全阳离子钻井液

1、 CP全阳离子 水基钻井液研制研制CP全阳离子水基全阳离子水基钻井液主要思路钻井液主要思路（一）思路一、是把钻井液的负电性能（一）思路一、是把钻井液的负电性能降低至与地层的电动电位相当的位置降低至与地层的电动电位相当的位置（即（即-10-10-20mv -20mv 左右）为了达到降低左右）为了达到降低钻井液体系的电动电位，决定本体系钻井液体系的电动电位，决定本体系所用的处理全部用带阳离子的处理剂。所用的处理全部用带阳离子的处理剂。（二）思路二、是研制一种能够在现场（二）思路二、是研制一种能够在现场测量的钻井液中阳离子浓度的方法和测量的钻井液中阳离子浓度的方法和仪器，以保证钻井液的抑制性和低电仪

2、器，以保证钻井液的抑制性和低电动电位性动电位性 （三）思路三，依据我国目前所钻进的地层特性和总结（三）思路三，依据我国目前所钻进的地层特性和总结出的钻井液性能的要求的经验，分别研制成功出的钻井液性能的要求的经验，分别研制成功5 5种阳离种阳离子型处理，针对上部地层（大约分界处在的白垩系前后）子型处理，针对上部地层（大约分界处在的白垩系前后）含蒙脱土量大，易水化分散的特点，研制出含蒙脱土量大，易水化分散的特点，研制出CPHECPHE高分子高分子量的阳离子聚合物和量的阳离子聚合物和CPHCPH中高分子量的阳离子聚合物来中高分子量的阳离子聚合物来包被上部易水化分散，造浆性极强的地层，另外研制成包被上

3、部易水化分散，造浆性极强的地层，另外研制成功了功了CPICPI小分子量的抑制剂，其主要作用是可进入粘土小分子量的抑制剂，其主要作用是可进入粘土层的晶片内以防止水分子的进入而起到抑制作用。针对层的晶片内以防止水分子的进入而起到抑制作用。针对下部地层的特性，伊利石逐渐增多，易碎化，分裂的特下部地层的特性，伊利石逐渐增多，易碎化，分裂的特点，研制成功了点，研制成功了CPFCPF降滤失剂和降滤失剂和CPACPA封堵防塌剂（其中含封堵防塌剂（其中含有沥青质）以维护易碎化地层的稳定。有沥青质）以维护易碎化地层的稳定。研制研制CP全阳离子水基钻井液的全阳离子水基钻井液的主要思路主要思路CP全阳离子水基钻井液

4、的性能全阳离子水基钻井液的性能n抑制性强，有利于井壁稳定。抑制性强，有利于井壁稳定。n抗钙，抗盐（可至饱和）高密度（抗钙，抗盐（可至饱和）高密度（2.312.31）n可根据需要由淡水浆转化成饱和盐水浆。可根据需要由淡水浆转化成饱和盐水浆。n有利于保护油气层，渗透率恢复值高。有利于保护油气层，渗透率恢复值高。n电动电位接近于地层电动电位接近于地层, ,钻速快。钻速快。n现场易于维护，滤失量低。现场易于维护，滤失量低。n满足环保要求。满足环保要求。CP全阳离子水基钻井液概述 CPCP全阳离子水基钻井液是一种真正意义上建立的一种全阳离子水基钻井液是一种真正意义上建立的一种阳离子水基钻井液体系。该阳离

5、子钻井液体系，淡水阳离子水基钻井液体系。该阳离子钻井液体系，淡水浆阳离子度（滤液测定）为浆阳离子度（滤液测定）为10000PPM10000PPM。饱和盐水浆阳。饱和盐水浆阳离子度（滤液测定）为离子度（滤液测定）为8000PPM8000PPM。CPCP全阳离子水基钻井液所用的处理剂全部是阳离子型的，全阳离子水基钻井液所用的处理剂全部是阳离子型的，配成的钻井液体系的电动电位接近地层。一般所钻地配成的钻井液体系的电动电位接近地层。一般所钻地层的层的电位多在：电位多在：-10-10-25mV-25mV，胜利油田地层电动电，胜利油田地层电动电位：位：-10-10-30mV-30mV 目前目前CP CP

