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预防卡钻的好帮手——钻井液用防卡润滑剂

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预防卡钻的好帮手——钻井液用防卡润滑剂

发布日期:2014-10-25 11:41 来源:http://www。thnj。cc 点击:


预防卡钻的好帮手——钻井液用防卡润滑剂

                            ——濮阳诚信钻采助剂有限公司

一、引言

商南天和泥浆有限公司防卡润滑剂做为钻井液助剂中的一种重要成份,可以降低钻具与地层及钻具与套管之间的摩擦力,对于稳定井壁和防止压差卡钻是非常重要的,尤其是在大斜度定向钻井、穿靶钻井、构造应力较大的地区,改善钻井液和滤饼的润滑性是钻井施工成败的关键之一。我公司生产的防卡润滑剂,不仅解决了国外市场垄断高质量润滑剂和国内钻井原油使用价格贵的问题,同时对于预防卡钻、掉块、阻卡现象具有良好的保健效果。防卡润滑剂在应用技术上,填补钻井液用润滑剂的空白,为各大油田在润滑剂的使用上带来了便利。

二、性质和用途

防卡润滑剂为褐色油状液体,密度0.92~1.0g/cm3,有轻度甘辛味,是一种水基钻井液润滑剂,可以用于改善钻井、定向钻进、造斜定向施工、完井电测、下套管等项钻井施工作业中的井下摩阻状况,提高钻井液包括混油钻井液的润滑能力,减低钻井施工的操作难度,提高钻井施工的安全性,减少压差卡钻的机率,并能够帮助提高钻进速度。使用之后,见效快,吸附性好,转盘的扭矩明显下降;有良好的消泡作用,对钻井液的粘切及其他性能无影响,荧光级别低可用于探井和评价井,在高密度钻井液体系中有一定调节流变性的作用。

三、基本工作原理

产品中选用的脂肪酸链上及酯化剂分子上含有多种吸附基团,生成的产品分子易于吸附于固体表面,在金属、岩石和粘土表面形成较大厚度的吸附膜,吸附膜在极高的压力条件下耐磨性仍然很强,可以减轻接触面之间的摩擦而降低磨损,能有效地降低钻井液的极压润滑系数和泥饼摩阻系数,具有提高钻井液润滑性和泥饼润滑性的双重功能。

其次,添加特殊分散剂使产品进入钻井液体系后能尽快发挥效力。水基钻井液体系是以水为连续相,而普通的钻井液润滑剂均为油状物质,由于油水的不相溶性,润滑剂进入钻井液体系后通常以较大的油滴形式分布在钻井液中。防卡润滑剂由于添加特殊分散剂,加入钻井液中能以油膜的形式很快地分散在固液的相界面上,使防卡剂以最小的加量最大限度地发挥作用,从而达到降低钻井施工成本的目的。

特殊的去荧光工艺,使产品荧光级别低,在有利于钻井施工的同时,不影响发现油气藏。

四、产品特点

1. 具有多种吸附基团:产品分子链上存在多种吸附基团,在钻具表面形成牢固的吸附膜。在吸附膜的作用下,钻具与井壁的摩擦是一种流动摩擦,有效提高钻井液的润滑性,大大降低钻具在旋转时的阻力,提高钻井速度。降低摩阻系数(极压)幅度大,达到90%以上,在使用过程中,效果明显。

商南天和泥浆有限公司2。 解决荧光问题:采用先进去荧光技术,利于电测,录井等井下作业,从而不影响油气藏的发现。

商南天和泥浆有限公司3. 具有优良的消泡能力。

4。 适用于淡水、盐水、饱和盐水、复合盐水和混油钻井液体系。

5。 防卡润滑剂对钻井液和泥饼的润滑性改善具有双重作用,适用于各种大斜度定向井、水平井等各种高难度井的施工要求。

6. 可生物降解达到环保要求,可应用于海洋钻井等环保要求严格严禁使用原油的施工环境。

七、润滑剂技术研究现状:

