一種水基鑽井液封堵性的評價方法與流程
2024-02-10 15:26:15
本發明涉及石油天然氣鑽井技術領域，確切地說涉及一種水基鑽井液封堵性的評價方法。
背景技術：
目前，鑽井液的封堵效果主要採用低壓和高壓可視砂床濾失儀、42型或71型高溫高壓濾失量測定儀，測定鑽井液的砂床侵入深度、濾失量和高溫高壓濾失量、滲透失水來評價。採用可視砂床的侵入深度或濾失量、高溫高壓濾失量和高溫高壓透失水的大小來表示鑽井液封堵效果。
作者為張勇，2013年在《西南石油大學》的博士畢業論文中公開了「水基鑽井液封堵理論與技術研究」的文獻，該論文的主要內容是：
水進入近井壁泥頁巖地層和進入含泥頁巖地層是井壁失穩的主要原因,緻密封堵有效阻水進入地層並隔斷井筒壓力向地層傳遞是穩定井壁的重要技術方法,但緻密封堵要求封堵材料的大小和形狀與目標地層孔隙或微裂隙相匹配,而現有的封堵劑或因軟化點低、或因螢光性強、或因對鑽井液其他性能有不利影響而難以滿足現場要求。本文通過對防塌封堵的過程分析,提出了將納米二氧化矽改性熱塑性高分子複合材料作為鑽井液新型封堵材料的新思路,並從防塌封堵評價方法、新型封堵劑研究、封堵作用效果及封堵機理分析幾方面研究了水基鑽井液防塌封堵理論與技術。本文在對現有鑽井液封堵評價方法缺陷分析的基礎上,以原理模擬為指導,研製出了高溫高壓鑽井液防塌封堵測試儀,並據此建立起了鑽井液封堵能力的評價方法,該方法以鑽井液實驗常用的高溫高壓失水儀模擬井下高溫高壓條件,以失水儀的攪拌模擬鑽井液流動,以間歇可調的金屬縫板模擬微裂縫(20-100μm),以鑽井液濾紙模擬微孔隙,以一定時間範圍內失水量的大小評價封堵性能的好壞。實驗表明該封堵評價方法具有良好的可行性、重現性和穩定性。本文以原位聚合法合成出了無機/有機複合材料封堵劑NAZ-1,探討了NCO/OH比值、IPDI、PPG和DMPA加料方式、納米二氧化矽的用量等因素對NAZ-1封堵性能的影響,優選了最佳合成條件。用環境掃描電鏡、螢光分光光度計、軟化點測試儀和雷射粒度儀對複合材料的形貌、粒度分布、軟化點和螢光強度進行了分析與表徵。評價了NAZ-1作為單一處理劑在鑽井液基漿中性能,實驗研究結果表明：複合材料NAZ-1的配伍性能好,高溫封堵效果顯著,優於常用的磺化瀝青和乳化瀝青。本文以複合材料NAZ-1作為主劑,採用正交實驗方法研究出了具有良好高溫封堵性能的水基防塌封堵鑽井液4%膨潤土+4%NZA-1+3%QCX-2+3%SMC+ 3%SMP-2+1%SPNH+0.1%CMC。實驗表明：封堵鑽井液體系的鑽屑滾動回收率為63%,具有較好的抑制性；150℃下的40微米微裂縫封堵失水量為15m1,具有良好的高溫封堵性能；具有良好的抗鑽屑汙染能力的潤滑性能。本文應用壓力傳遞結合微觀實驗分析了NAZ-1防塌體系的封堵機理在於：在一定溫度壓力下變軟變形進入近井壁地層,並吸附、滯留、堆積在地層空隙,並將空隙表面由強親水性改變為弱親水性,從而阻止水進入地層並阻斷水力和化學勢傳遞,從而達到穩定井壁的目的。
但是，當前評價方法仍然存在以下缺點：
①可視砂床無法模擬井下高溫狀態；
②現有高溫高壓濾失測定儀忽略了高溫可能帶來的鑽井液失穩引發重晶石等加重劑沉澱而導致的數據假象。
技術實現要素：