6、钻井液电动电在位：钻井液电动电在位：-21.1 -21.1 mVmV可适用于淡水、盐水、饱和盐水、高钙（可适用于淡水、盐水、饱和盐水、高钙（5%CaSO45%CaSO4）污染等条件）污染等条件下配制出适合井下情况的钻井液。同时还研制出了可以在现下配制出适合井下情况的钻井液。同时还研制出了可以在现场测定本钻井液中阳离子浓度的方法，简单易行，来保证本场测定本钻井液中阳离子浓度的方法，简单易行，来保证本体系的抑制性和稳定性。体系的抑制性和稳定性。其综合效果是降低了钻井和钻井液的成本，减少了钻井过程中其综合效果是降低了钻井和钻井液的成本，减少了钻井过程中的复杂情况，提高了钻井效率，缩短了钻井周期；同时

7、有利的复杂情况，提高了钻井效率，缩短了钻井周期；同时有利于保护油气层，提高采收率，不污染环境，符合环保要求，于保护油气层，提高采收率，不污染环境，符合环保要求，它是一种很有发展前途的新型水基钻井液体系。它是一种很有发展前途的新型水基钻井液体系。本体系只有五种阳离子型处理剂，在一般情况下只用三种处理本体系只有五种阳离子型处理剂，在一般情况下只用三种处理剂即可。因之大大减少了原负电性体系需要剂即可。因之大大减少了原负电性体系需要7-87-8种处理剂才种处理剂才能维持阴离子钻井液性能的要求，能维持阴离子钻井液性能的要求， CP全阳离子水基钻井液概述CP全阳离子水基钻井液概述二、二、CPCP阳离子型处

8、理剂阳离子型处理剂：（：（CPCP钻井液配方组成钻井液配方组成通常只需三四种主要材料）通常只需三四种主要材料）1 1、CPI CPI 阳离子型抑制剂阳离子型抑制剂 2 2、CPH CPH 阳离子型包被阳离子型包被3 3、CPF CPF 阳离子型降滤失剂阳离子型降滤失剂4 4、CPA CPA 阳离子型封堵防塌剂阳离子型封堵防塌剂 5 5、CPN CPN 阳离子型抗钙剂阳离子型抗钙剂CP全阳离子水基钻井液体系功效特点n（一）抑制性强、井壁稳定：一）抑制性强、井壁稳定： CPCP钻井液由全阳离子处理剂配制的，体系中钻井液由全阳离子处理剂配制的，体系中阳离子浓度在阳离子浓度在10000ppm10000

9、ppm以上，在水基钻井液体系以上，在水基钻井液体系中抑制能力是最强的，仅次于油基。中抑制能力是最强的，仅次于油基。 阳离子处理剂带有正电荷，靠静电作用把粘土片阳离子处理剂带有正电荷，靠静电作用把粘土片结合在一起，因而大幅度抑制了粘土矿物的水化结合在一起，因而大幅度抑制了粘土矿物的水化膨胀和分散，非常有利于稳定井壁。膨胀和分散，非常有利于稳定井壁。 阴离子型处理剂，只能吸附在粘土和钻屑带正电阴离子型处理剂，只能吸附在粘土和钻屑带正电荷的边缘上，吸附能力弱。荷的边缘上，吸附能力弱。CP全阳离子水基钻井液体系功效特点（二）体系达到了不分散状态二）体系达到了不分散状态 由于由于CPCP全阳离子水基钻井

10、液抑制性强，体系粘度低，全阳离子水基钻井液抑制性强，体系粘度低，流变性易控制。室内大量实验数据证明粘土在流变性易控制。室内大量实验数据证明粘土在CPCP全阳离子全阳离子钻井液体系基本没有水化膨胀分散。（见实验数据）钻井液体系基本没有水化膨胀分散。（见实验数据） （三）抗温、抗钙、抗盐（三）抗温、抗钙、抗盐 CPCP全阳离子水基钻井液具有良好的抗温（全阳离子水基钻井液具有良好的抗温（150150）、抗）、抗钙（钙（5% CaSO45% CaSO4）、抗盐（饱和）以及抗固相污染的能力。）、抗盐（饱和）以及抗固相污染的能力。（四）（四）CPCP全阳离子水基钻井液易转换，减少固排污染全阳离子水基钻井液

11、易转换，减少固排污染 CPCP全阳离子水基钻井液，可根据需要由淡水泥浆转换全阳离子水基钻井液，可根据需要由淡水泥浆转换为盐水泥浆，转换过程中不会引起粘度增加过快，因此转为盐水泥浆，转换过程中不会引起粘度增加过快，因此转换过程容易操作，且泥浆性能变化容易控制。减少了废弃换过程容易操作，且泥浆性能变化容易控制。减少了废弃泥浆排放，减少固排污染，节约泥浆耗费，降低钻井成本泥浆排放，减少固排污染，节约泥浆耗费，降低钻井成本。CP全阳离子水基钻井液体系功效特点（五）有利于保护储层，渗透率恢复值高（五）有利于保护储层，渗透率恢复值高 CPCP全阳离子水基钻井液滤失量低、体系中阳离子浓度高达全阳离子水基钻井

