCO3、FeCO3和Fe2O3等酸溶性加重材料。不僅能用于常規(guī)鉆井，而且已在小井眼鉆井、側(cè)鉆水平井鉆井和連續(xù)軟管鉆井等新技術(shù)中得到應(yīng)用，并取得了非常顯著的效果。第四十八頁，共七十頁，2022年，8月28日甲酸鹽鉆井液的優(yōu)良性能

較寬的密度范圍：HCOONa和HCOOK飽和溶液的密度分別為1.34g/cm3和1.60g/cm3。如需更高密度，還可使用甲酸銫（HCOOCs）鉆井液，其最高密度可達(dá)2.3g/cm3。由于不需另添加膨潤土，有時甚至可不加固體加重材料，因此非常適于配制成無固相或低固相鉆井液與完井液。水力特性優(yōu)良，環(huán)空壓耗小，有利于提高機(jī)械鉆速。提高鉆井液抗溫性。第四十九頁，共七十頁，2022年，8月28日甲酸鹽鉆井液的優(yōu)良性能

很強(qiáng)的抑制作用，與儲層巖石和流體配伍性好，有利于保護(hù)儲層?？果}、抗鈣、抗固相污染的能力明顯優(yōu)于淡水鉆井液。甲酸鹽水溶液對金屬的腐蝕性很弱。甲酸鹽的毒性極低，并可生物降解。第五十頁，共七十頁，2022年，8月28日甲酸鹽鉆井液典型配方

濃度為23.2%的HCOONa水溶液+0.15%XC+0.5%JS-3+5%超細(xì)CaCO3第五十一頁，共七十頁，2022年，8月28日7.硅酸鹽鉆井液簡介組成：硅酸鹽的模數(shù)為2.84~3.22，加量為2%~5%，采用CMC或改性淀粉、水解聚丙烯腈、腐植酸類產(chǎn)品以及適量的降粘劑，控制流變性與濾失性能。防塌與油保：用稀硅酸鹽-鹽溶液加固潛在不穩(wěn)定泥頁巖地層，可用破碎劑來破壞硅酸鹽在儲層所形成的封堵層，恢復(fù)儲層的滲透率。應(yīng)用情況：在北海、阿拉斯加、紐芬蘭、墨西哥灣等地區(qū)使用。我國于1997年開始研究稀硅酸鹽鉆井液，現(xiàn)已在勝利油田十多口井中使用。缺點(diǎn)：當(dāng)膨潤土含量高時或鉆進(jìn)含較多蒙皂石或伊蒙無序間層的造漿性強(qiáng)的泥巖地層時，其流變性能不易穩(wěn)定。第五十二頁，共七十頁，2022年，8月28日硅酸鹽鉆井液作用機(jī)理

顆粒封堵：硅酸鹽鉆井液在水中可以形成不同大小的顆粒，即離子的、膠體的和高分子的顆粒。這些顆粒通過吸附、擴(kuò)散等途徑結(jié)合到井壁上，封堵地層孔隙與裂縫。沉淀封堵：進(jìn)入地層中的硅酸鹽與巖石表面或地層中的鈣鎂離子起作用形成硅酸鈣沉淀覆蓋在巖石表面起封堵作用。凝膠封堵：進(jìn)入地層的硅酸根遇到pH值小于9的地層水，會立即變成凝膠而封堵孔隙與裂縫。

第五十三頁，共七十頁，2022年，8月28日硅酸鹽鉆井液作用機(jī)理

吸附固結(jié)：在溫度低于80℃時，稀硅酸鹽穩(wěn)定泥頁巖的機(jī)理是通過多個氫鍵、靜電力和范德華力的疊加而與泥頁巖中的粘土礦物結(jié)合?；瘜W(xué)固結(jié)：當(dāng)溫度超過80℃時（在105℃以上更明顯），硅酸鹽的硅醇基與粘土礦物的鋁醇基發(fā)生縮合反應(yīng)，產(chǎn)生膠結(jié)性物質(zhì)，把粘土等礦物顆粒結(jié)合成牢固的整體，封固井壁。

