发展一个新的Reservoir-Friendly钻井液更高的天然气生产

文摘

气藏钻井泥浆密度平衡地层压力要求高。制定这样的液体,碳酸钙(碳酸钙)因其高酸溶解度。然而,由于所需的高浓度的碳酸钙高密度钻井液,把可能发生的可能导致渔业和/或脱轨的操作。最小化问题,重晶石(BaSO4)添加碳酸钙降低固体的量需要制定钻井液。然而,重晶石会造成潜在的损害,因为它不溶于常用的酸。钻井液在范围广泛的开发密度使用氯化钙盐和四氧化二锰(Mn3O4)。之前没有类似的配方开发最好的作者的知识。小粒径的属性(D50 = 1微米),球形和高比重(4.9克/立方厘米)Mn3O4使它好填充物,以减少固体加载和沉淀碳酸钙(2.78克/立方厘米,D50 = 10微米)和BaSO4(4.20克/立方厘米,D50 = 20微米)。本研究的目的是展示设计的实验室工作使用氯化钙/ Mn3O4水基钻井液。本文中的实验工作涉及流变特性,热稳定性、API和HT /惠普过滤。 The data generated from this study showed that Lignite and Vinyl amide/ vinyl sulfonate copolymer are recommended to provide good rheological stability and filtration control for CaCl2/Mn3O4 drilling fluid. Polyanionic cellulose polymer and starch can used to formulate KCl/Mn3O4 drilling fluid with good properties at 300°F.

关键字

密度泛函理论、时间—密度泛函理论的依赖,HOMO和LUMO, Scharber,非共价相互作用,Benzothiadiazole。

介绍

钻井液的使用是不可避免需要石油和天然气钻井作业。选择最合适的钻井液导致不破坏环境的情况下最大化生产力和最小化成本和现场设备(1]。选择合适的钻井泥浆一般评估是基于两个因素:

1)实现技术要求,和2)满足环保法规2]。此外,钻井液的化学是首选,因为它直接控制钻井性能,最重要的是整个油层地层损害的程度。

地层损害减轻水库在生产是至关重要的。钻井液优化设计的主要方法及井眼稳定性,减少支出,同时提高生产速度。先前的研究表明,地层损害可能是由于以下几点:(1)固体入侵程度,(2)粘土膨胀,(3)之间的乳液油基泥浆和地层水(3),(4)细菌效应(4),(5)和细粘土粒子的迁移(5]。泥浆侵入固体和滤液能够减少地层的渗透性,特别是当泥浆颗粒直径小于孔隙的喉咙,这导致进一步形成泥粒子迁移到(6]。合适的钻井液的特征之一就是形成一个很薄的泥饼,它可以形成非常快,很容易去除。

为了优化钻井和井操作,选择最有效的填充物在这种水基泥浆配方是必需的。重晶石加重材料被认为是最受欢迎的之一,因为它具有较高的比重,低成本和减少环境影响7]。然而,它有相当大的缺点,容易严重下垂和不溶于酸,这意味着重晶石删除过程是困难和昂贵的8]。

另一个著名的填充物是甲酸钾。有很多优势甲酸钾。它可以溶于水,形成高密度流体(9),创建非常薄滤饼,稳定页岩,并最小化潜在的微分粘。另一方面,甲酸钾会导致腐蚀,因为它是反应公司₂形成更多的甲酸和降水的氯化钾堵塞毛孔,从而危害形成(10]。

先前的研究和实验室实验表明,四氧化二锰(Mn₃O₄)是一个更好的权重代理和代表了一个很好的替代重晶石和甲酸钾。四氧化二锰保持相对较高的比重和粒度小,从而降低粒子沉降和下垂高泥浆比重配方。四氧化二锰颗粒的球形(4μm)的规模和比重(4.8克/厘米³),导致接触particle-to-parti雷竞技网页版cle交互(低11,12]。领域的研究表明,当四氧化二锰中使用油基钻井液,有更少的地层损害和大量的生产力。Al-Yami设计利用锰tetraoxide和CaCO氯化钾水基钻井液₃。的CaCO₃材料被用来改善过滤控制。本研究的目的是讨论实验室的工作进行设计使用CaCl水性在液体₂/锰₃O₄在95年pcf和300ºF。

实验研究

材料

在这项研究中使用的所有添加剂传统添加剂应用于钻井液等阴离子纤维素聚合物,淀粉和褐煤。

淀粉用作过滤控制添加剂,这是主要的组成部分,谷物的种子或块茎如大米,小麦,玉米,马铃薯。它有一个公式(C₆H₁₀O₅H₂O) n。淀粉降解的温度在最大250ºF 2到10磅/桶的浓度。