       在美国等西方国家,采用多种添加剂作为润滑改进剂,国内最主要的是采用混原油和塑料小球的办法。原油用量较大,一般为钻井液量的10~15%,这对高密度钻井液来讲是一个大难题,因为原油的密度小,混入原油后需要重新对钻井液进行加重等一系列性能调整,造成使用的局限性;且由于原油中轻质油部分对地层的渗透性强,易破坏井壁形成钻井中的不安全因素;更重要的问题是原油中存在一定的芳烃物质,产生荧光对发现油层不利,所以,该材料在探井上禁止使用,而只能在普通生产井上使用。塑料球由于是固体形式粒径较大,在使用过程中极易被固控设备清除,使用时需要停用固控设备,不利于钻井液的固相控制,使用范围受到限制。

国际国内曾在探井施工中多采用白油类润滑剂,以期回避加入原油类物质对钻井液荧光的影响,但是润滑效果不理想。进入21世纪初,发展了聚合醇类物质作为钻井液的稳定剂和润滑剂,但造价太高,对温度、钻井液体系及环境的变化适应性差,尤其对盐和高价金属离子的抗污染能力极差,导致无法大面积使用。

人工合成及油脂改性制成的钻井液润滑剂在90年代以来逐渐成为探井钻井液润滑剂的主流。有的直接用油酸作为钻井液润滑剂(如RH4),有较好的润滑作用,但在使用中起泡严重,对钻井液的其它性能影响很大,使用后需要对钻井液进行后续处理,给使用者带来极大的不便。

有的用棕榈油、棉籽油等植物油改性制成,但凝固点太高,冬天使用极为不便。对极压润滑系数的降低情况,现行使用的这些产品一般只能达到50~80%。即使在钻井液中大量添加,对较为复杂的井仍不能满足其需要。而且植物油价格较高,与原油相比,性价比没有优势。因此,到目前为止,在对荧光无要求的生产井施工中仍然大量混入原油用以提高钻井液的润滑性。

国际上,国外知名的润滑剂主要有美国Magcobar公司的D-D、DOS-3,Baroid的 TORQ-TRIM和Imco的Lubrikleen。这些润滑剂主要以有机酯和阴离子表面活性剂组成,国际市场上的售价达到每吨6000~8000美元,所以不可能大量进口使用。在此基础上我们开展了新型钻井液防卡剂CFK-1的研制工作。

八、防卡润滑剂与国外产品的比较

质量方面:防卡润滑剂对钻井液极压润滑系数的降低率可达95%以上,加量仅为原油的1/10即超过了原油的润滑水平,又适用于各个大斜度定向井、水平井等各种高难度井的施工要求。产品稳定性好,抗盐、抗温能力强,不易与高价阳离子如钙、镁离子产生不溶性盐,能够满足深井高密度钻井液对润滑剂的要求。采用特殊的去荧光工艺,产品荧光级别低,适用于探井、评价井等对钻井液用处理剂荧光级别要求严格的井。

价格方面:随着国际市场原油价格的不断攀升,添加原油价格低廉的优势也不复存在。润滑剂防卡剂价格便宜,而用量只是原油的1/4~1/5。按可比价格计算,防卡润滑剂以与混原油价格低几倍的成本而获得良好的润滑性,其优势是不言而喻的,尤其是在高难度的大斜度定向井和高密度钻井液中,竞争能力相当强。

环保方面:由于原油泄漏会对海洋环境造成极大的破坏,国家已明令禁止在海洋石油钻探中使用原油,这为我们的防卡润滑剂进军海洋石油钻井市场提供了有利条件。另外原油中的芳烃物质具有致癌性已被世界公认,且原油使用后不易降解,对环境保护不利,在环境保护备受关注的今天,防卡润滑剂又多了一个占领市场的有利砝码。

九、防卡润滑剂现场应用情况

(1)位于川东断褶地带黄金口构造带普光构造的一口井,完钻井深7010m,最大井斜86.45°,水平位移1628.68m,是川东北普光气田顺利完成的第一口超深水平井。该井地层复杂、斜裸眼井段长(4322~7010m),增斜、稳斜段长(达1700m),设计井斜60~81°的井段自5760~7001m(段长1241m),在钻进及其它作业中钻具悬重大,摩阻也大。该井中靶要求严,随钻监控井眼轨迹,随时需要滑动钻进,钻柱难以加上钻压或加压不足,滑动钻进难度大,甚至无法进行定向施工。与此同时,海相地层复合钻井钻速快,钻屑浓度高,如果携屑效果差则极易在大斜度井段井眼下井壁堆积形成岩屑床并逐渐下滑累积,导致钻柱扭矩增大,摩阻升高,发生阻卡现象。另外,钻具、测斜仪器、套管等贴于下井壁,接触面积大,使摩擦阻力增大,若出现复杂情况,处理难度很大。卡钻、坍塌、高温、膏盐和酸性气体污染等各种井下复杂情况均不同程度存在于该井各段,其中又以润滑防卡和摩阻问题最为严重。针对以上具体情况,在施工过程中有针对性地使用了以防卡润滑剂为主要处理剂的聚磺钾盐防卡钻井液技术,解决了钻井液在减阻润滑、井壁稳定等方面的技术难点,保证了该井的顺利施工。

