正电性钻井液完井液体系研 究 与 应 用

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1、正电性钻井液完井液体系研究与应用汇报人：于培志2003年11月中国石化石油勘探开发研究院一、前言二、钻井液电性的转化三、正电性钻井液配方研究四、现场实验五、结论主要汇报内容1.目前，常用的钻井液体系主要是胶体粒子带负电胶体体系；2.目前常用钻井液体系存在井壁稳定和钻井液体系稳定之间的矛盾；3.钻井液体系电性是影响井壁稳定和钻井液体系稳定的根本原因；4.正电性钻井液的基本概念。一、前言（钻井液胶体稳定性特征）4.正电性钻井液的基本概念所谓正电性钻井液是在正电动电位条件下分散的胶体体系。正电性钻井液体系研究属于世

2、界前沿科学技术，是今后钻井液完井液技术发展的方向。1、钻井液电性的测定方法（1）电泳仪测定测定（2）Zeta电位仪测定钻井液电性高低的方法，是将被测试的钻井液用蒸馏水冲稀，用电泳仪测定这种冲稀分散体系中小聚集体的电泳，进而计算出钻井液体系的ζ电位；或用Zeta电位仪直接测定出体系的ζ电位。二、钻井液电性的转化中石化石油勘探开究院（1）无机正电胶MMH的处理正电胶与粘土颗粒所形成的复合体对铝离子有特性的吸附作用，也就是说，正电胶与粘土颗粒所形成的复合体能与Al3+结合而任意改变体系的电性。在正电性钻井液体系中，随

3、Al3+浓度的增加，ζ电位升高，粘度和滤失量全部降低，实验结果见表1。2、钻井液实现正电的几种方法中石化石油勘探开究院（1）无机正电胶MMH的处理表1AlCl3对正电胶钻井液性能的影响AlCl3加量%性能00.050.150.250.350.450.6ζ电位，mv-6.24.911.718.821.042.444.7YP，Pa11.29.07.06.95.25.55.5PV,mPa•S6.54.03.51.00.50.50.5滤失量,ml190200185174162143141中石化石油勘探开究院（1）无机正

4、电胶MMH的处理用MMH配制正电性钻井液体系的方法：①用MMH胶液为主剂，直接配制无固相正电钻井液体系；②采用劣质粘土、MMH配浆，在地层不含大量蒙皂石的前提下，即可保证钻井液体系的正电性；③采用钠膨润土、非离子聚合物、MMH配浆，同时加入具有特性吸附的高价阳离子，可使钻井液体系转化为正电体系。中石化石油勘探开究院（2）有机正电胶BPS的处理以钙膨润土、BPS有机黑色正电胶等为主剂配制出的正电钻井液体系，通过静电引力使阳离子基团牢固地吸附在粘土颗粒表面的晶层间，改变粘土颗粒表面电荷性质，从而实现正电性转化，转化

5、过程与MMH相似。中石化石油勘探开究院（3）电解质的处理图1电解质对粘土颗粒ξ电位的影响在钻井液中加入电解质，扩散双电层受到压缩，双电层厚度变薄，ξ电位随之发生变化，引起钻井液电性反转（见图1）。中石化石油勘探开究院（4）有机阳离子型聚合物的处理在有机阳离子型聚合物浓度超过临界胶束浓度时，在粘土颗粒表面形成多层吸附之后，体系可转变为正电体系。中石化石油勘探开究院（5）非离子型聚合物的处理经非离子型聚合物的预处理之后，再添加正电性处理剂，可转变为正电体系。常用的非离子型聚合物有聚乙烯醇（PVA）、聚乙醇、HEC等

6、。中石化石油勘探开究院三、正电性钻井液配方研究1．钻井液处理剂的电性评价序号处理剂种类ζ电位（mv）1阴离子降滤失剂-56.42CHSP两性聚合物降滤失剂-52.33SL-1抗盐聚合物降滤失剂-304SPC-9.65膨润土浆-31.76钙土浆-9.87新疆钠膨润土浆-45中石化石油勘探开究院三、正电性钻井液配方研究1．钻井液处理剂的电性评价序号处理剂种类ζ电位（mv）8阳离子淀粉+30.59BPS黑色正电胶+60.310MMH正电胶+24.411阳离子聚合物+10.612配浆剂013新型阳离子降滤失剂JS+35

7、.5中石化石油勘探开究院2、正电性处理剂对钻井液电性的影响BPS黑色正电胶加量对钠膨润土浆、钙膨润土浆、配浆剂浆电性的影响见表3，4，5。表3BPS加量对钠膨润土浆性能的影响序号BPS加量（%）FL（ml）YP(pa)PV(mpa.s)ζ电位(mv)10284.03.0-45.022395.54.0-31.734718.09.0-28.2461301.59.0-25.2581733.010.0-23.1610全失-20.5中石化石油勘探开究院2、正电性处理剂对钻井液电性的影响表4BPS加量对钙膨润土浆电性的影响

8、序号BPS加量（%）ζ电位（mv）10-9.822-2.034+23.346+35.258+50.0中石化石油勘探开究院2、正电性处理剂对钻井液电性的影响表5BPS加量对配浆剂电性的影响序号BPS加量（%）ζ电位（mv）10022+25.034+51.046+58.0中石化石油勘探开究院3．正电性钻井液处理剂配套完善的正电性钻井液体系应包括以下材料：（1）正电性钻井液配浆剂（增粘剂）；