无粘土低固相甲酸盐钻井液.pdf

收稿日期:2001-03-27 作者简介:杨玻,1997年毕业于西南石油学院油化专业,2000年获该院油气井专业硕士,现在四川石油管理局钻采工艺研究院欠平衡钻井服务中心从事欠平衡钻井技术服务及研究工作。电话:[phone]。油田化学无粘土低固相甲酸盐钻井液杨 玻1,黄林基2(1.四川石油管理局钻采工艺研究院欠平衡钻井中心;2.西南石油学院)摘 要:甲酸盐钻井液是一种性能优良的新型钻井液,它具有许多独特的优点。文中用尾气一步法成功合成了优质低成本的甲酸盐,用国产的甲酸盐和降滤失剂建立起了无粘土低固相甲酸盐优化配方,并对其性能进行了评价。结果表明,该优化配方流变性好、抑制性强、性能稳定、固相污染容限高,性能与国外相当,值得推广应用。关键词:低固相钻井液;无粘土泥浆;甲酸盐;合成;流变性中图分类号:TE 254.3 文献标识码:A 无粘土低固相甲酸盐盐水钻井液是一种新型的抑制性无毒水基钻井液,其性能优良,既能满足日益严格的环保要求,又能满足不断发展的现代钻井工艺的技术要求。它不需粘土形成结构,能够解决传统钻井液不能同时满足强抑制和粘土充分水化以形成体系结构的矛盾。其固含很低,固相容限大,达到高密度时仍能保持低粘。甲酸盐钻井液在国外已用于现场并取得了良好的效果,但甲酸盐在国内货源不足,靠进口价格很昂贵,而其处理剂成本也很高。本工作旨在合成一种优质低成本的甲酸盐,并用国产的材料来建立甲酸盐钻井液优化体系,为甲酸盐钻井液在国内推广应用打下基础。国产甲酸盐的合成 尾气一步法1.反应原理以一氧化碳和碱金属氢氧化物为原料,在加温加压下一步反应生成甲酸盐,一氧化碳由黄磷尾气经净化而得,这就大大降低了合成成本。其反应方程式为:NaOH(或K OH)+COHCOONa(或HCOOK)2.生产工艺路线 高压水 NaOH(或K OH)黄磷尾气 净化 加压 高压水洗 压缩 合成 蒸发 吸滤 干燥 包装 甲酸盐甲酸盐盐水密度变化规律通过试验,研究了甲酸盐盐水溶液的密度与其浓度的关系,为今后配浆和调性能提供依据,结果见图1、图2。图1NaCOOH盐水密度与浓度的关系图2KCOOH盐水密度随浓度的变化规律优化配方经过对处理剂的优选和大量试验研究,用国产的处理剂和尾气一步法合成的甲酸盐得到了1.20g/cm3甲酸钠钻井液和1.50g/cm3甲酸钾钻井液二优化配方:甲酸钠优化配方:水+XC+JS-3+QS-2+NaCOOH;甲酸钾优化配方:水+XC+JS-3+QS-2+KCOOH。其中XC(黄原胶)为增粘剂,它具有较强的抗盐钙能力、良好的热稳定性和剪切稀释性,在甲酸盐中性能良好;JS-3是一种多糖类聚合物降滤失剂,它具有高抗温、抗盐性;滤饼形成剂选用超细碳酸钙QS-2,它能酸溶,不易对地层85钻 采 工 艺2001年造成伤害,同时也是一种良好的加重材料。配浆方法:先将称好的XC、JS-3、QS-2干混均匀,然后在高速搅拌条件下缓慢地加入水中溶解,高搅30min后加入甲酸盐再高搅10min。以后配无粘土低固相甲酸盐钻井液均按此法配浆。其在120/16h热滚前后的失水、流变性详见表1,其具有与国外相当的流变、失水性,但成本却大大降低。表1 甲酸盐优化配方性能钻井液(g/cm3)FLAPI(ml)pHPV(mPa.s)YP(Pa)Gel(Pa/Pa)钠盐配方滚前210815124152/3120/16h111952168104153/3钾盐配方滚前110715632110/17150/16h11501147152485/111.抗温性能优化配方的抗温性能见表2,钠盐配方和钾盐配方均具有较好的抗温能力;钾盐优化配方比钠盐优化配方具有更好的热稳定性,这是由于钾盐优化配方中甲酸根离子的摩尔浓度更高,这有利于提高聚合物在其中的抗温能力。表2 甲酸盐优化配方性能钻井液(g/cm3)FLAPI(ml)pHPV(mPa.s)YP(Pa)Gel(Pa/Pa)钠盐配方滚前210815124152/3120/16h111952168104153/3150/16h2312893152/3钾盐配方滚前110715632110/17150/16h11501147152485/11170/16h1150110715266154/62.抑制性用四川地层的红层土,按照技术规范在室内作了页岩吸附膨胀试验和滚动回收率测定。结果表明(见图3、图4),甲酸盐钻井液具有较强的抑制性,能显著降低泥页岩的水化膨胀和水化分散能力,适于钻泥页岩层;甲酸钾配方比甲酸钠配方具有更强的抑制能力。3.抗污染能力甲酸盐优化配方中加入15%、30%的过100目筛的新疆某井的钻屑岩粉,测其在120 下热滚前后的性能(结果见表3)。甲酸盐钻井液体系性能稳定,具有很大的固相污染容限,在加入30%的岩粉污染后其性能仍变化很小。