潤濕反轉劑研制及性能評價

楊麗，唐清明，李莎莎

（1.中石化西南油氣分公司工程技術研究院，四川德陽618000；2.西南石油大學，四川新都510114）

潤濕反轉劑研制及性能評價

楊麗1，唐清明2，李莎莎1

（1.中石化西南油氣分公司工程技術研究院，四川德陽618000；2.西南石油大學，四川新都510114）

氣體鉆井在深井提速，保護儲層方面有很大優勢，在國內外得到廣泛應用，但氣體鉆井氣液轉換時井壁失穩現象普遍存在。針對川東北地區氣體鉆井過程中氣液轉換時井壁垮塌失穩等問題，分析井壁失穩原因，研制出一種性能優良的潤濕反轉劑，該劑與現用的鉆井液基本不起泡，不增加鉆井液粘切，配伍性良好。

氣體鉆井;井壁垮塌;潤濕反轉;配伍性

川東北地區井深、地質結構復雜，地層以砂巖和硬脆性泥頁巖為主，也含有硅質、鈣質膠結石英砂巖，含少量的煤層和煤線，砂巖孔隙及泥頁巖裂縫較發育，地層壓力系數較低，地層承壓能力低[1]。巖樣分析表明，該地區泥頁巖由伊利石、伊蒙混層、綠泥石、高嶺石等粘土礦物組成，具有低活性、低分散能力、高分散速度的特點。在實施氣體鉆井過程中，川東北地區在氣液轉換時井壁失穩現象普遍存在。因為，川東北地區氣體鉆井過程中，在氣液轉換時井壁沒有泥餅的保護，鉆井液濾液浸入地層，引起原地應力的變化和粘土的水化膨脹，產生膨脹壓，增加了地層塑性，使得井壁坍塌壓力增加；同時，在鉆井過程中，影響井壁穩定性的工程措施不當，如鉆頭對井壁過于嚴重的機械碰擊，加劇井壁微裂縫的發育；鉆井液對井壁的沖刷都會降低鉆井液作用在井壁上的壓力和巖石強度，導致井壁失穩。為此，研究出一種潤濕反轉劑，該劑與現用的鉆井液基本不起泡，不增加鉆井液粘切，配伍性良好。

1 潤濕反轉劑主劑優選

1.1 油溶性評價（見表1）

表1中明顯看出，D1821和煤油在加熱條件下溶解時，溶液較均勻，油溶性較好。

表1 油溶性評價

1.2 表面張力評價

配制1%的溶液，35℃下測定表面張力，考察藥劑的活性高低及吸附在巖石表面能力的強弱，數據見表2。

表2 表面張力測定

由表2評價結果得出，D1821表面張力小，活性高，易吸附在巖石表面。

1.3 起泡性評價

起泡性評價是安全快速鉆井的關鍵，起泡性評價結果見圖1。

從評價結果中得出，D1821幾乎不起泡，不會引起摩阻增大，卡鉆等問題。

1.4 裂縫毛管壓力評價

配制4%的標準鹽水，采用大邑須家河須二地區的低滲致密砂巖，用巖芯夾持器測定藥劑對裂縫毛管壓力的變化，評價結果見表3。

由表3可以得出，D1821對巖芯滲透率降低率達到82.25%，疏水性好。為此，通過油溶性、表面張力、起泡性、裂縫毛管壓力綜合評價，確定D1821作為潤濕反轉劑主劑。

表3 裂縫毛管壓力評價

2 主劑D1821加量確定

室內采用裂縫毛管壓力變化作為評價的主要指標確定D1821最佳用量，評價結果見圖2。

從圖2得出，隨D1821質量分數的增加，巖芯滲透率降低，從疏水效果和降低成本兩方面確定出D1821用量為2%。

3 潤濕反轉劑輔劑確定

為進一步增強潤濕反轉劑穩定井壁的作用，考慮在D1821的基礎上加入脂肪胺和瀝青進行配方優化，通過脂肪胺的烷基疏水長鏈與瀝青的封堵作用達到更好的疏水效果。

3.1 脂肪胺配比的確定

脂肪胺最佳配比的確定，采用裂縫毛管壓力變化作為評價的主要性能指標，評價結果見圖3。

由圖3可知，當脂肪胺加量為2%時，對砂巖滲透率降低率能達到87.6%。從藥劑溶解度和處理成本綜合考慮，確定出脂肪胺最佳加量為2%。

3.2 瀝青配比的確定

瀝青價廉，在配方中復配使用，能大大降低處理成本，其配比的確定采用裂縫毛管壓力變化進行評價，結果見圖4。

從評價結果得出，配方中瀝青加量10%時，疏水性很好。由此，綜合前面的評價結果，最終確定出潤濕反轉劑最優配方為:2%D1821+2%脂肪胺+10%瀝青+86%煤油。

4 潤濕反轉劑性能評價

4.1 配伍性評價

為避免井下復雜情況的發生，評價了潤濕反轉劑與鉆井液的配伍性，結果見表4。

從表4中看出，潤濕反轉劑與鉆井液配伍性很好，且還具有顯著的降濾失作用。100℃高溫老化16 h后性能良好，也具有降濾失的作用。

表4 潤濕反轉劑與鉆井液配伍性評價

4.2 抑制性評價

4.2.1頁巖線性膨脹率評價

從圖5中明顯看出，潤濕反轉劑線性膨脹率低，與蒸餾水相比24 h時線性膨脹降低率達到98.34%，對頁巖抑制性好。

4.2.2高溫滾動回收率評價

從表5中得出，將巖屑用潤濕反轉劑浸泡15 min后，其高溫滾動回收率達到90%以上。通過線性膨脹和高溫滾動回收綜合評價，潤濕反轉劑對頁巖抑制性較好，達到現場應用的要求。

表5 巖屑高溫滾動回收評價

總之，經過大量的室內篩選與評價工作，研制出了一種性能優良的潤濕反轉劑，其具有較好的疏水性能，良好的抑制性，與鉆井液配伍性好的特點。該劑成本低，原材料易得，生產工藝簡單，能解決川東北地區氣體鉆井過程中氣液轉換時井壁垮塌失穩等問題。

［1］丁海峰，魏學成,等.空氣鉆井過程中的鉆井液轉化[J].石油鉆探技術.2006，7.

10.3969/j.issn.1008-1267.2011.01.012

TE254+4

1008-1267（2011）01-030-03

A

2010-04-19

楊麗（1981-），女，工程師，從事鉆井完井液方面的研究。