12、液滤失量低、体系中阳离子浓度高达10000ppm10000ppm以上，可有效防止虑液对储层粘土的水化膨胀，引起渗以上，可有效防止虑液对储层粘土的水化膨胀，引起渗透力降低，渗透率恢复值高，从而有利于保护油气层。透力降低，渗透率恢复值高，从而有利于保护油气层。（六）电动电位接近于地层。（六）电动电位接近于地层。 CPCP全阳离子水基钻井液电动电位是目前水基钻井液中最接近全阳离子水基钻井液电动电位是目前水基钻井液中最接近于地层电动电位的（于地层电动电位的（-21.1mV-21.1mV），可以减少井下复杂情况，非常有），可以减少井下复杂情况，非常有利于提高钻进效率和钻头寿命。利于提高钻进效率和钻头寿命

13、。 （七）现场易维护（七）现场易维护 CPCP全阳离子水基钻井液，阳离子度的维持和提高简易方便，全阳离子水基钻井液，阳离子度的维持和提高简易方便，一般在一般在10000ppm10000ppm以上，根据需要可把阳离子度提得更高。现场定以上，根据需要可把阳离子度提得更高。现场定时测定体系中阳离子的浓度，随时补充阳离子处理剂，即可确保时测定体系中阳离子的浓度，随时补充阳离子处理剂，即可确保钻井液性能的稳定。钻井液性能的稳定。（八）满足环保要求（见证书）（八）满足环保要求（见证书） 五种处理剂都属于无毒无公害产品，完全达环保要求。五种处理剂都属于无毒无公害产品，完全达环保要求。配制要求：配制要求：n（

14、一）室内（一）室内 1 1、配浆时加入、配浆时加入CPICPI搅搅5 5分钟，再加分钟，再加CPHCPH搅搅2020分钟，再加分钟，再加CPFCPF搅搅3030分钟。调分钟。调PHPH值值8-98-9。若加。若加CPA CPA 请再搅请再搅20 20 分钟。分钟。 2 2、若加盐则再高搅、若加盐则再高搅3030分钟，并查分钟，并查PHPH值要求到达值要求到达8-98-9。 3 3、若加钙污染试验，则完成述配制程序后，加入、若加钙污染试验，则完成述配制程序后，加入CPN CPN 高搅高搅2 2分钟后，再加钙高搅分钟后，再加钙高搅3030分钟。分钟。4 4、若加重晶石则完成述配制程序后，加入重晶石

15、后再高搅、若加重晶石则完成述配制程序后，加入重晶石后再高搅3030分钟后，查分钟后，查PHPH值要求达值要求达9 99.59.5。5 5、在、在150150热滚热滚1616小时冷却后搅小时冷却后搅1010分钟（加重浆高搅分钟（加重浆高搅2020分钟）分钟）后再测数据。后再测数据。6 6、该阳离子钻井液体系，淡水浆阳离子度（滤液测定）为、该阳离子钻井液体系，淡水浆阳离子度（滤液测定）为6000ppm6000ppm。饱和盐水浆阳离子度（滤液测定）大于。饱和盐水浆阳离子度（滤液测定）大于6000ppm6000ppm。 配制要求配制要求（二）现场配制：（二）现场配制： 现场配制时要注意，必须首先加入现

16、场配制时要注意，必须首先加入CPICPI阳离子抑制剂，加入时应缓阳离子抑制剂，加入时应缓慢加入充分搅拌，（或将慢加入充分搅拌，（或将CPICPI配成液体）。然后根据需要加入其它处理配成液体）。然后根据需要加入其它处理剂，测量钻井液性能。剂，测量钻井液性能。 阳离子钻井液中阳离子浓度的检测方法n备品备件：备品备件： 阳离子检测试纸（合）、显色剂瓶（阳离子检测试纸（合）、显色剂瓶（10ml10ml）、比）、比色板、塑料滴管色板、塑料滴管2 2支、密封刻度塑料瓶支、密封刻度塑料瓶2 2支。支。 检测方法：检测方法： a a、取钻井泥浆滤液、取钻井泥浆滤液3 35 ml5 ml，于密封塑料瓶中。，于密