(2)现场施工情况 综上所述,在施工过程中必须保证钻井液具有良好的润滑性能,防止粘附卡钻事故的发生,满足定向随钻、测井、下套管等高难度施工的需要。

经过导管和一开段钻进之后,使用氮气钻,然后转为常规钻井液的施工。配制钾盐聚磺钻井液体系钻井液400m3,配方为:4%钠土+3%防卡润滑剂+3%CNS+3% PMC+0。2%NaOH+5%KCl+BaSO4。由于在转换钻井液时很容易造成井下复杂情况的发生,如井眼垮塌、掉块过多造成大段划眼,或者直接卡钻、井漏等。使用聚磺钾盐钻井液钻至中完井深4329m。充分循环洗井后进行短起下,直到正常井段。下钻到底循环时在4#和5#循环罐内配制密闭液80m3,该密闭液中的主要处理剂为防卡润滑剂 2t,辅以少量NRH和PSP。将密闭液60m3注入井内,封闭井底以上1000m井段。保证了中完电测一次成功,下套管顺利。

三开段钻遇地层为雷口坡、嘉陵江组、飞仙关组。此处的技术难点主要是润滑防粘卡、防盐水侵、防喷、防硫和抗温抗污染问题。

井深5000m造斜前一次性加入5%的防卡润滑剂和一定量的固体润滑剂。随着井斜角的增加逐渐将防卡剂含量加到10%的设计上限,保持钻井液具有良好的润滑性,以防止粘卡的发生。

在钻至井深6200m进入飞仙关组产层时,及时加入防卡润滑剂3t,同时复配10t超细碳酸钙和2t NRH,用以改善润滑性和泥饼质量。

井深6200m以后,完井作业打入抗温润滑封闭液。下钻到底循环时在循环罐内配制封闭液150m3,该密闭液中的主要处理剂为液体防卡润滑剂 2t,另有塑料球1t,还有少量NRH和NSL。将密闭液100m3注入井内,封闭井底以上2000m井段,普通电测顺利测至5700m,最大井斜58°位置;下部钻具输送电测和下尾管施工顺利。

十、资质和荣誉

钻井液用防卡润滑剂是国家发明专利和高新技术产品,通过了中石油、中石化集团公司的质量认证,获河南省科技成果二等奖。

十一、产品业绩及成果

近几年随着石油价格的猛涨,石油开采量不断增加,钻井液助剂市场一直处于需求旺盛状态。润滑类产品国内的生产厂家有几十家,品种、规格各不相同,但其用途和市场都是相同的。我们的产品主要用途是探井代替生产井中大量使用的原油,但综合钻井成本低,科技含量高,投放市场后,完全能够达到预期的目标,市场占有率会稳步上升,市场前景十分广阔。

我公司现在的主要市场在中原油田、四川普光气田及胜利油田,并已取得了塔里木油田、江汉油田、川庆油田、华北油田等油田的市场资格准入证,有了一定的市场,这为我们拓展西部市场打下了良好的基础。中原油田年使用原油大约为10000吨,无荧光润滑剂大约1000吨左右。西部市场原油使用量为中原油田的5-10倍,市场潜力是巨大的。另外,国家已明令禁止在海洋石油钻探中使用原油,这为我们的项目产品进军海洋石油钻井市场提供了有利条件。

在国际市场,依托中石油、中石化集团的钻井队伍进军国际市场有利条件,首先打入中东、中亚等国家和地区,争取产品返销美国。我们的发展战略是:保持中原、四川市场,拓展西部市场,进军海洋石油,力争产品出口创汇。


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