钻井液 第2章 聚合物钻井液20100304

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1、第二章聚合物钻井液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主要内容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：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

2、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。1、按照活性固相含量高低分：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

3、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

4、，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

5、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)73年山大与胜利油田合作，首次把PHP引入到钻井液，钻速

6、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。2-2不分散低固相聚合物钻井液不分散型钻井液：以具有包被、絮凝能力聚合物为主要处理剂，通过机械和化学手段，有效地控制钻井液中固相含量和固体颗粒的粒度分布，使钻井效率大幅度提高。不分散固相颗粒保持所需的粒度范围内不分散；低固相

7、粘土含量要低。维护钻井液中固相的合理粒度级配，尽量减少亚微米颗粒的含量，以保持优良性能。利用聚合物分子包被所用岩屑以便于清除，实现低固相，达到提高钻速的目的。钻速影响压差P粘度滤失量B固相含量一、钻井液组成、性能对钻速的影响1、压差P的影响压差：钻井液液柱压力与地层流体压力之差。浆PV钻速原因：井底压差对刚破碎的岩屑有压持作用，阻碍了井底岩屑的及时清除，影响钻头的破岩效率。2、粘度影响钻速的粘度是指钻头喷嘴处紊流情况下的钻井液粘度。(1)粘度压耗Q、井底功率钻速；(2)粘度环空静水压

8、头相当于钻速；(3)粘度时，钻速。一、钻井液组成、性能对钻速的影响3