抗鹽降失水劑M-89L在油田鉆井中的應用

摘 要:研究了M-89L抗鹽降失水劑的性能特點。敘述了其在石油油井側鉆井過程中的現場應用及效果。

關鍵詞：抗鹽降失水劑M-89L 油田鉆井

中圖分類號:TE2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)02(c)-0039-01

1 前言

油田深層側鉆井的廣泛開展標志著我國油田建設已進入了全面發展的成熟期，由于側鉆井環空間較小，溫度最高可達到150℃，會使很多水泥漿外加劑失去作用。因此在油田化學方面，人們科學的引入了AMPS共聚物，尤其是在抗鹽降失水劑M-89L方面進行了廣泛的研究。其特殊的分子結構及含有對鹽的不敏感基團使之具有耐溫性高、抗鹽性好、性質穩定、失水量易控制、漿體穩，流變性能良好的特點，因此越來越多的運用到油田建設中，能充分的適用于高溫、高鹽及高礦化度地層以及海上鉆井的生產作業。

2 抗鹽降失水劑M-89L的性能闡述

抗鹽降失水劑M-89L屬于AMPS的四元共聚物類，AMPS中磺酸根的強水化性能及叔丁基的體積效應使其具有良好的適應環境能力，即便對于高溫、高污染的地質環境也能保持相對的穩定性，下面我們通過一組實驗驗證M-89L的諸多性能。

2.1 M-89L的抗鹽性

我們可通過用蒸餾水、18%鹽水及飽和鹽水配成密度為1.90g/cm3的水泥漿并在油井水泥中加入不同比例的M-89L，控制溫度在93℃下測定其API失水量的方式檢驗其高度抗鹽的性能。實驗證明，M-89L可將水泥漿在飽和鹽水中的失水量控制在150 mL以內，而在18%鹽水中則可將失水量控制在50mL以內，遠遠低于同等情況下水泥漿失水量250mL的標準。

2.2 M-89L的抗高溫性

由于M-89L共聚物中含有磺酸鹽基團、鏈剛性基團的單體因此構成了其水化能力強、耐溫能力高的特點。針對我國油田的溫度范圍特點，我們可選取100～150℃作為測試溫度的范圍。實驗方式主要通過在G級水泥中加入4.5%的M-89L來測定其API失水量。我們將溫度范圍分為五段，并按照失水量變換值繪制具有代表性的M-89L抗溫性能圖，如圖1所示。通過圖中直觀描繪的失水量變換圖我們不難看出M-89L在100-150℃以內均具有良好的降失水性能，能在不需改變其加量的情況下有力的將失水量控制在50mL以內，利于長封固段固井的生產及油田使用建設。

2.3 M-89L對水泥漿高溫稠化時間的影響

由于M-89L的抗高溫性能而多數被用在我國油田的高溫井中，因此對水泥漿高溫稠化時間的調節可利用M-61L混合的方式進行。為了測定其過渡的時間，我們可分別在兩種級別的水泥中加入SiO2、USZ、M-89L及M-61L從而組成高溫水泥漿，在120-150℃下測定其稠化時間。當150℃時，其D級水泥漿的稠化的時間為312min，而在140℃時G級水泥漿的稠化時間則為320min，種種測定數據表明，兩種級別的水泥在規定的溫度范圍內其稠化時間均大于240min，能充分的滿足施工要求，同時具有初始稠度低、阻礙小、易于紊流，過渡效率高、時間短，近似直角稠化、膠凝強度發展快的特點，并能有效的防止環空竄流等現象的發生。

2.4 M-89L對水泥漿強度的影響

對水泥漿強度的影響測試我們可通過在70～130℃條件下在G級水泥中加入4.0%的M-89L并在21MPa下養護48h之后來測定水泥石強度的反應數據。測定數據表明，加入了M-89L的水泥漿要比沒加入的凈漿強度高出30%。另外我們還可通過另一個實驗檢驗M-89L對水泥漿強度的影響作用。我們可選取遠低于深井頂部靜止溫度的100℃為養護溫度，在強度相對較低的D級水泥中加入30％SiO2，通過葡萄糖酸鹽類高溫體系(A)、天然改性纖維素類高溫體系(B)及M-89L復合抗鹽抗高溫體系三者的對比，測定其在21MPa、72h下的抗壓強度。測試結果表明通過葡萄糖酸鹽類高溫體系的養護雖在規定條件下得以成型，但脆弱無比、一捏即碎，毫無抗壓能力;天然改性纖維素類高溫體系在規定時間及條件下沒能成型，而M-89L復合抗鹽抗高溫體系水泥石則成型飽滿，且具有一定的穩定性和抗壓強度。在單獨對M-89L復合抗鹽抗高溫水泥漿進行強度測定時，我們首先將溫度控制在正常范圍內，通過D級和G級水泥中頂部和底部水泥石強度的測定反應其綜合數據。D級水泥當170℃、21MPa時養護168h后的抗壓強度為19.8，而G級水泥在相同條件下的抗壓強度則為22。充分的數據表明其抗壓強度的比值均符合規范的水泥石抗高溫性能要求，在大于0.85的標準水平。

3 作業現場應用

我們以側鉆井的文13一側300井為例，該井的最大井斜為18°，油氣層分布井深為3190～3616m，水泥返高井深為2864m。我們可根據不同的鉆井深度選取不同標準的鉆頭進行鉆井。如可利用f114mm的鉆頭鉆至井深3623m處，下入f101.6mm套管至井深3620.33m，此時環空間隙只有6.2mm。由于該井段用飽和鹽水鉆井液鉆井，因此完鉆時密度為1.75g/cm3，故很容易隨著井深的增加造成井漏現象的發生。對于這一井底最高靜止溫度可達134.16℃、最高壓力可達63.4Mpa的鉆井環境，我們可選用密度為1.97g/cm3的M-89L復合抗鹽抗高溫體系進行大范圍的固井操作，用現場配藥水及大樣灰配促凝段水泥漿的方式將稠化時間控制在250min、失水量控制在30mL、緩凝段水泥漿稠化時間則控制為337min，失水量為32mL。這樣一來就有利于施工作業的順利進行，使側鉆井的固性大大的提高，從而形成精品質量的施工與建設。

4 結論

總之，通過對AMPS多元共聚物類降失水劑M-89L的優勢性能分析及綜合應用不難看出，其高抗鹽性、高耐溫性、高穩定性的特點能充分的適應我國的油田鉆井的建設與施工環境，有利于深層側鉆井及小間隙井固井的施工作業。M-89L的科學引入使我國的油田鉆井行業的擴大地域規模開發、海上鉆井開發建設成為可能，我們只有繼續的拓寬M-89L的應用領域，通過科學的分析、周密的調研掌握其更多的優勢性能，才能使我國的油田鉆井行業以創新的姿態、認真務實的精神、先進科學的態度提升生產質量和效率，加快油田行業全面建設的持續發展進程。

參考文獻

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