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 本刊论文 |
| 低渗钻井液技术现状的理论综述 |
| 作者：张硕 时间：2016/09/25 点击：569 |
一、低渗透钻井液组成及特点
近两年对低渗透钻井液的研究分析其组成主要有四个主要产品：滤失控制井眼稳定剂FLC2000、井眼稳定剂LCP2000、多种组分组成的混合物DWC2000、KFA2000。在现有的水基或油基钻井液中加入一定浓度和数量的FLC2000及LCP2000就可以形成低渗透钻井液[7]。
FLC2000产品是由植物衍生物、可水溶解的有机聚合物、不能溶解于金属氧化物等组合而成，具有温度稳定性，在任何钻井液中加入适量的FLC2000均可转变成低渗透钻井液；使用FLC2000可减少滤失、提高破裂梯度、提高渗透率恢复值等。LCP2000是由多种混合聚合物和纤维等组成，可在水基和油基钻井液中使用，可以在钻井过程中防漏堵漏。DWC2000比较简单，可以直接加入钻井液中，配合加重材料构成低渗透钻井液，最主要特点是无污染。KFA2000是一种润滑剂，对环境无污染。
二、评价方法现状及作用机理
1.评价方法
对低渗透钻井液进行性能评价是研究低渗透钻井液技术的主要工作，其主要内容是采用有效可行的评价方法对低渗透钻井液的相关性能指标进行评价。如评价钻井液的滤失量、泥饼的质量等。
由于传统钻井液技术和低渗透钻井液技术存在较大的差别，传统钻井液评价方法也不适合低渗透钻井液评价工作，因此，在研究应用低渗透钻井液技术的基础上，分析探讨其评价方法十分重要。
1.1注射器测试评价法。该方法是在注射器中倒入一定的沙粒和试液，进行手动推动观察渗透情况，评价方法简单，只能定性分析。
1.2可视滤失仪测试评价法。该方法在钻井液评价中应用较为广泛也比较成熟，是目前低渗透钻井液评价中最常用、最主要的方法之一。评价过程中可以清晰的观察到试液渗透过滤的全过程，低渗透钻井液处理剂的研制和开发也是基于此评价方法进行。
1.3GA型低渗透滤失仪。该方法采用的GA型滤失仪是一种新型技术设备，它将普通滤失仪和高温高压试验器具综合在一起，增加了可视化功能，主要评价钻井液滤液侵入性能和形成的封闭膜承压能力。
1.4多功能岩心流动实验评价法。该评价方法主要用于测试低渗透钻井液进行超高承压能力的测试，可以对高温高压下的岩心动态流动滤失进行评价。
1.5高温高压井壁稳定模拟评价。该评价方法是在常规高温高压滤失测试基础上简单改进而成，测试条件控制在150℃和16小时以内，误差较小。
1.6压力传递试验评价法。主要评价泥页岩压力差传递规律和定量测试，同时评价岩层下游封闭端的压力动态变化规律。
对低渗透钻井液技术作用机理的深入研究可以更好地分析其功能和起到的作用，通过作用机理了解可以为研制新型低渗透钻井液提供依据，可以使钻井液效果越来越好。通过当前国内外对低渗透钻井液技术作用机理的充分研究，具有亲水性和疏水性两性特点的聚合物在加入传统的水基钻井液中，可以迅速形成表面膜。而且，在使用低渗透钻井液时必须满足足够的浓度和加量要求，才能形成岩层封闭膜层，以阻止钻井液侵入地层。
文中从低渗透钻井液吸附机理、成膜机理、油层保护机理、凝胶和胶束封堵机理进行其作用机理研究现状分析。
2.作用机理
2.1吸附作用机理分析
低渗透钻井液主要是主剂在井壁上迅速形成渗透膜，因此对钻井液主剂的吸附特性进行研究十分必要。在常温下，通过试验测定胶束聚合物在粒径为0.5～5mm左右的页岩颗粒上的吸附量，以此验证其吸附性。研究分析得出，从150℃降到常温过程中，随时间变化情况如图2；然后改变浓度，随浓度变化的等温线情况如图3所示。通过验证可以表明胶束在井壁上的吸附速度快，而随着胶束聚合物浓度的增加，吸附量也相应增多，这一研究现状表明了低渗透钻井液在岩层表面产生吸附作用，达到一定浓度后形成封闭膜。
2.2成膜作用机理分析
目前国内外对低渗透钻井液成膜技术研究主要集中在页岩本身是否存在渗透或半透膜性质，对钻井液能否形成封闭膜或成膜条件的研究较少，同时研究多以半透膜为对象进行。成膜技术要求了封堵颗粒的尺寸和变形特性以及其化学特性，通过吸附成网进而卷曲形成致密膜。一般情况下，封闭膜是经过多次膜结构积累沉淀而成的具有高承压能力和弹性的结构，而且在胶束收缩时会进一步降低膜的渗透率。
三、低渗透钻井液技术的发展趋势
随着科技发展和钻井要求的提高，低渗透钻井液技术在当前基础上会进一步研究和完善，并且出现各种新型技术和新的发明，以符合低渗透钻井液应用需求。根据前述低渗透钻井液技术研究现状和技术体系相关内容的研究，总结提出发展趋势及展望：
1.钻井液体系方便快捷应用化
由于钻井液体系具有主剂、辅剂、处理剂等组成，是溶解性较高的各种材料的聚合物，实际使用时根据需要进行调配而成。因此，在未来发展趋势下，低渗透钻井液主要以方便混合形成钻井液体系为主，快速形成效果良好性能稳定的钻井液。
2.钻井液技术体系多功能化
随着钻井工作印象因素的复杂多样化，低渗透钻井液技术在满足当前基本需求的情况下应该实现更多的功能，且要求更少的处理剂，是渗透钻井液体系趋向于现代化。
3.钻井液体系颗粒纳米化，技术智能化
研究具有纳米材料的颗粒，使钻井液体系具备纳米材料优势性能。同时逐步降低钻井液技术智能化，加大钻井液技术使用时的可视化、动态监控、出现问题及时解决应变等。
4.更加环保化和无害化
未来低渗透钻井液技术的发展将会更加符合环境发展和环保法律规定，不但能够更好地满足本质应用需求，还能更好地符合环保要求。同时实现零污染零危害。
四、总结
低渗透钻井液技术是钻井液发展体系最新研究和应用成果，经过国内外研究证明能够更好地满足钻井需求和发展。其在压缩性、封闭性、岩心渗透率恢复性、无害性等方面相对于传统钻井液技术均有较大提高，有利于保护油层和油井钻井工作。在未来发展下，低渗透钻井液技术将会得到进一步研究和广泛应用。 |
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