油基钻井液低温特性实验研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第3O卷第3期钻井液与完井液、，o1．30NO．32013年5月DRILLINGFLUID&C0MPLETIONFLUIDMaV2013【理论研究与应用技术】油基钻井液低温特性实验研究赵欣，邱正松，黄维安，曹杰，刘扣其(中国石油大学(华东)石油工程学院，山东青岛)赵欣等．油基钻井液低温特性实验研究【Jj．钻井液与完井液，2013，30(3)：l7—19．摘要利用水合物抑制性评价实验装置，模拟了水深达3000m的海底低温、高压且存在机械扰动的动态环境(3，30MPa)，评价了油基

2、钻井液抑制水合物生成的能力。结果表明，以高浓度氯化钙盐水为水相的油基钻井液具有良好的水合物抑制效果，可满足深水钻井需求，但随着油水比减小，油基钻井液中生成水合物的可能性增大。考察了油基钻井液的低温流变特性，结果表明，与常温下相比，深水低温环境中油基钻井液的黏度、切力明显增大，随着油水比降低，钻井液的低温增黏现象加剧，甚至出现胶凝。提高油水比有利于改善油基钻井液的水合物抑制性和低温流变性，有助于提高深水钻井效率。关键词深水钻井；油基钻井液；天然气水合物；低温流变性；油水比中图分类号：TE254．1文献标识码：A文章

3、编号：1001-5620(2013)03—0017—03与水基钻井液相比，油基钻井液中作为连续相括高压反应釜、恒温浴槽、增压系统、真空系统、的基油对水合物的生成有抑制作用[1]，但体系中含温度控制系统、磁力搅拌系统、数据采集处理系统水量较多时会生成大量水合物[2]。目前开展的油基等。该装置可自动控制增压，实时监测实验温度、钻井液水合物抑制性研究均在静态条件下进行，而压力、扭矩等，并绘制实验曲线。其最大实验压力研究表明，搅拌提供的流体扰动可以缩短水合物生为40MPa；工作温度为一20～90；搅拌速度为成的诱导时间，

4、促进水合物的生成[3-4]o因此，有0～1000r／min；压力测量精度为0．1％F·S；温度必要在模拟井下动态环境下考察油基钻井液的水合测量精度为0．05℃。物抑制效果。此外，在低温条件下，油基钻井液的2)实验原理。由于水合物的生成伴有热量放出，流变性会发生较大变化，容易引发井漏]。应用高压釜内温度升高；而水合物的生成会消耗一定体水合物抑制性评价实验装置，通过该装置中的磁力积的气体，表现为高压釜内压力明显降低；随着体搅拌系统模拟钻井过程中的机械转动和钻井液流系中固相(水合物)含量的增加，扭矩有所上升；动，对油基

5、钻井液体系进行了水合物抑制性评价实可通过实时监测高压釜内相关参数的变化来评价油验，初步了解了油基钻井液在深水环境中的水合物基钻井液中水合物的生成情况。抑制特性。此外，对油基钻井液的低温流变特性进3)实验过程。将400mL钻井液注入高压釜中，行了初步研究J。通入甲烷气，开启恒温浴槽与增压泵，降温并升压至3oC／30MPa，模拟3000m水深的海底低温高1油基钻井液水合物抑制性评价实验压环境。在钻井过程中，钻柱的转动提供了流体扰1)实验装置。实验装置为中国石油大学(华东)动，有利于水合物的生成，通过磁力搅拌系统模拟自

6、行研制的水合物抑制性评价装置。该装置主要包钻井作业中的动态条件，保持转速为200r／min，考基金项目：国家科技重大专项(2011ZX05030．005．07)、教育部创新团队(IRT1086)、高等学校博士学科点专项科研基金资助课题(20110133110008)联合资助。第一作者简介：赵欣，在读博士研究生，1987年生，主要从事海洋深水钻完井液技术研究工作。地址：青岛经济技术开发区长江西路66号；邮政编码266580；电话(0532)86981847；E-mail：upczhaoxin@126．tom。学兔兔

7、www.xuetutu.coml8钻井液与完井液2013年5月察深水动态条件下油基钻井液的水合物抑制效果。实验结束后迅速打开高压釜，可观察到钻井液中无水合物生成，如图4所示，表明不同油水比的油基2实验结果及分析钻井液均具有较好的水合物抑制效果2．1清水中水合物的生成情况3．02．92．8为了校验水合物抑制性评价装置的合理性，掌2．72．6握水合物生成时高压釜内相关参数的变化情况，首意2．52．42-3先测试了清水．甲烷体系中水合物的生成情况，结2．22．1果见图1。图1中，1．75h(6300S)之前，高压釜内压

8、力呈平缓下降趋势，表明在搅拌条件下，甲烷气不断溶解，在此过程中温度有轻微波动或上升，a)油水比为90：10表明气液体系中完成了水合物成核，并有少量水合3．O2．9物初始生成；1．75h(2．1℃、10．21MPa)时，温2．82．7度突然大幅上升，压力明显下降，表明此时水合物高2．62．5开始爆发性生成，在短时间内高压釜中即形成大量2．42-3水合物。实验结束后迅速打开高