图3 甲酸盐抑制性图4 甲酸盐页岩回收率表3 甲酸盐体系性能钻井液(g/cm3)FLAPI(ml)pHPV(mPa.s)YP(Pa)Gel(Pa/Pa)钠盐配方滚前2108124152/3120/16h 111952168104153/3加15%岩粉2148333415515/7120/16h1128215832275/6加30%岩粉3108403615615/8120/16h113631283634615/8钾盐配方滚前110715632110/17120/16h11501147152485/11加15%岩粉0197153713157/13120/16h1154113715288155/11加30%岩粉2117154013156/1215120/16h115821871533135/10结 论(1)用尾气一步法能合成出质优价廉的甲酸盐。(2)用国产的甲酸盐和降滤失剂完全能够配出无粘土低固相甲酸盐钻井液优化体系。该体系成本低、抑制性强、流变性好,性能与国外相当,具有很好的推广应用价值。(3)甲酸盐能提高增粘剂XC和降失水剂的抗温能力;聚合物在甲酸钾优化配方中比在甲酸钠优化配方中具有更好的热稳定性。(4)甲酸盐钻井液能提高聚合物在其中的温度稳定性,其机理是甲酸盐能提高聚合物的转变温度和16 h稳定温度。(5)无粘土低固相甲酸盐钻井液优化配方性能95 第24卷 第4期钻 采 工 艺 稳定,具有很大的固相污染容限。参考文献1Formate brines for drilling and completion:state of the art/SPE 30498 会,英/Howard S.K./SPE Ann.Tech.Conf.Exhib.1995,10.22:Dallas2 尚久方.兰氏化学手册.3Formate brinenew fluids for drilling and completions刊,英/Ramsey M.S/Pet.Engr.Int.1996,69(1):33374 鄢捷年,黄林基.钻井液优化设计与实用技术.北京:石油大学出版社,19931(编辑:黄晓川)科技简讯大尺寸一把抓打捞工具的结构原理及其成功应用 本文介绍新疆和田地区HC 1井遇到的井下事故和处理经过与工具。1.基本数据设计井深:5 730m;事故发生时井深:2 193.42m;表层套管:“508;下深:425m;井眼尺寸:“4452.事故发生过程钻进至井深2 193.42m时,循环钻井液到起钻至第三柱钻杆,井下正常,开始装刮泥器,在用气葫芦绷正井口钻具时,拴50kN滑轮的钢丝绳被拉断,滑轮被甩向井口,从与气葫芦钢丝绳连接处脱落入井。当时怀疑滑轮能否挂在防喷器中,于是打开半封侧门,没有发现滑轮,认为事故较严重,如果一旦滑轮在下落途中与钻具卡死,其后果不堪设想。3.事故处理步骤3.1起钻起钻速度要慢,上提时发现稍有挂卡,马上停止起钻,上下活动钻具,再继续起钻,经过如此三次活动,钻具全部起出地面,检查钻具时,发现三根“228钻铤有一道较重的长划痕,说明钻具与滑轮挤压严重。3.2通井探落物下钻通井,接“244.5 PDC旧钻头通井,目的是把滑轮推向井底。下钻过程很顺利,在接近井底时,开泵循环钻井液清理井底,待循环一周后,慢慢下放,探落物,在加压不到10kN时,有憋钻现象,扭矩明显增高,判断认定落物已在井底,决定起钻。3.3初始打捞方案及实施结果常见的对付落物方法是下磨鞋磨碎滑轮。通常情况下,该方法是较为有效的,而且施工人员都很熟悉其操作技术。但经过认真分析考虑,认为此方案不可取,一是由于该滑轮尺寸较大,磨起来费时费力;二是井眼直径大,没有合适的磨鞋,落物很难处理干净彻底;三是地层较软,破碎滑轮效率低。为了将滑轮一次性完全打捞出来,根据落物的形状、尺寸,决定现场自制一把抓进行打捞(目前还没有如此大规格的一把抓打捞工具)。4.一把抓打捞工具的制备割一长1.5m、钢级N80、尺寸“339的短套管。套管下部均匀割成直倒三角形状,并用气焊枪烤齿使齿尖稍向里弯曲,以适合滑轮合围尺寸。至此自制一把抓做好。4.1 打捞钻具结构“339一把抓+“339“127套管循环接头十配合接头+“203钻铤+钻杆。注意事项:套管循环接头与一把抓连接处点焊,防止脱落。4.2 下钻打捞下钻时速度要慢,尤其是通过井口时,更要使钻具居中,防止一把抓齿尖碰弯。下钻距离井底2m处时,开泵循环钻井液,清理落鱼表面,循环一周后,下放钻具,钻压逐渐加至150kN,提起钻具4m,再次下放加压200kN,立即起钻,起出后没有捞获落物,一把抓有一根齿弯曲。于是决定修改一把抓。5.改进方案及其成功实施5.1 修改一把抓套管底部形状做成倒链菱形,尖部向内弯,中间向外弯曲如葫芦状,齿形向左斜割。5.2 钻具结构“339一把抓+“339“127套管循环接头十配合接头+“203钻挺+钻杆。5.3下钻打捞下钻距离井底1m开泵循环一周后,开始加压,第一次加压200kN,慢开转盘,由于是电动钻机,转速可调,正转5圈,上提钻具离井底5m;第二次下放钻具,离井底约1m左右,快速下放,轻顿钻具,钻压250kN,开转盘转10圈,起钻,落物全部捞获。