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1、硫酸钾-硅酸盐钻井液在乍得Bongor盆地的应用第28卷第2期2011年3月钻井液与完井液DRILLINGFLUID&C0MPLET10NFLUIDV01.28No.2Mar.20l1文章编号:1001.5620(2011)02.0036.03硫酸钾/硅酸盐钻井液在乍得Bongor盆地的应用代礼杨,李洪俊,苏秀纯,于永新,董殿彬2,贾培娟(1.渤海钻探工程技术研究院,天津;2.渤海钻探泥浆技术服务公司,天津)摘要乍得Bongor盆地Kubla,Mimosa地层黏土矿物含量高,层理和微裂隙发育,易发生井壁水化膨胀,井眼坍塌现象.因此在对坍塌层位岩性进行综合分
2、析的基础上,针对乍得Bongor盆地环境保护要求高的特点,研制出一种安全环保的强抑制K2SO4/硅酸盐钻井液.在ProsopisE1—1井的现场应用表明,该钻井液携岩能力强,具有良好的抑制泥页岩水化膨胀能力和防止地层垮塌能力;其抗盐膏,水泥污染能力强,性能稳定,易于维护;润滑性好,泥饼薄而韧,摩阻低;所钻井井径规则,对稳定井壁起到了显着的作用.关键词K2504/硅酸盐钻井液;井眼稳定;强抑制;润滑性;乍得Bongor盆地中图分类号:TE254
3、3文献标识码:A硅酸盐钻井液是一种新型强抑制性,无荧光,低成本和环保型水基钻井液¨】.由于在中国和苏丹六区成功应用的KC1
4、/硅酸盐钻井液不能满足乍得环境保护的要求,因此在对KCI/硅酸盐钻井液研究的基础上,开展了K2SO/硅酸盐钻井液的研究,并在乍得Bongor盆地ProsopisE1.1井进行了应用,取得了很好的防塌效果.硅酸盐稳定井壁的机理实验研究表明,硅酸盐稳定井壁的机理有以下几个方面.①硅酸盐在水中可形成不同大小的颗粒,颗粒尺寸分布宽,通过吸附,扩散等途径,在近井壁堵塞孔隙和微裂缝,阻止滤液进入地层,抑制页岩中黏土矿物水化.②硅酸根在pH值小于9时,与地层水作用,立即变成硅酸盐凝胶堵塞裂缝孔隙.③进入地层的硅酸根离子与岩石表面或地层水中的Ca2,Mg发生反应生成CaSiO,M
5、gSiO沉淀,覆盖在岩石表面起封堵作用.④当井温低于80cI二时,硅酸盐可通过氢键力,静电力和范德华力的叠加与地层黏土矿物牢固结合;而井温高于80℃,特别在高于105oC时,其分子中的硅醇基与黏土矿物的铝醇基发生缩合反应,产生胶结性物质,将黏土等矿物颗粒结合成牢固的整体,封固井壁[2-4].2室内研究2.1抑制性2.1.1滚动回收率应用乍得Ronier4—1井Kubla层岩心,在110℃,16h下进行滚动回收率实验,结果见表1.从表1可以看出,在钾离子相当的情况下,硫酸钾与氯化钾抑制效果相当,复配盐的协同防塌效果明显.表1乍得Ronier4—1井岩心回收率配方回收
6、率岩心2.1.2高温高压页岩膨胀率使用JHTP高温高压智能膨胀仪在1.5MPa,第一作者简介:代礼杨,工程师,2002年毕业于石油大学,现在从事钻井液完井液技术研究工作.地址:天津市大港区渤海钻探工程技术研究院,邮政编码300280;电话(022)25928231;E—mail:dailiyang_gcy@126.corn.第28卷第2期代礼杨等:硫酸钾/硅酸盐钻井液在乍得Bongor盆地的应用3760下,测定了岩心在不同配方中的膨胀率,实验时间为4h,结果见图1.从图l可以看出,5%氯化钾和6%硫酸钾的抑制效果相当,在硅酸盐体系中加入氯化钾或硫酸钾后,可提高体系
7、的抑制性.4.O3.5蠢O.50.O—+一清水+5%硅酸钠+5%氯化钾一I-一清水+5%硅酸钠+6%硫酸钾050100150200250t/min图1岩心在不同溶液中的高温高压页岩膨胀率2.2环保性能采用发光细菌500型仪器,按照ISO11348—3标准,分别对10%硅酸钠,8%硫酸钾进行发光细菌法EC铀毒性实验,测试结果均为0,无毒.硅酸钠和硫酸钾对环境无影响,满足乍得地区的环境保护要求.2.3K:SO/硅酸盐钻井液的配方优选基于室内和现场现有的处理剂及乍得地区的环境保护和钻井技术要求,经多次优化实验确定了K,SO/硅酸盐钻井液基本配方如下.该钻井液的性能见表2
8、.清水及该钻井液的滚动回收率分别为50.0%,98.5%.由表2可知,该钻井液流变参数合理,抑制分散能力强,满足乍得现场施工的需要.(1%～2%)膨润土+(0-2%～0.6%)XC+(0.1%～0.3%)KPAM+(1%～2%)聚阴离子纤维素PAC+(5%～8%)K:SO+(8%～10%)硅酸钠(模数为2.6)+重晶石粉表2SO/硅酸盐钻井液的性能注:为在110℃热滚16h后的钻井液性能.3现场应用及效果3.1乍得Bongor盆地地层特性Bongor盆地位于乍得南部,地处非洲乍得湖东南部,构造位置处于中西非裂谷系,是白垩纪发展起来的裂谷盆地.其地质分层及岩性为:第
9、三系地层(