本發明旨在針對上述現有技術所存在的缺陷和不足，提供一種水基鑽井液封堵性的評價方法，本評價方法模擬了井下高溫高壓狀態，排除了高溫可能導致鑽井液失穩而帶來的封堵性評價幹擾因素。
本發明是通過採用下述技術方案實現的：
一種水基鑽井液封堵性的評價方法，其特徵在於步驟如下：使用滲透率封堵性測試儀對鑽井液封堵性能測試，採用鑽井液通過陶瓷濾片的高溫高壓濾失量進行封堵效果評價。
具體步驟為：Fann-389 PPA滲透率封堵性測試儀組裝好後，將配製好的鑽井液倒入中測試漿杯中，裝上陶瓷濾片進行高溫高壓濾失量測定，記錄每分鐘的累積濾失量數值，測試時長為30min,然後對測試時間和累積濾失量進行作圖，得到高溫高壓濾失量曲線圖，對鑽井液的封堵效果進行評價。
與現有技術相比，本發明所達到的有益效果如下：
1、本發明模擬了井下的高溫高壓狀態，濾液從測試杯上方排出，消除了高溫可能導致鑽井液失穩而帶來的封堵性評價幹擾因素；
2、本發明使用陶瓷濾片替換現有濾紙，高溫狀態下不易損壞，數據重複性強。
附圖說明
下面將結合說明書附圖和具體實施方式對本發明作進一步的詳細說明，其中：
圖1為鑽井液封堵性能測試示意圖。
具體實施方式
參照說明書附圖，本發明的最佳實施方式是，其使用滲透率封堵性測試儀對鑽井液封堵性能測試，採用鑽井液通過陶瓷濾片的高溫高壓濾失量進行封堵效果評價。具體步驟為：Fann-389 PPA滲透率封堵性測試儀組裝好後，將配製好的鑽井液倒入中測試漿杯中，裝上陶瓷濾片進行高溫高壓濾失量測定，記錄每分鐘的累積濾失量數值，測試時長為30min,然後對測試時間和累積濾失量進行作圖，得到高溫高壓濾失量曲線圖，對鑽井液的封堵效果進行評價。
該儀器濾液出口在上方，可以消除高溫可能帶來的鑽井液失穩引發重晶石等加重劑沉澱而導致的數據假象。
使用陶瓷濾片替換現有濾紙，高溫狀態下不易損壞，數據重複性強。
從圖1表明：高溫高壓濾失量3min後濾失量大幅下降並逐步減少至15min後濾失量為零，封堵效果好。
本例中，水基鑽井液可以選用現有技術中的任一種，或者採用以下方案：
水基鑽井液由清水、抑制劑、降濾失劑、封堵劑、pH調節劑、加重劑按重量份數比製備而成，清水:抑制劑:降濾失劑:封堵劑:pH調節劑:加重劑=100:20～25:15～20:1～2：0.5～1:35～200。
所述的抑制劑是由0.2～1重量份的聚丙烯酸鉀KPAM、0.5～2重量份的聚陰離子纖維素PAC-LV、0.3～2重量份的高固相鑽井液用抑制劑有機矽鋁QLA、10～20重量份的甲酸鉀、3～8重量份的氯化鉀混合而成。
所述的降濾失劑是由2～4重量份的磺化酚醛樹脂SMP、1～2重量份的抗高溫抗鹽降濾失劑RSTF混合而成。
所述的封堵劑為頁巖抑制劑SOLTEX； pH調節劑為生石灰；加重劑為重晶石。
所述的高固相鑽井液用抑制劑有機矽鋁QLA是四川泰銳石油化工有限公司依據企業標準生產的產品，企業標準號為Q/08332190-9.01-2016，企業標準名稱為《鑽井液用有機矽鋁基抑制劑（QLA）》。
所述的抗高溫抗鹽降濾失劑RSTF是重慶市天澤鑽井材料有限責任公司依據企業標準生產的產品，企業標準號為Q/TZC1-2016，企業標準名稱為《鑽井液用高溫抗鹽降濾失劑 腐植酸丙磺酸醯胺多元共聚物（RSTF）》。