当时滑轮钩子与上部已断,销子亦脱落,外加一块长15cm,宽10cm泥岩块一起捞获,一把抓弯曲形状与设想完全吻合。至此事故解除,损失时间55h。6.几点认识(1)井下事故是难免的,现场要有充分的技术储备。(2)特殊的井下事故要特殊对待,事故处理要及时,方法要得当,计算数据要准确,要画出下井工具图和落物草图。(3)尽快研制一些特殊条件下的井下打捞工具,如大井眼、大尺寸落物打捞工具、深井打捞工具;加强安全管理,避免人为事故的发生。(膝新兴,陈生,李秀巧,赵秀菊,段梦兰)(编辑:黄晓川)06钻 采 工 艺2001年ZHOU H ai,W ANG Lei and G UO Yabin(DagangOilfield Ltd.,Dagang,Tianjin 300280,China),DPT24(4),2001:5455Abstract:Electric submersible pump is a large-scale oil producing equipment,and is a main increaseproductivity way in mid-later period of oilfield develop2ment.According to the feature of electric submersiblepump in high temperature and bad running surroundings,insulating material of electric submersible pump is im2proved by increasing its heat resistance and postponingageing.Through theoretical analysis and field applica2tion,the result shows the electric submersible pump haswide prospects and has important meaning for extendingthe life-time of electric submersible pump and reducingcosts of oil producing.Key Words:electric submersible pump,oil pro2ducing,insulating material,development,applicationPRINCIPLEANDAPPLICATIONOFHY2DRAU LIC BOOSTER OIL WELL PUMPWU Dening,LUO Liying,ZHANG Shou and XUShaoyong(The No.2 Oil Production Plant,ZhongyuanOilfield Company,Fanxian,Henan 457532,China),DPT 24(4),2001:5657Abstract:In order to solve the problem of deep-snubbing fluid extraction,the testing of hydraulic boosteroil well pump is carried out by the No.2 Oil ProductionPlant of Zhongyuan Oilfield.The principle of hydraulicbooster oil well pump that using the booster installationmake conventional oil well pump become a booster oil wellpump is presented in this paper.This pump can solve theproblemsof lowpump efficiency.Through application in 4oil wells of Pucheng Oilfield,the result proves that thebooster oil well pump not only can make liquid flow rateand pump efficiency increase,but also make load ofsucker rod decrease.So,it has obvious energy-savingefficiency.Key Words:oil well pump,sucker rod,stroke,piston,structureNOBENTONITEANDLOWSOLIDSDRILLING FLUIDS