国外HTHP水基钻井液的研究进展

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1、2010年1O月夏小春等．国外HTHP水基钻井液的研究进展国外HTHP水基钻井液的研究进展夏小春赵志强郭磊罗健生(中海油田服务股份有限公司油田化学事业部，北京101149)摘要综述了国外高温高压(HTHP)水基钻井液的研究进展。简介了技术原理和各类HTHP水基钻井液，其中包括盐水基、重晶石加重和四氧化三锰加重HTHP水基钻井液。侧重介绍了甲酸盐基HTHP水基钻井液的原理、技术发展及应用。对重晶石加重和四氧化三锰加重HTHP水基钻井液，重点介绍了控制体系流变性、稳定性和滤失量。还给出了在德国北部、美国塔斯卡卢萨、印尼那图那海、北海、沙特阿拉伯、中国

2、南海等油田的现场应用结果。关键词水基钻井液高温高压甲酸盐重晶石四氧化三锰研究进展在环境敏感地区，法规限制使用油基钻井液。胶)、封堵材料(一般为粒级匹配的超细碳酸钙)、钻探高温井应使用高温高压(HTHP)水基钻井降滤失剂(例如聚阴离子纤维素PAC、淀粉或合液，设计和应用HTHP水基钻井液需考虑的关键成聚合物等)、页岩抑制剂等形成的低固相钻完问题有¨：(1)高温胶凝。黏土高温絮凝伴随化井液。它具有以下特点：学稀释剂热降解、pH降低和滤失量加大，均会导(1)可调密度范围宽。饱和甲酸钠溶液密度致钻井液胶凝趋势增强，部分或完全失去功效；可达1．33g／em

3、，饱和甲酸钾溶液密度可达(2)高温滤失。由于高温胶凝和聚合物降解作1．59g／cm，饱和甲酸铯溶液密度可达用，钻井液滤失量通常随着温度升高而增大；(3)2．3g／cm。因此，甲酸盐基钻井液一般无需加入流变性控制。部分高密度钻井液需加人高体积比加重剂调节密度，使用清洁甲酸盐水为基液即可加重剂维持静液柱压力和井控，流变性控制需要满足调控密度要求，是一种低固相钻完井液体系。有效的固控设备和高性能钻井液添加剂。胶体级(2)提高钻井液常用聚合物(包括黄原胶、纤别尺寸大小固体含量的微小增加使得体系流变性维素类和淀粉类)的抗温性。甲酸根离子具有还突变，导致不可

4、接受的摩阻、钻井液胶凝和压力增原性和抗氧性，其通过捕集导致高温氧化降解反加，相反，低的流变性会导致井筒清洁能力较差、加应的破坏性自由基离子以维持聚合物分子的有序重剂沉降及环空非均匀密度分布等问题；(4)原料状态，从而显著提高钻井液体系中聚合物材料的降解。多数原料会高温降解，其动力学主要依靠温抗温性】。Downs【3报道甲酸盐能提高钻井液体度、压力和时间，原料降解导致滤失性和流变性变系中生物聚合物黄原胶的抗温性。黄原胶在临界差。解决或控制上述HTHP钻井液问题的主要途转变温度()会发生有序一无序的构象转变，使径有：提高体系抗温性(如甲酸盐、高温稳定

5、剂等)，其水溶液黏度降低约2个数量级。测定了黄原胶应用抗温聚合物材料(如AMPS类合成聚合物)。在不同盐溶液中的，发现具有水分子缔合结构根据加重材料类型，将HTHP水基钻井液分破坏性能的“盐溶”离子(如Br一，I一)能降低黄原为：盐水基HTHP水基钻井液，包括甲酸盐基和其胶的Tm；相反，具有增强水分子氢键和自缔合结他盐基；重晶石加重HTHP水基钻井液；四氧化三构的“盐析”离子(如SO，PO，HCO0一)能提锰加重HTHP水基钻井液。笔者分别综述了国外高黄原胶的，为了维持黄原胶的有序构象，必这3类HTHP水基钻井液的研究和应用进展。须在水溶液中添加

6、合适类型的阴离子。测试1盐水基HTI／P水基钻井液1．1甲酸盐基HTttP水基钻井液收稿日期：2010—07—23。作者简介：夏小春，工程师，硕士，主要从事油田化学品的开I．1．I原理和特点发工作。甲酸盐基HTHP水基钻井液主要以甲酸盐水基金项目：中海油田服务股份有限公司项目“钻井液用抗高温聚合物降滤失剂的优化与应用研究”(项目编号为基液，加入增黏剂(一般为生物聚合物黄原YHB09YF024)。精细石油化工进展第l1卷第10期2ADVANCESINFINEPETROCHEMICALS结果表明，甲酸钠和甲酸钾水溶液能提高黄原胶溶液的最低结晶温度均低

7、于NaC1和KC1盐水，适的。在温度高达180℃条件下，黄原胶在饱和用于苛刻环境钻探HTHP井。但是需注意甲酸盐甲酸钠溶液中保持其有序构象；在温度高达浓度过高时结晶温度偏高的问题，例如：200oC条件下，黄原胶在饱和甲酸钾溶液中保持2．25g／cm甲酸铯盐水溶液的结晶温度为24℃，其有序构象。氯化钠和氯化钾也能提高黄原胶的1．6g／cm甲酸钾盐水溶液的结晶温度为一7℃，，但其溶解度有限，故其提高黄原胶抗温性能1．3g／cm。甲酸钾盐水溶液的结晶温度为l4℃。力有限。饱和氯化钠溶液能提高黄原胶的至(7)良好的页岩抑制性。Royal等提出将160℃。

8、尽管保持黄原胶的有序构象有助于降低甲酸盐(或乙酸盐，丙酸盐)作为钻井液用黏土稳酸和碱催化断链反应，但还需要抑制聚合物的氧定剂，其阳离子部