17、封塑料瓶中。 b b、用塑料滴管吸取少许滤液缓慢均匀的将一滴滤、用塑料滴管吸取少许滤液缓慢均匀的将一滴滤液滴到试纸上。液滴到试纸上。 c c、待试纸润湿均匀后再将一滴显色剂滴到同一试、待试纸润湿均匀后再将一滴显色剂滴到同一试纸处。纸处。 阳离子钻井液中阳离子浓度的检测方法备品备件：备品备件： 阳离子检测试纸（合）、显色剂瓶（阳离子检测试纸（合）、显色剂瓶（10ml10ml）、）、比色板、塑料滴管比色板、塑料滴管2 2支、密封刻度塑料瓶支、密封刻度塑料瓶2 2支。支。 检测方法：检测方法： a a、取钻井泥浆滤液、取钻井泥浆滤液3 35 ml5 ml，于密封塑料瓶中。，于密封塑料瓶中。 b b、

18、用塑料滴管吸取少许滤液缓慢均匀的将一、用塑料滴管吸取少许滤液缓慢均匀的将一滴滤液滴到试纸上。滴滤液滴到试纸上。 c c、待试纸润湿均匀后再将一滴显色剂滴到同、待试纸润湿均匀后再将一滴显色剂滴到同一试纸处。一试纸处。 全阳离子钻井液体系全阳离子钻井液体系投井试验总结投井试验总结nCPCP全阳离子钻井液是一种由阳离子包被剂全阳离子钻井液是一种由阳离子包被剂CPH-CPH-1/CPH-21/CPH-2、阳离子抑制剂、阳离子抑制剂CPICPI、阳离子封堵防塌、阳离子封堵防塌剂剂CPACPA和阳离子降滤失剂和阳离子降滤失剂CPFCPF等等4 4种阳离子型处种阳离子型处理剂构成的水基钻井液体系。室内研究表

19、明，理剂构成的水基钻井液体系。室内研究表明，该体系的电动电位接近地层，具有很强的抑制该体系的电动电位接近地层，具有很强的抑制能力、防塌能力与抗高温能力，利于减少钻井能力、防塌能力与抗高温能力，利于减少钻井过程中的复杂情况，提高钻井效率，缩短钻井过程中的复杂情况，提高钻井效率，缩短钻井周期，减少环境污染，降低钻井成本。周期，减少环境污染，降低钻井成本。全阳离子钻井液体系全阳离子钻井液体系投井试验总结投井试验总结n按照塔里木油田公司科研项目按照塔里木油田公司科研项目全阳离子钻井全阳离子钻井液体系研究与应用液体系研究与应用的安排，该钻井液体系先的安排，该钻井液体系先后在二勘公司承钻的哈后在二勘公司承

20、钻的哈601-5601-5井及哈井及哈601-18601-18井井进行了投井试验。哈进行了投井试验。哈601-5601-5井全井钻井周期井全井钻井周期81.0881.08天，电测完井周期天，电测完井周期82.8382.83天，纯钻时间天，纯钻时间810.16810.16小时，平均机械钻速：小时，平均机械钻速：8.288.28米米/ /小时；小时；哈哈601-18601-18井井5858天钻至二开设计井深天钻至二开设计井深6526.546526.54米米，最终，最终6868天完成设计井深天完成设计井深67006700米。米。全阳离子钻井液体系全阳离子钻井液体系投井试验总结投井试验总结n通过两口井

21、的入井试验表明，全阳离子钻井液通过两口井的入井试验表明，全阳离子钻井液性能稳定易于维护，处理剂品种简化，抑制性性能稳定易于维护，处理剂品种简化，抑制性强，抗各种污染能力强，抗高温稳定性好，高强，抗各种污染能力强，抗高温稳定性好，高温下脆性弱凝胶特性较突出。哈温下脆性弱凝胶特性较突出。哈601-5601-5井整个井整个施工作业井壁稳定，施工作业井壁稳定，2800m2800m后井眼畅通，节约后井眼畅通，节约钻完井周期钻完井周期1212天，取得了良好的效果。哈天，取得了良好的效果。哈601-601-1818井钻至二叠系发生井漏失返，在后期的处理井钻至二叠系发生井漏失返，在后期的处理井漏复杂施工过程中

22、井壁稳定，二开较哈井漏复杂施工过程中井壁稳定，二开较哈601-601-5 5井提前井提前5 5天钻至二开设计井深。全井比哈天钻至二开设计井深。全井比哈601-601-5 5井提前井提前1313天钻完设计井深。天钻完设计井深。CP全阳离子体系现场实验分段全阳离子体系现场实验分段钻井液配方钻井液配方n基浆：开钻前配膨润土原浆基浆：开钻前配膨润土原浆200m200m3 3n配方：井场水配方：井场水+0.1-0.2%NaOH+0.2-+0.1-0.2%NaOH+0.2-0.4%Na0.4%Na2 2O O3 3+8-10%+8-10%膨润土。膨润土。n根据室内配制实验，先配制根据室内配制实验，先配制0

