brookfield 仪器在石油行业的应用

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1、Brookfield仪器在石油行业的应用Brookfield博勒飞中国技术服务中心上海人和科仪版权所有严禁翻印一、石油行业中的几种流体及其性质1、钻井液钻井是石油天然气开采的重要环节，为了保证高效、安全的钻井，防止井漏和井喷，需要再钻井过程中采用钻井液，钻井液现在已经成为油井的命脉。钻井液是一种粘稠的、泥浆状的水和泥土的混合物，钻井工人用泵将它送入钻孔中。钻井液如今仍被称作泥浆，但工程师们已不再只依赖水和泥土作为钻井液的原料。他们对混合物的成分进行精心调配，以满足各种钻探条件下的具体需要。在石油天然气钻井工程中所使用的钻井液一般都具有剪切稀释能力和良好的触变

2、性。高剪切速率下钻井液在钻头喷嘴处的粘度就越低，越有利于高压喷射钻井，而在低剪切速率时(环空内)粘度又将增加，切力增大，有利于带砂、携屑。钻井液要有良好的触变性，在泥浆停止循环时，剪切力能较快地增大到某个适当的数值，即有利于钻屑的悬浮，又不至于静置后开泵的泵压过高。随着深井技术的发展，钻井深度不断增加，井内水泥浆承受的温度、压力越来越高，钻井液在高温高压下的流变性能的研究也越来越多。在国内外石油钻井工程中，使用较多的是含有膨润土的钻井液，然而该钻井液中微细的粘土颗粒很容易浸入储层，使储层渗透率大大降低，对保护储层不利。虽然可以通过酸化的办法来恢复渗透率，但酸

3、化后效果并不明显，尤其对于酸敏感性储层，根本就不能使用这种方法。因此有人研究开发出新型的无粘土弱凝胶钻井液体系以保护油气层。这种钻井液是使用了稳定性较好的优质聚合物，不含粘土，但在低剪切速率下（如-10.0636s）具有很高的粘度（10000-50000mPa.s），这种弱凝胶可以通过加入适当的氧化剂进行破胶降解，使储层的渗透率恢复80%以上，从而使油层段免遭损害。近年，一项新的近平衡钻井技术使用“微泡”---非聚集且可循环使用的可产生比水的密度还低的泥浆体系，可以减少水平井底层伤害。这些被称作“Aphrons”的泡体被用于无注入空气或气体的泥浆体系中。在此

4、条件下，Aphrons作为独立的一相与一种被多层液体膜包裹着的气体或空气一同存在。该液体膜是保持这种微泡强度的关键，它可使Aphrons作为一稳定的泥浆密度还原机制而起作用。一种表面活性剂被用于产生表面张力以便在微泡形成时能包裹Aphrons，建立起多层泡沫墙，并且产生界面张力，以将Aphrons桥接进入一个具有创建井下桥堵能力的网络。为了取得最佳的使用效率，使用一种高屈服应力和剪切变稀的聚合物，使Aphrons在钻井液中十分稳定。这种聚合物能有效地粘合那些用来分隔和环绕在Aphrons核心周围微泡膜中的水的隔膜。这一突出特性允许他们去抵制压缩和膨胀，并因此

5、在井下产生效能和具有可循环的能力。研究发现一种叫黄原胶的生物聚合物是稳定钻井液中Aphrons最有效的物质。这种低剪切率粘度物质过去常被用于清洁井孔，携带岩屑悬浮物和流体浸入控制以及保护Aphrons稳定性方面。2、压裂液目前作为油气井最常规的压裂增产技术，压裂已应用半个世纪了。该技术是利用地面高压泵组(即压裂车组)将具有一定的粘度的压裂液以高压大排量沿井筒注入油气层，使注入速度大于油气层的吸入速度，在井底附近憋起高压，当此压力逐渐增大到超过井壁附近的地应力和岩石的抗张强度后，油气层就会在最薄弱的地方开始破裂形成裂缝，继续注入携带有固体颗粒支撑剂的液体扩展裂

6、缝并使之充填支撑剂，停泵后在地层中形成一条具有足够长度、宽度和高度的填砂裂缝。扩大了油气水的渗滤面积，从而起到了增产增注的目的。压裂液主要有油基压裂液和水基压裂液。一般地，压裂后增产效果除了与设备等因素有关之外，都与压裂液的性质有直接关系。压裂液要具有低的滤失量、较好的悬砂性能、摩阻损失少、性能稳定，以及良好的流变性等等。滤失性能、悬浮性能、摩阻损失等性能都与压裂液的粘度关系很大。一般来说，粘度越大，滤失量越小，悬浮性能越好，如果是油基压裂液的话，粘度大摩阻损失也会较大。所以在压裂液的生产使用过程中，粘度是重要的测试指标。另外压裂液还必须具有良好的破胶化水性

7、，以提高压裂液的返排率，减少对储层的伤害。3、聚合物驱油目前我国大庆、胜利、中原、华北、大港等大型油田均已进入开采中后期，采出油含水率高达90%，所以必需提高石油的采收率。所以国内很多石油企业和研究单位采用了聚合物驱油。这类聚合物在油藏条件下，必需具有优良的增黏性能，而且在温度、压力及盐的作用下要有高的黏度保持率。现在国内使用的驱油聚合物主要是聚丙烯酰胺(PAM)及部分水解的聚丙烯酰胺(HPAM)，其驱油机理是聚合物水溶液在很低的浓度下具有很高的黏度以降低水相的渗透率，控制水的流动度，改善流度比，提高波及系数，最终达到提高原油采收率的目的。聚合物溶液的增稠效

8、果、零切粘度和剪切变稀特性等流变参数都对其在多孔介质