黄原胶是一种由细菌多糖水溶性聚合物的行动。生物聚合物具有良好的悬浮特性和使用在0.2到2磅/洗液的浓度。

聚阴离子纤维素聚合物可用于控制filtrion和建立viscosty。它可以用于淡水、海水和盐饱和液体浓度的0.2到5磅/桶。

熟石灰Ca(哦)₂是由氧化钙添加到水。用于高钙含量钻井液增加浓度的pH值0.5至20磅/桶。

对氯化钾钻井液,KOH是用于提高浓度的pH值0.5到3磅/桶。褐煤是用来提供过滤控制,提高高温流变稳定性高达400ºF在水性液体。这是明显有效的高密度泥浆。典型的剂量是2到6磅/桶根据过滤控制所需的程度。此外,它显示了良好的滤液控制和高密度流体流变稳定性。

乙烯基酰胺/乙烯基磺酸盐共聚物是N-methyl-N-vinylacetamide的三元共聚物,单体丙烯酰胺和乙烯基磺酸盐单体2-acrylamide-2-methyl-1-propanesulfonic酸用于高温环境。使用它作为水性液体的降滤失剂。

乙烯基酰胺/丙烯酸聚合物是一种低粘度合成聚合物增强过滤控制水性液体可以工作在高氯化钙浓度100000 ppm。聚合物可用于包含Na的卤水,K⁺,毫克^{+ +}浓度达到饱和,仍然显示在pH值范围广泛的环境中性能稳定。

CaCO₃是一个很好的酸溶性填充物以来生产力的形成可以被治疗盐酸。它可以用来制定钻井液密度最大的12磅/加仑由于其低比重(2.6到2.8)。

锰₃O₄从空气加热二氧化锰生产在1000°C。它们的属性更高的比重(4.8),球形,不同类型的酸溶性使他们更有吸引力比CaCO填充物₃(2.78克/厘米³)和贝索₄(4.25克/厘米³)。

CaCl₂可以结合使用石膏(硫酸钙)当钻井蒸发部分。如果钻井液不饱和时,它将被淘汰(表1)。在这个配方HEC(羟乙基纤维素)被用来建立粘度。HEC的纤维素聚合物改性聚合物非离子衍生品传授水溶性纤维素分子。HEC的非离子替换聚合物使他们很宽容的高盐环境,包括二价钙和镁。然而,HEC聚合物仅被认为是nonthixotropic。在CaCl XC聚合物功能很好₂液体,只要正确地剪切聚合物在最初的混合。生物聚合物是一种将构建的极少数聚合物凝胶结构。因此,这使得生物聚合物固体悬浮时的关键因素是必需的(表2)。

表1。CaCl₂用于钻蒸发部分。

表2:CaCl₂用于钻一个水库部分。

过程

许多尝试和测试制定Mn完成₃O₄水性钻井液配方以达到最终的配方适合深钻。测试需要的是:

1。流变特性

2。API和惠普/ HT标准过滤,3-Thermal稳定

密集的实验室工作是使用API RP CaCl 13 b - 1程序设计₂/锰₃O₄水性在液体的密度95 pcf在300°F。

结果与讨论

钻井液中氧气的存在能加速腐蚀速率和降解的水溶性聚合物。一个氧清除剂可用于去除氧。亚硫酸钠除氧剂的一个例子是方程1所示:

O₂+ 2 na₂所以₃→2 na₂所以₄(1)

钻井液性能包括光伏,YP,过滤(API和HT / HP),滤饼厚度,钻井液pH值测量。评价热稳定性,钻井液是年龄为16个小时300°F和前面提到的特性测量。

聚阴离子纤维素聚合物被用来制定锰₃O₄/ CaCl₂钻井液。得到了良好的流变学性能但是有控制滤失是关注(表3)。高浓度的CaCl₂所以使用溴化钙添加再结晶降到最低。

表3。制定利用XC聚合物和PAC-R CaBr。

CaCl₂原是减少和锰₃O₄数量增加调查与Mn聚阴离子纤维素聚合物的兼容性₃O₄/ CaCl₂钻井液(表4)。淀粉和CaCO₃细、中添加改善流体损失控制。然而,没有观察到即使在热轧控制。

表4。制定利用XC聚合物PAC-R和淀粉CaCO₃罚款和CaCO₃媒介。

Vinylamide /丙烯酸聚合物被用来代替淀粉来控制流体损失(表5)。得到了良好的流变学性能,但没有流体损失控制是实现即使添加更多的固体(CaCO₃和锰₃O₄)和减少CaCl₂盐浓度。Vinylamide与Mn /丙烯酸聚合物是不兼容₃O₄/ CaCl₂钻井液。

