基于深水钻井的新型矿物油基钻井液性能研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com石油天然气学报(江汉石油学院学报)2011年8月第33卷第8期JournalofOilandGasTechnology(J．JPI)Aug．20l1Vo1．33No．8基于深水钻井的新型矿物油基钻井液性能研究岳前升(长江大学化学与环境工程学院，湖北荆州434023)刘书杰，何保生，周建良，李玉光(中海石油研究中心，北京1ooo27)胡：友林(长江大学石油工程学院，湖北荆州434023)[摘要]油包水型钻井液体系在深水钻井中应用比较广泛，钻井液的低温流动性和抑制气体水合物生成是深水钻井液中比较受关注的问题。研制出一种新型

2、矿物油钻井液，通过测定其在不同组成时的粘温特性，研究了基础油、乳化剂种类、有机土加量、油水比以及钻井液固相含量等对油包水钻井液低温流动性影响，探讨了低粘矿物油钻井液对气体水合物生成的抑制性。试验结果表明，基础油的低温粘度是影响油包水钻井液低温流动性的关键因素，其次是乳化剂种类、有机土加量和油水比，而惰性固相加重材料对油包水钻井液低温增稠作用影响较小。在此基础上，优选出低粘矿物油钻井液配方：7O低粘矿物油+30盐水+2有机土+3乳化剂+0．5润湿剂+3降滤失剂+2石灰，该钻井液具有较好的低温流动性，性能稳定，能有效抑制气体水合物生成，可以应用于深水钻井作业

3、。[关键词]深水钻井；油包水钻井液；矿物油钻井液；流变特性；粘温特性；气体水合物[中图分类号]TE254．3[文献标识码]A[文章编号]1000—9752(2011)O8一O¨4～o5水深超过500m的钻井称为深水钻井，超过1500m的称为超深水钻井l_1]。深水已经成为我国海上及海外油气勘探和开发的重点区域之一，如我国第一口水深超千米的深水井——荔湾3-1—1井(水深1480m)已经于2006年成功开钻；作为作业者，中国海油已经在西非赤道几内亚和我国南海东部深水区进行钻井勘探作业。深水钻井在中国虽然刚起步，但已经成为钻采技术领域研究的热点和难点，这其中

4、就包括深水钻井液技术。深水钻井对钻井液提出的技术挑战较常规井无疑是巨大的，主要体现在低温流动性、气体水合物抑制、当量循环密度控制及井眼稳定和清洁等方面_1]，也正是基于其技术复杂性，所以目前深水钻井液技术主要由MiSWACO和BakerHughes等大型油田技术服务公司垄断。由于深水钻井费用高昂，所用钻井液应尽可能减少井下复杂情况，从全球所用深水钻井液体系来看，虽然也有水基钻井液成功应用的报道_4]，但深水钻井液仍以矿物油基或合成基等油包水型钻井液体系为主[8~17]。合成基钻井液相对矿物油基钻井液不仅环境可接受性而且低温流动性也更好，但在环境敏感海域，

5、如北海和墨西哥湾，无论是合成基钻井液还是矿物油基钻井液以及钻屑基本上均做到“零排放”，如何将矿物油基钻井液的成本优势和低温流动性等性能统一起来是矿物油基钻井液应对深水钻井的主要挑战。笔者研制出一种低粘矿物油钻井液，该钻井液较合成基钻井液具有明显成本优势，同时又具有较好的低温流变性和抑制气体水合物生成等性能，在深水钻井中具有广阔的应用前景。1试验1．1试验材料与仪器试验涉及到4种基础油：低毒5#白油，低粘矿物油，气制油(GTI)，线性a烯烃(I．AO)，其中后2种均为进口产品；其他处理剂如有机土、降滤失剂、乳化剂和石灰等均为国产丁业产品。[收稿日期]201

6、】一06—22[基金项目]国家科技重大专项(2OO8ZXO5056一sO02一sO3；2o08zxo503o—sO05一sO7)。[作者简介]岳前升(1973一)，男，1996年大学毕业，博士，副教授，现主要从事油田化学方面研究工作。学兔兔www.xuetutu.com第33卷第8期岳前升等：基于深水钻井的新型矿物油基钻井液性能研究试验仪器：六速旋转粘度计(青岛海通达专用仪器厂)；高低温交变试验箱，温度范围一40～120℃(无锡惠尔环境试验设备厂)；破乳电压仪(范氏公司)；DSC微差扫描量热仪(法国SETARAMIN—SlTRUMENT公司)。1．2试验

7、方法1．2．1油包水钻井液配制和性能测试油包水钻井液配制及常规性能测试参照GB／T16782—1997要求进行引。试验中若无特别说明，钻井液老化条件为100℃／16h。1．2．2油包水钻井液粘温特性测试将待测样品及六速旋转粘度计放在高低温交变试验箱，当样品测试杯温度与高低温交变试验箱试验腔设定温度一致时开始测试样品的流变性。以表观粘度(A)、塑性粘度(P)或动切力(yP)为纵坐标，测试温度为横坐标，绘出油包水钻井液粘温特性曲线。1．2．3油包水钻井液抑制气体水合物生成测试利用DSC方法测试油包水钻井液抑制气体水合物生成能力，具体试验方法见文献[19]。试

8、验条件：将样品在20MPa恒压下从室温快速降温至O℃并放置5h，然后升温至室温，