化學(xué)固結(jié)：硅酸鹽穩(wěn)定含鹽膏地層主要是硅酸根與地層中的鈣鎂離子起作用，形成沉淀，從而在含膏地層表面形成堅韌致密的封固殼來加固井壁。第五十四頁，共七十頁，2022年，8月28日合成基鉆井液產(chǎn)生的背景合成基鉆井液的組成和類型合成基鉆井液及其基液的性能合成基鉆井液的成本效益合成基鉆井液的應(yīng)用情況8.合成基鉆井液

第五十五頁，共七十頁，2022年，8月28日油基鉆井液基液，如柴油或礦物油能在海洋環(huán)境下放置多年而不降解，并且柴油中含有較多的芳烴，會對海洋環(huán)境帶來不利影響。隨著環(huán)保意識的增強(qiáng)，對鉆井液的排放環(huán)境要求日益嚴(yán)格，油基鉆井液的使用相應(yīng)受到了越來越嚴(yán)格的限制。為徹底解決油基鉆井液對環(huán)境的污染問題而保留其優(yōu)良特性，美國、英國、挪威等國石油公司就投入一定的人力和物力從事合成基鉆井液的研究開發(fā)工作。（1）合成基鉆井液產(chǎn)生的背景第五十六頁，共七十頁，2022年，8月28日以人工合成或改性有機(jī)物，即合成基液為連續(xù)相，鹽水為分散相，再加上乳化劑、有機(jī)粘土、石灰等組成的油包水乳化鉆井液，根據(jù)性能要求加配降濾失劑、流變性調(diào)節(jié)劑和重晶石等。（2）合成基鉆井液的組成和類型第五十七頁，共七十頁，2022年，8月28日合成基鉆井液組成及類型基液乳化劑其它處理劑酯醚縮醛聚-烯烴線性-烯烴線性石蠟線性烷基苯脂肪酸鈣、咪唑啉衍生物、烷基硫酸（酯）鹽、磷酸酯、山梨糖醇酐酯類（Span）、聚氧乙烯脂肪胺、聚氧乙烯脂肪醇醚（平平加型）等包括降濾失劑、增粘劑、降粘劑、低剪切速率流變性調(diào)節(jié)劑等合成基鉆井液第五十八頁，共七十頁，2022年，8月28日合成基液的基本物性基液密度/g·cm-3粘度/×10-6m2/s閃點(diǎn)/℃傾點(diǎn)/℃芳烴含量降解溫度/℃酯0.855.06.0>150<-15無171醚0.836.0>160<-40無133聚-烯烴0.805.06.0>150<-55無167線性-烯烴0.770.792.12.7113135-14-2無/內(nèi)烯烴0.770.793.1137-24無/線性石蠟0.772.5>100-10微量/第五十九頁，共七十頁，2022年，8月28日毒性合成基液環(huán)境可接受性試驗(yàn)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)PAOIOLAOLC50(10天)>10001000071311268EC50(5天)>20525303277第六十頁，共七十頁，2022年，8月28日生物降解性合成基液環(huán)境可接受性合成基液容易產(chǎn)生生物降解，在鉆井過程中和完井后排放的鉆屑及污水對海底環(huán)境影響甚微，且恢復(fù)期短。

第六十一頁，共七十頁，2022年，8月28日揮發(fā)性合成基液環(huán)境可接受性條件聚-烯烴線性-烯烴內(nèi)烯烴酯礦物油汽化物總量，40℃/mg·L-1<1.03.92.1<1.02.7汽化物總量，65℃/mg·L-1<1.0377.32.314汽化物總量，90℃/mg·L-13.41012225260第六十二頁，共七十頁，2022年，8月28日合成物在巖屑的滯留量合成基液環(huán)境可接受性合成物在巖屑上的滯留量對控制或減少合成物損失及環(huán)境污染方面起著重要作用。