表5所示。制定利用Vinylamide /丙烯酸聚合物。

褐煤是用于锰₃O₄/ CaCl₂h在试图控制钻井液滤失。锰Tetraoxide没有CaCO只有在使用公式₃对其过滤性能结合褐煤进行评估。XC聚合物,聚阴离子纤维素聚合物被用来评估他们的流变学性能。暴露的钻井液温度可能会改变流体的流变学和过滤。良好的滤失控制热轧前后观察在300°F和300 psi 16小时(表6)。

表6所示。制定利用XC聚合物和Resinex CaBr。

褐煤是再次使用但CaCl浓度较低₂盐和锰浓度较高的₃O₄只有CaCO每桶5磅₃(表7)。早期研究Al-Yami el。显示,CaCO每桶5磅₃与锰₃O₄可以提供可接受的流体损失控制和薄滤饼当结合良好的流体损失添加剂(图1)。良好的流变性和滤失控制热轧前后观察从这个配方。

表7所示。制定利用XC聚合物和Resinex配方。

最后,乙烯基酰胺/乙烯基磺酸盐共聚物没有CaCO测试₃和CaCl高浓度₂(表8)。最好的钻井液性能得到当使用乙烯基酰胺Mn /乙烯基磺酸盐共聚物₃O₄/ CaCl₂钻井液即使热轧300°F和300 psi 16个小时。

表8所示。制定利用XC聚合物和塞尔马检查和CaBr。

Al-Yami表明聚阴离子纤维素聚合物和淀粉比褐煤和乙烯基酰胺/乙烯基磺酸盐共聚物聚合物提供良好的流变稳定性和过滤控制氯化钾/锰₃O₄钻井液。在这项研究中,我们表明,褐煤和乙烯基酰胺/乙烯基磺酸盐共聚物比聚阴离子纤维素聚合物和淀粉为CaCl提供良好的流变稳定性和过滤控制₂/锰₃O₄钻井液。

结论

在这项研究中,锰₃O₄/ CaCl₂钻井液(95 pcf)设计和测试。根据测试结果,可以得出以下结论:

1。除氧剂添加到聚阴离子纤维素聚合物扩大其稳定和提供良好的流变特性。然而,过滤控制并不好。

2。添加淀粉和CaCO₃和聚阴离子纤维素聚合物没有解决流体损失控制的问题。

3所示。Vinylamide与Mn /丙烯酸聚合物是不兼容₃O₄/ CaCl₂钻井液。没有流体损失控制实现即使减少CaCl₂浓度。

4所示。褐煤和乙烯基酰胺/乙烯基磺酸盐共聚物比聚阴离子纤维素聚合物和淀粉为CaCl提供良好的流变稳定性和过滤控制₂/锰₃O₄钻井液。

5。聚阴离子纤维素聚合物和淀粉比褐煤和乙烯基酰胺/乙烯基磺酸盐共聚物提供良好的流变稳定性和过滤控制氯化钾/锰₃O₄钻井液。

6。使用小CaCO浓度₃与Mn(5磅/桶)₃O₄(203磅/桶)提高了过滤并使用Mn相比降低了滤饼₃O₄一个人。

命名法

BHCT =井底循环温度,

°F BHST =井底静态温度,°F

PV =塑性粘度,cp

YP =屈服点,磅/ 100英尺²

Si公制转换因素

×2.54 m * E-02 =

(°F-32) / * E + 00 = 1.8°C

英尺×3.048 m * E-01 =

加3.785×412 e 03 = m3

加快924 E×4.535×1 =公斤

psi×757 e 03 = 6.894 Mpa

磅/加仑×1.198 26 E-01 = S.G

洗液×1.58987 E-0 = m3

*转换因子是恰当的。

引用

1. Al-Yami, et al .创新锰Tetra-Oxide /氯化钾水性在液体纸SPE 110638发表于2007年的SPE年度技术会展在阿纳海姆举行,加州2011。pp: 11 - 14号。
2. Al-Yami, et al .宝贵水性液体对固体的影响入侵和破坏特征。石油工程师协会2010;p: 1。
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7. 灰色GR和达利HC。石油钻井液体的组成和性质,第四版。海湾出版有限公司,1981年休斯顿,德克萨斯州,美国。
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10. 钻井和完井:霍华德SK。甲酸卤水为艺术的状态。石油工程师协会1995;p: 1。
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