隔离膜水基钻井液技术研究与应用

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1、隔离膜水基钻井液技术研究与应用汪世国1肖登林2张毅1刘有成2刘光涛1李竟1孙金声3徐同台4（1新疆石油管理局泥浆技术服务公司，克拉玛依2青海石油管理局井筒服务公司，敦煌3中国石油勘探开发研究院，北京4中国石油天然气集团公司老干部局）摘要　介绍了隔离膜降滤失剂CMJ-2的膜结构特征、抗高温降滤失性和润滑性能,并介绍了隔离膜降滤失剂CMJ-2、高效高分子包被絮凝剂JH-1、降滤失剂CFJ-1、降粘剂JN-1为主要处理剂组成的隔离膜水基钻井液的性能。评价了钻井液体系的抑制性、抗盐、抗温及抗污染性能;通过动滤失增量试验、渗透率恢复试验评价了其保护储层效果

2、;该体系无荧光、无毒性，满足环保要求。现场应用效果表明：隔离膜钻井液在井壁外围形成隔离膜，在井壁的外围形成保护层，阻止钻井液及钻井液滤液进入地层，从而有效地防止了地层的水化膨胀，封堵地层裂缝，防止井壁坍塌。关键词：隔离膜降滤失剂　水基钻井液　储层保护　高温高压　环保泥页岩的一个主要特性是它们的低渗透率。据有关文献指出,泥页岩的渗透率用微毫达西表示（从几微毫达西到几十微毫达西），由于泥页岩非常小的孔隙，仅在0.001到0.01μm之间，这种低渗透率的结果，使一般的水基泥浆在泥页岩地层上不能形成泥饼。水通过扩散进入岩石，在刚钻开后，靠近井壁的孔隙压力

3、是低于原始孔隙压力的。这是由于页岩未排水和由于钻井液冷却作用的温度梯度影响，井壁周围的孔隙压力会随时间变化而变化，直到形成一种稳定的压力分布，最终孔隙压力的增加将导致井壁有效过平衡液柱压力的减少，结果岩石破裂。由于泥页岩的低渗透性,这种破坏将会延迟。孔隙压力扩散的快慢将取决于泥页岩的渗透性、弹性和钻井液与井壁之间物理化学作用等边界条件。通常情况下，渗透率越低，压力增长愈慢，由于渗透率不同，在井壁内孔隙压力与井筒压力平衡时，压力扩散到某一地点的时间可能是几小时，也可能是几天。从这一观点来看，对一个页岩稳定的泥浆体系，最重要的任务是靠尽最大可能的避免

4、流体渗入泥页岩体内以消除或延缓孔隙压力的扩散。隔离膜水基钻井液是通过聚合物吸附或化学反应在井壁上形成一层隔离膜即在井壁的外围形成保护层，阻止水及钻井液进入地层。其作用效果是有效的防止地层水化膨胀、封堵地层层理裂缝、防止地层内粘土颗粒的运移、防止井壁坍塌及保护油气层。隔离膜降滤失剂CMJ-2的膜结构特征及其性能天然纤维经碱化，在高温条件裂解后，在催化剂作用下与不饱和有机胺化合物进行缩聚反应，得到一类新型有机胺天然纤维聚合物CMJ—2。8１、CMJ—2膜结构特征隔离膜降滤失剂CMJ—2在淡水浆中经HTHP后的滤饼经过液氮冷冻，临界点干燥后，制成扫描电

5、镜（SEM）分析样品，对滤饼的表面形态、内部结构进行的扫描放大分析研究。表面形态是采用二次电子图像进行观察研究的，配合能谱和波谱研究滤饼的结构组成。图２和图２便是HTHP后滤饼的表面结构，能观察到表面较致密，大的固相颗粒较少，并且能清晰的看到，存在着大块的膜结构，这种结构可阻止水分子向泥页岩内渗透，有利于稳定井眼，而且CMJ-２主链是以碳链为主，侧链上含有众多的胺基和羟基，胺基电荷密度高，水化性强，对外界阳离子的进攻不敏感，同时支链化的结构可以增大空间位阻，使主链的刚性增强，有利于抗温能力的提高。侧链羟基、胺基与粘土矿物既有吸附作用，又能够与粘土

6、颗粒形成氢键，且由于其分子链的非离子特性，容易在滤饼上形成一层保护膜，阻止滤液及钻井液向地层渗透，从而稳定了井壁，保护了储层。图1CMJ-2膜结构图扩大倍数为2590　　　　　　图2CMJ-2膜结构图扩大倍数为38202、CMJ—2抗温性能在淡水基浆中分别加入1.0%CMJ-2高速搅拌5min，在不同温度下进行老化处理16hr,测定钻井液老化处理前后的性能，实验结果见表１。由表１可以看出，CMJ-2具有良好的抗高温降滤失性能，抗温达180℃。表１　CMJ-2在淡水浆中的抗温性性能热滚温度℃AV（mPa.s）PV（mPa.s）YP（Pa）APIFL

7、（mL）pH值常温121023.2912010815.2915010816.491808719.893、CMJ-2封堵性能在压差500psi、温度120℃、转速200r/min的条件下，用直径为63mm，厚度为6mm，渗透率为100x10μm3的人造岩心，对8CMJ-2与FT-1在低密度、高密度钻井液进行封堵试验对比，其结果见表２。试验结果表明，CMJ-2在低密度、高密度钻井液中均具有良好的封堵能力，其效果优于FT-1。表２　CMJ-2、FT-1封堵实验数据配方1#配方2#配方3#配方4#基浆瞬时1.91.72.62.46.954.64.48.3

8、8.013.6106.16.010.19.820.8207.67.413.012.626.8308.38.116.415.831.245