超高密度高温钻井液流变性影响因素研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第26卷第1期钻井液与完井液Vo1．26No．12009年1月DRILLINGFLUID&COMPLET10NFLUIDJan．2009文章编号：1001—5620(2009)01—0012—03超高密度高温钻井液流变性影响因素研究李公让赵怀珍薛玉志邱正松(1．胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东东营；2．中国石油大学(华东)石油工程学院，山东东营)摘要针对超高密度高温钻井液固相含量高、流变性难以控制这一难题，实验研究了膨润土浆流变性的影响规律，然后以新研制的超高密度高温钻井液为对象，研究了重晶石粒度级配与自由水含量对其流变性的影响，并通过正交实验

2、对超高密度高温钻井液配方进行了优化。研究表明，配制超高密度钻井液需要严格控制膨润土用量；重晶石的粒度分布明显影响钻井液的流变性和滤失性；自由水含量与钻井液的黏度紧密相关，重晶石加量对自由水含量影响最大。关键词超高密度钻井液；流变性；控制机理；粒度级配；自由水中图分类号：TE254．2文献标识码：A由于深井井底温度高，高密度钻井液的处理异井液性能的基础，为此通过高温老化(180℃、16h)常复杂，经常陷入加重～增稠一降黏一加重剂沉实验首先研究了膨润土含量、pH值、老化温度对降一密度下降一再次加重的恶性循环，甚至导致卡4膨润土浆流变性的影响规律，试验结果见图1～钻]。一般而言，高密度钻

3、井液固相含量高，若用图3，各项参数的测定温度均为30℃。由此可以看重晶石作加重剂，当钻井液密度高达3．00g／cm。出，膨润土含量、pH值和老化温度对4膨润土浆时，固相含量的体积分数将大于60。如果固相粒流变性的影响较大。因此选择合适的膨润土含量是子分散性增强，巨大的固相粒子比表面积通过润湿钻井液获得较好流变性的前提之一。对于超高密度和吸附作用使得钻井液自由水含量大幅度减少，导钻井液而言，需要严格控制膨润土用量，钻井液的密致体系的钻屑容量限降低，一旦遇到外来物的污染，度越高，膨润土含量应当越低。固相粒子极易连接形成结构，从而导致钻井液的黏25度和切力增加，使流变性和沉降稳定性之间的

4、矛盾j四2O籁l5突出l_3]。首先研究了4膨润土浆的流变规律，然1O后以新研制的超高密度高温钻井液为对象，研究了5重晶石粒度级配与自由水含量对其流变性的影响，O12345从而为控制超高密度钻井液流变性提供理论依据。膨润土含量实验所用的超高密度钻井液基本配方如下。图1膨润土含量对膨润土浆流变参数的影响(180℃、16h)(2～4)膨润土浆+(O．1～0．39／6)聚合物20类降黏剂JL-28+(1～2)SD-101树脂类降滤失15剂+(0．1～0．3)XY一27+(1～3)SD-20210改性褐煤类降滤失剂-I-(1～2)FT一2封堵防塌爝5剂+重晶石O791Ol11膨润土浆流变性

5、pI{值高温对水基钻井液中黏土颗粒的作用是影响钻图2pH值对膨润土浆流变参数的影响(180℃、16h)基金项目：863计划资助超深井钻井技术研究项目(2006AA06A19—5)。第一作者简介：李公让，高级工程师，1970年生，1992年毕业于华东化工学院有机化工专业，中国石油大学(华东)在读博士研究生，主要研究方向为超深井钻井液技术。地址：山东省东营市北一路827号钻井工艺研究院油化所；邮政编码257017；电话13561018786；E-mail：slyhs@vip．sina．com。学兔兔www.xuetutu.com第26卷第1期李公让等：超高密度高温钻井液流变性影响因素研

6、究13加。以上2者是造成颗粒粒度较大时钻井液的黏度j粤和切力都很高的主要原因。(2)稳定性。加重剂颗粒粒度较大时，钻井液沉降稳定性很差。完全由粒径为0．0385～0．1540mm的颗粒加重的钻井液在老化前静置后的沉降现象比较严重；随着粒径小于0．0385mm颗粒配比老化温度，℃的增多，钻井液的稳定性有很大的改善，当其比例大图3老化温度对膨润土浆流变参数的影响于50后，钻井液的沉降稳定性已经非常好。这也2重晶石粉粒度级配说明，只有当固相颗粒与体系结合紧密后，才能稳定悬浮于钻井液中，单独从切力值判断高密度钻井液研究表明，在重晶石的密度一定的情况下，重的沉降稳定性是不合适的。晶石的粒度分

7、布是影响钻井液沉降稳定性的主要因(3)由于加重剂颗粒粒度较大时，不参与滤饼的素之一。形成，因此对滤失量和滤饼质量的影响不大。随着2．1粒度级配实验粒径小的颗粒比例增加，参与形成泥饼的加重剂固将重晶石粉分成粒径分别为0．0385～0．154相颗粒逐渐增多，从而破坏了膨润土浆泥饼的结构，mm和小于0．0385mm的2种产品，通过改变这2使滤失量有所增加。为了配制流变性和滤失性较好种产品的配比，探索粒度级配对钻井液流变性的影的超高密度钻井液，建议加重剂中粒径为0．0385～