07非渗透钻井液作用机理研究

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1、非渗透钻井液作用机理研究薛玉志12邱正松*李公让2刘宝锋2武学芹2唐代绪2（1.中国石油大学（华东），山东东营，257061；2.胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东东营，257017）摘要通过对非渗透钻井液机理研究，非渗透钻井液处理剂小胶束聚介物在水小形成了球状胶束，特殊胶束聚合物水溶液胶束的粒度人小在610"660nmZ间，聚合物可以在井壁岩石衣而产生吸附，当达到一定浓度时，可以形成致密的胶束封闭膜。非渗透钻井液处理剂能形成封闭膜，其压缩性好；压差越人，封闭膜越致密，封闭效果越好。非渗透钻井液形成的封闭层易于清除，能够减小对储层的损害；能大幅提高岩心的渗透率恢复值，

2、达到95%以上，有利于保护油气层。非渗透钻井液具有较明显的阻缓压力传递和滤液侵入作用，在很短的时间内钻井液滤液进入岩心深度达到一个定值且滤液进入岩心深度很浅；能显著提高地层承压能力，冇助于防漏。非渗透钻井液的机理作用方式：理想充填，多点吸附，快速封堵和聚合物牍易于变形，多层封闭。主题词非渗透钻井液机理防塌防漏汕层保护胶束为了解决多套压力层系钻井的复杂情况和汕层伤害问题、泥页岩微裂缝地层的井壁稳定问题、解决衰竭油藏钻井井漏以及油层损害问题、加宽钻井液密度窗口以及提高地层承压能力等问题，2004年初，胜利钻井院引进了美国EDTI公司的非渗透钻井液动态降滤火剂FLC2000

3、,在胜利油m盐100、商852等井进行了国内首次现场试验，并取得成功冋。为了更好地研究并推广应用该新型钻井液技术，来弥补现有技术的不足,从而达到提髙钻井速度、保证井下安全、防止汕层损害、降低钻井综介成木、提高勘探开发效益的kl的，对其作用机理进行了深入研究和探讨。1非渗透钻井液处理剂微观作用机理研究非渗透钻井液处理剂聚合物具有疏水和亲水两性特点，加入到水基钻井液中时，能够迅速在I古I液界而吸附（即在井舉岩石表而），并在岩石表而发生缔合，形成疏水微区，疏水微区有一个疏水的内核，由聚合物的疏水基团构成，外层由聚介物的亲水链段包裹，且定向排列，形成双分子层，并以这种方式向空

4、间纵深延展。随着聚合物浓度的增加，双分子膜还可以形成球形聚集体（囊泡），从而在岩石表面形成封闭层（膜），阻缓流体侵入地层。聚合物分子在固液界面吸附，形成双分子层或囊泡过程。1.1非渗透钻井液处理剂胶束显微观测分析利用照相显微镜对1%胶束聚介物和YHS-1水溶液进行观测，3.3X20倍观测结果可以清楚看出，非渗透钻井液处理剂形成了球形胶束。1.2非渗透钻井液处理剂聚合物胶束粒度分布特征借助口英国引进的粒度/电位仪（Zetasizer3000型）实验验证并测试分析了非渗透钻井液处理剂的关键组分，即特殊胶束聚合物在水溶液中形成胶束的粒度分布特性，不同浓度的实验结杲见图E强度

5、・(%)501000200030004000oOO532ooO050211«£©图11%聚合物水溶液胶束粒度分布（平均粒径：652.2nm）由图1可知，非渗透钻井液处理剂中特殊胶束聚合物水溶液胶束的粒度人小在610~660nm之间（0.5〜1%浓度范围内）。1.3非渗透钻井液处理剂聚合物吸附特性测定结果与分析（1）吸附等温线衣室温卜•，测定不同浓度胶束聚合物在粘土颗粒上的吸附量，作吸附等温线，见图2。5000聚合物浓度5g/L）图2胶束聚合物吸附等温线从图4可以看出，随着聚合物浓度的增大，吸附量先缓慢增加，然后迅速上升，后來增加速度变缓，趋向饱和。胶束聚合物在粘土表面

6、产牛了吸附，吸附层rfl吸附单体、表面胶束和衣面空位组成，当吸附达到饱和时，吸附单体量和衣面空位量趋向于零，表面胶束量趋向于极值，即表而上所有吸附部位都被表而胶束占据。这表明聚合物可以在井壁岩石表而产生吸附，当达到一定浓度时，形成致密的胶束封闭膜。（2）临界表面胶朿浓度（CMC）临界表面胶束浓度是指由丁在固液界面上开始牛成表面胶束而使吸附迅速上升时的溶液浓度。据此，临界表面胶束浓度可由吸附等温线吸附量迅速上升的岂线部分外延到与浓度轴相交Z处的浓度得到，由图2可知，CMC=200mg/L,即聚合物在钻井液小的浓度应至少大于CMC,否则，吸附量太少，在岩石表面形不成致密的

7、封闭膜。2非渗透钻井液油气层保护机理研究汕层损害最基本的机理包括孔喉的物理堵塞（I古I体颗粒侵入、聚合物侵入、粘土膨胀、结垢等）和相对渗透率的改变（流体阻塞、乳化、润湿性改变等）。因此，第一步必须把钻井液侵入降到尽可能低的水平（如果钻井液不侵入，就不会发生地层损害）。在过平衡压力下侵入总会发牛，所以笫二步是钻井液应尽可能减少损害。非渗透钻井液能把滤失量降到很低的水平；而且非渗透钻井液处理剂能与所有普通的钻井液添加剂配伍使用，这表明在不损害低滤失性的条件下，非渗透钻井液能够实现第二步。非渗透钻井液能够快速在岩石表而形成低渗透率的封闭膜，固体颗粒和人多数