矿物油基钻井液低剪切流变行为调节技术研究

为了提高有机土在低芳香烃含量矿物油中的凝胶性质,研制了不同结构的流型调节剂,并对矿物油基钻井液的常规性能、低剪切速率黏度、线性黏弹性和高温高压流变性进行了实验研究。结果表明,含有聚酯酰胺型(BZ-ORM-Ⅰ)、聚酰胺基胺型(BZ-ORM-Ⅱ)和烷氧基胺型(BZ-ORM-Ⅲ)等流型调节剂的矿物油基钻井液,在密度1.30g/cm3时,低剪切速率黏度较高,剪切速率为1.7s-1和0.17s-1时的黏度符合"动态沉降窗口"理论要求,矿物油基钻井液弹性模量G′大于黏性模量G″,聚酰胺基胺型与烷氧基胺型流型调节剂具有明显的协同作用,高温高压条件下动切力和低剪切速率动切力较高。同时含有酰胺基、胺基和烷氧基的流型调节剂主要调节矿物油基钻井液的凝胶结构,使之具有良好的悬浮性能,并保持合适的弱凝胶性质。

乳化钻井液钻井过程中引起的地层伤害

本文研究了采用乳化钻井液(油基钻井液OBM)所生成的粗乳液对胶结低渗至中渗砂岩地层的潜在伤害。使用了两类乳化钻井液:矿物油基钻井液和合成基钻井液。研究发现,测试用的OBM中的乳液可以由乳化剂稳定,也可以由固体颗粒(有机黏土和钻屑)所稳定。在低剪切速率下,在显微镜下可以观测到水滴和颗粒形成的聚集体。在瞬时滤失阶段,乳液侵入对油层的伤害最大,特别是当钻井液中的乳液不稳定时尤甚。乳液侵入的危害性将随着滤失压力的增加而增加。大量的现场试验发现,混合了钻井液滤液和储层流体的乳液的稳定性主要受乳化钻井流体和原油组分的影响。在90℃下进行岩心流动实验发现,乳液的存在会对地层造成严重伤害。在高温老化后伤害部分恢复。在90℃下,乳液在岩心中的稳定性要比在室内实验中的稳定性高。在高剪切速率下,在储层中形成乳液的可能性是最高的,如在瞬时滤失阶段和采油初期。随着钻井液和储层中乳化剂的增加,这种乳液形成的机率也增大。乳液造成的地层伤害是暂时性的。由于乳液是热力学不稳定体系,乳液造成的永久性伤害的可能性随着温度的升高而降低。因此,乳液的稳定和失稳机理主要由钻井液滤液和储层流体来决定。如果伤害区域被产出油扫过,用油稀释清除乳液的方法就有可能实现。在室内实验中使用合成油代替原油,会对乳液引起的潜在地层伤害评估不足。室内实验时间过短会对乳液造成的潜在地层永久性伤害评估过高。