甜菜堿水基泡沫的性能及在泡沫鉆井中的應(yīng)用研究.pdf

1、泡沫鉆井液以其獨(dú)有的低密度等特點(diǎn)，在開發(fā)低壓、易漏油氣藏、保護(hù)油氣層方面具有重要的應(yīng)用前景。本文針對泡沫鉆井中的泡沫循環(huán)過程，將鉆井泡沫分為泡沫生成、泡沫注入、泡沫返排和消泡四個技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行考察，提煉出各技術(shù)環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵理論問題，在每一個具體環(huán)節(jié)中都有針對性地建立了相應(yīng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究方法，考察體系的性能和影響因素，研究取得的創(chuàng)新機(jī)制和理論認(rèn)識，指導(dǎo)了應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新。 本文采用椰油酰胺丙基甜菜堿（CAPB）和十二烷基二甲基羥丙基

2、磺基甜菜堿（DSB）為主要泡沫劑，考察泡沫的性能以及添加劑對泡沫性能的影響；研究泡沫的攜液和析液機(jī)制，提出了泡沫入井前預(yù)析液提高鉆井效率的新技術(shù)；利用自行設(shè)計(jì)組裝的模擬井簡裝置等評價泡沫在鉆井過程中的攜液攜固能力和泡沫的動態(tài)穩(wěn)定性；通過pH調(diào)控和熱輻射消泡實(shí)現(xiàn)泡沫基液的循環(huán)利用。 關(guān)于泡沫的生成過程，重點(diǎn)關(guān)注起泡能力以及泡沫的性質(zhì)。采用多種實(shí)驗(yàn)方法，系統(tǒng)研究了多種表面活性劑的起泡能力，泡沫穩(wěn)定性及添加劑對泡沫穩(wěn)定性的影響；在綜合

3、考察泡沫性質(zhì)及防膨等其他功能的情況下，確定了鉆井泡沫基液的組成，考察了與鉆井泡沫功能密切相關(guān)的重要性質(zhì)，為確定適宜于現(xiàn)場應(yīng)用的最優(yōu)配方奠定了基礎(chǔ)。 關(guān)于注入過程中泡沫的性質(zhì)，重點(diǎn)考察了新鮮泡沫在注入過程中的析液現(xiàn)象?，F(xiàn)有的泡沫鉆井現(xiàn)場工藝中，泡沫是通過高速氣流與泡沫劑溶液在孔隙介質(zhì)中混合形成，實(shí)驗(yàn)表明，在能夠形成連續(xù)泡沫流體的條件下，高速氣流促使泡沫的機(jī)械夾帶效應(yīng)顯著，形成的泡沫含有大量自由水，泡沫自身析液將在井下形成積液，很容

4、易造成井下積液和井壁坍塌等事故，也不能有效攜帶鉆屑，若與井下鉆屑混合后粘附在井壁上，更容易造成鉆井事故，這與泡沫從井下攜液的目標(biāo)背道而馳。該發(fā)現(xiàn)提出了一個影響鉆井泡沫應(yīng)用效果的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，到目前為止尚未見文獻(xiàn)報(bào)道。本文考察了影響泡沫攜液和析液過程的因素，提出了利用入井前析液技術(shù)解決前述問題。 在泡沫返排過程中，重點(diǎn)關(guān)注泡沫的流動能力、在流動過程中及鉆桿剪切條件下的動態(tài)穩(wěn)定性及攜水、攜固能力；采用測定旋轉(zhuǎn)剪切擾動下測定泡沫表觀粘

5、度的手段，定量給出前述泡沫性能變化，探索影響因素，為確定最優(yōu)鉆井泡沫配方提供依據(jù)。 關(guān)于消泡過程，主要關(guān)注泡沫出井后消泡及基液循環(huán)利用。如何實(shí)現(xiàn)大量鉆井泡沫的快速消除，避免泡沫在礦場堆積，并有效實(shí)現(xiàn)泡沫基液的循環(huán)利用，是影響泡沫鉆井現(xiàn)場應(yīng)用效果的重要問題。本文考察了pH對泡沫劑性能的影響，通過調(diào)節(jié)pH可實(shí)現(xiàn)泡沫循環(huán)，并創(chuàng)新性地提出利用熱輻射消泡的新技術(shù)和新工藝，探索了泡沫品質(zhì)對消泡效率的影響。 本文對以CAPB為主要泡沫

6、劑的泡沫體系，進(jìn)行了系統(tǒng)的性能評價和機(jī)制研究，提出了影響工藝效果的理論機(jī)制和關(guān)鍵技術(shù)，對實(shí)現(xiàn)泡沫鉆井技術(shù)完善配套，促進(jìn)泡沫鉆井技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。 本論文的主要創(chuàng)新點(diǎn)： 1、本文將泡沫鉆井循環(huán)過程分成四個技術(shù)環(huán)節(jié)，針對每一個具體環(huán)節(jié)提煉理論問題，建立有針對性的研究方法，并提出關(guān)鍵性能參數(shù)。 2、以界面生成能量考察泡沫生成能力，特別提出以泡沫液膜總面積衡量鉆井泡沫的生成能力。 3、自行設(shè)計(jì)模擬井簡裝置，