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1、可循环微泡沫钻井液,CNPC钻井液重点研究室,西南石油学院石油工程学院,梁大川 2003年10月,问题的提出,低压油气藏的勘探开发需使用低密度钻井流体.气体、充气泥浆、雾、泡沫流体等是常用低密度钻井流体。 普通泡沫流体含气量高，泥浆柱塞泵上水效率差，返出井口的泡沫流体必须机械除气后再加入起泡剂并重新充气才能实现有效的循环。这样，不可避免的造成钻井液成本增高，严重制约了泡沫流体的广泛使用。因此，研究出一种勿需反复充气和除气，可循环使用的稳定泡沫流体体系十分必要。,普通泡沫钻井地面设备布置图,增压器,空压机,雾化泵,振动筛,泥浆罐,泥浆罐,泥浆罐,2#泵,1#泵,泡沫排放池,发电房,井口,微泡沫钻
2、井液基本特点,1、由气-液或者气-液-固多相组成的分散体系。 2、气泡是以均匀、非聚集、非连续态存在。 3、泡沫质量=0.2-0.6，范围可调。 4、微泡沫钻井液密度范围：0.5-0.95kg/l。 5、气体来源可以是化学法产生，也可以是物理法产生。,微泡沫的物理理论模型假设,1. 微泡沫是气泡分散在液体中所形成的稳定分散体系， 2. 气泡群体可能以单个悬浮和部分相互连接的方式存在于体系中，其稳定性主要靠膜的强度和连续相的特定性能共同实现。 3. 微气泡之间接触处在平面上为点接触，因而微气泡膜之间的连接处可能不存在Platesu边界。 4. 微泡沫中气泡呈大小不等的圆球体。,影响微泡沫稳定性的
3、因素,起泡溶液的表面张力 表面粘度 溶液粘度 液膜的表面电荷 Gibbs-Marangoni表面弹性效应（表面张力的“修复”作用）黑膜,实现微泡沫的条件,泡沫量不能太多膜的强度要高（起泡剂、稳泡剂优选）连续相应具有特定性能搅拌条件,关键技术,1、具备发泡能力强、泡沫细小、泡沫寿命长的起泡剂； 2、具备抗盐抗钙抗温的稳泡剂； 3、基液性能满足形成和稳定微泡沫体系要求。,微泡沫钻井液基本组成,基浆+起泡剂+稳泡剂+降滤失剂+增粘剂,微泡沫钻井液流变性能,高温高压条件对微泡沫钻井液 滤失量的影响,普通泡沫与微泡沫的微观特征比较,将实验中所作的普通泡沫和微泡沫样品在光学显微镜下放大25倍观察其微观结构
4、。微泡沫微观结构图 普通泡沫微观结构图,微泡沫体系粒径分布柱状图,微泡沫体系粒径分布,微泡沫钻井液指标,1、抗温100 0C 2、抗盐15% 3、抗煤油污染20% 4、泡沫稳定性24hr (所选起泡剂和稳泡剂不同,这些指标会不同),微泡沫钻井液配套技术,1、计算任意井段钻井液密度2、计算井筒内钻井液当量密度、井底静液柱压力-已开发出相关计算软件,微泡沫体系特点及适用范围,特点： 密度低、固相含量低，钻速快 利于发现和保护油气层 防漏、堵漏 携屑和悬浮性能好 可循环使用，成本及维护费用低 不需增加空压机、增压器、除气器等设备 配制、使用、维护处理及转化均很方便。,适用范围： 浅井、中深井 井壁较
5、稳定 地层压力不高的油气层及易漏失地层,在新疆彩南油田的应用情况,新疆彩南油田地层压力、地层破裂压力低，在钻井过程中，井漏问题非常突出，漏失速度快，常常有进无出，解决彩南油田开发井漏失问题的通常办法是配桥堵浆堵漏或注水泥堵漏，这必然造成大量的人力、物力和财力损失，延长钻井周期，严重制约了该油田开发效益的提高。为了尝试解决彩南油田钻井过程中井漏问题的新办法，于2002年9月在C2854井进行了三相微泡沫钻井液现场试验。,室内研究的三相微泡沫钻井液配方:,3-4%膨润土浆+0.2%Na2CO3 +0.6%降滤失剂+ 0.3%增粘剂 +0.5%起泡剂A+0.4%稳泡剂,三相微泡沫钻井液配制,将一开用
6、膨润土-CMC钻井液用清水冲稀至坂含3540g/l左右，先调整膨润土浆体积为罐体积的2/3，然后按微泡沫配方顺序及加量加入降失水剂和增粘剂，调整好钻井液性能后加入起泡剂A及稳泡剂，同时开动罐上所有搅拌器搅拌起泡。循环均匀后测定钻井液密度和粘度。达到要求即可二开钻进。钻水泥塞(241m260.4m)，用适量Na2CO3和NaOH处理水泥塞污染浆。,微泡沫体系维护要点及方法：,控制钻井液漏斗粘度在80-120s，适当高的粘度有利于维持微泡沫的稳定 控制好钻井液的动切力和失水性能 开动离心机清除钻井液中细颗粒，保证钻井液具有良好的流变性。 勤测钻井液密度，及时调整 控制体系中膨润土含量在3540g/
7、l范围内 每250m-300m搞一次短起下钻,钻井液性能参数实际维护范围,试验效果分析,三相微泡沫钻井液试验井段(2601704米)没有发生井漏，起到了防漏效果。 钻井液携砂和悬浮性能好，每次短起下和起钻换钻头均能下钻到底，井底无沉砂；起下钻和短起下均无阻卡，井壁稳定，该体系能满足钻井工艺的要求，保证了安全钻井 试验井段（260米-1704米）纯钻时间为68小时，平均机械钻速为21.24米/小时。 三相微泡沫钻井液体系成本较低，稍高于普通聚合物钻井液的成本,本井成功试验后，在新疆彩南油田已推广应用六口井，在钻井时无一漏失，很好解决了该地区的井漏问题，取得了很好的技术经济效益。,微泡沫钻井液油层保护特性,压差小，进入液量少 侵入滤液与油藏间可形成气相隔离带，阻止进一步侵入 井内压力减小时，易返排 滤液使油藏岩石表面由亲油性向亲水性转化，利于提高原油采收率 可加其它油层保护剂由于该体系的低密度及油气层保护特性，用该体系和技术钻低压油气层也是非常有前途的。,谢谢！,E-mail:,ldczync-,