BASED ON THE FORMATEBRINESYANG Bo(Underbalanced Drilling T echnology Ser2vice Center of Drilling&Production T echnology ResearchInstitute,Guanghan,Sichuan618300,China)andHUANGLinji(Southwest Petroleum Institute,Nanchong,Sichuan 637001,China),DPT 24(4),2001:5860Abstract:New drilling and completion fluids basedformate brines have unique advantages.High-qualityfor2mate have been successfully synthesized by means of tail-gas one-step method which cut down almost half ofcost.T ests of performance estimatement about optimiza2tion formulations of no bentonite and low solids drillingfluids based on the formate brines which have been estab2lished by homemade formate and filtrate reducer,are car2ried out in this paper.As a result,the optimal formula2tions have very good rheology,inhibition,stable proper2ties and high tolerance to solids contaminations.Theyhave equal effect with foreign analogous formulations.So,the formulations are worth popularizing and applying.Key Words:low solids drilling fluid,clay freemud,formate,synthetic,rheologyANALYSIS OF INFLUENCE FACTORS ONFORMATION AND PERFORMANCE OF A KINDOF PROFILEMODIFICATIONGELS FITTINGFORLOW TEMPERATURE RESERVOIRZHAO Xiujuan,CHEN Tielong and ZHAO Jikuan(School of Petroleum Eng.,Southwest Petroleum Insti2tute,Nanchong,Sichuan 637001,China),DPT24(4),2001:6163Abstract:A kind of gel for profilemodification,which will be cheap and fit for reservoirs with low temper2ature,is studied.The gel is made of polymer with highmolecular weight and crosslinker chromium().It canbe used both for reservoir profilemodification and mo2bility control.The experimental results indicate that thegel has good characteristics of proper gel time,wideadaptability,low cost and good stability.It can meet theneeds of quick gelation in low temperature reservoir.Key Words:low temperature,plugging agent,gelation time,gel strengthDRILL TOOL CORROSION AND ITS PRO2TECTION IN WELL FUGU1WEI Jun,SONGShijun,WU Xiubin and REN Xi2aona(Drilling Engineering T echnology Research Institute,5Vol.24 No.4 July,2001DRILLING&PRODUCTION TECHNOLOGY