23、.1%CPI+0.2CPH-10.1%CPI+0.2CPH-1稀胶液维护处理，逐渐降低钻井液粘度引入稀胶液维护处理，逐渐降低钻井液粘度引入CPCP系列处理剂，钻进至系列处理剂，钻进至1000m1000m左右随着井温的增左右随着井温的增加胶液浓度逐渐增加至加胶液浓度逐渐增加至CPI 0.2-0.4%CPI 0.2-0.4%，CPH-1 CPH-1 0.4-0.8%0.4-0.8%。CP全阳离子体系现场实验分段全阳离子体系现场实验分段钻井液配方钻井液配方n二开（二开（1500-6510m1500-6510m）n1500-28001500-2800井段：井段： 基浆基浆+0.1-0.2%NaOH+

24、0.8-1%CPH-1+ 0.4-+0.1-0.2%NaOH+ 0.8-1%CPH-1+ 0.4-0.6%CPI+ 1-1.2%CPF+ 0.5-1.5%RH-30.6%CPI+ 1-1.2%CPF+ 0.5-1.5%RH-3（RH-220RH-220）n2800-4700m2800-4700m井段：井段：n基浆基浆+0.1-0.2% NaOH+0.8-1%CPH-1+0.2-0.3% +0.1-0.2% NaOH+0.8-1%CPH-1+0.2-0.3% CPH-2+0.4-0.6%CPI + 1-1.2%CPF+ 0.5-CPH-2+0.4-0.6%CPI + 1-1.2%CPF+ 0.5

25、-1.5%RH-3(RH-220)1.5%RH-3(RH-220)CP全阳离子体系现场实验分段全阳离子体系现场实验分段钻井液配方钻井液配方n1.3.2 1.3.2 下部井段（下部井段（4700-6510m4700-6510m）n基浆基浆+0.2-0.4%NaOH+0.6-0.8%CPH-2+0.4-+0.2-0.4%NaOH+0.6-0.8%CPH-2+0.4-0.6%CPI+1.5-2%CPF +0.5-0.8%CPA +1-0.6%CPI+1.5-2%CPF +0.5-0.8%CPA +1-1.5%RH-3(RH-220)+1.5%RH-3(RH-220)+石灰石石灰石( (按需按需) )

26、n 三开（三开（6510-6705m6510-6705m）n基浆基浆+0.3-0.5%NaOH+0.6-0.8%CPH-1+0.4-+0.3-0.5%NaOH+0.6-0.8%CPH-1+0.4-0.6%CPI+1.5-2%CPF+ 1-1.5%TYRF-1 + 0.6%CPI+1.5-2%CPF+ 1-1.5%TYRF-1 + 2.5%YX-1+2.5%YX-2+2%2.5%YX-1+2.5%YX-2+2%油溶树脂油溶树脂投井试验取得的效果投井试验取得的效果n1 1机械钻速大幅提高。机械钻速大幅提高。n全阳离子钻井液体系井下安全，与邻井对比，在二开全阳离子钻井液体系井下安全，与邻井对比，在二

27、开长裸眼配合螺杆的使用情况下平均机械钻速同比提高长裸眼配合螺杆的使用情况下平均机械钻速同比提高43.04%.43.04%.n2 2CPCP阳离子体系抑制性强，性能稳定。阳离子体系抑制性强，性能稳定。n该体系钻井液在钻进过程中有效抑制了上部井段软泥该体系钻井液在钻进过程中有效抑制了上部井段软泥岩的水化膨胀，快速钻进阶段钻井液性能稳定，在固岩的水化膨胀，快速钻进阶段钻井液性能稳定，在固控设备未能充分发挥作用的情况下，始终保持低粘切控设备未能充分发挥作用的情况下，始终保持低粘切、强抑制及强包被特性，未发生泥包钻头现象，起下、强抑制及强包被特性，未发生泥包钻头现象，起下钻顺利钻顺利。投井试验取得的效果投井试验取得的效果n3 3CPCP阳离子体系具有独特的流变特性，高温阳离子体系具有独特的流变特性，高温下悬浮携带能力强。下悬浮携带能力强。n与普通聚磺体系在高温下增稠或变稀的情况相与普通聚磺体系在高温下增稠或变稀的情况相比，该钻井液体系在高温下表现出独特的流变比，该钻井液体系在高温下表现出独特的流变特性。该体系高温流变性能稳定，触变性能变特性。该体系高温流变性能稳