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1、第35卷第5期石油钻探技术Vol135,No152007年9月PETROLEUMDRILLINGTECHNIQUESSep.,2007#固井与泥浆!提高固井界面强度的钻井液研究与应用11231李家芬苏长明杨振杰宋本岭张进双(11中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院,北京100083;2.西安石油大学石油工程学院,陕西西安710065;3.胜利石油管理局渤海钻井总公司,山东东营257200)摘要:在钻井液中加入超细活性矿物和稳定井壁的材料能使固化体水化产物结构致密,固化体本体强度和界面胶结强度得到强化。在钻井液中加入特制活性矿物微晶,能使胶体中存在大量具有较高能量
2、的自由表面,为泥饼水化反应提供有利的场所,降低水化成核反应的势垒,使水化反应充分均匀,固化体结构更加牢固,也就从根本上强化了界面胶结强度。通过室内研究,固化体第一界面的胶结强度提高30%以上,第二界面提高50%以上;现场4口井的应用表明,固井质量全为优质,平均井径扩大率小于4%。关键词:活性矿物;钻井液;胶结强度;固井质量+中图分类号:TE254.3文献标识码:B文章编号:100120890(2007)0520072204目前,普遍认为改善外泥饼质量是提高固井质水化反应提供有利的场所,降低水化成核反应的势[1]量的最佳选择,但还存在以下问题:1)用于堵漏的垒,使水化反
3、应充分均匀,固化体结构更加牢固,也[2]大量惰性材料粘在井壁上,会严重影响固井胶结质就从根本上强化了界面胶结强度。笔者研究了两量,如果将这些堵漏材料在固井前清除掉,又会使固种超细矿物CXKZ和MGS对钻井液性能的影响。井施工难以进行;2)混入钻井液中的原油使钻杆、井1)超细矿物对钻井液密度的影响超细活性矿壁表面憎水性增强,固井胶结质量难以保证;3)井径物对钻井液密度的影响与石灰石基本一致,其密度不规则,顶替效率低,残留的钻井液无法与固井液牢略低于相同加量下的重晶石加重钻井液。说明在不固胶结;4)缺乏对外泥饼的质量评价和表征的试验影响钻井液流变性能的情况下,超细矿物也可
4、以作研究,尤其是对高含水地层形成的外泥饼质量评价为加重剂使用。和表征更是稀少。研究表明,在钻井液和固井液中2)超细矿物对钻井液API滤失及摩阻的影响一般认为,活性矿物对钻井液的滤失量控制会产生加入超细活性矿物,可以显著提高固井界面胶结强负面影响,增加钻井液滤失量,影响泥饼质量。但经度。笔者在室内动、静态条件下对活性矿渣与钢管过加工的超细矿物,对钻井液的滤失量无不良影响,胶结界面的力学性能和微观结构进行了研究,结果在试验用的聚磺钻井液体系中超细矿物的加量增加表明,固化体第一界面、第二界面胶结强度分别提高至钻井液总量的5%以上时,滤失量有较大幅度的30%和50%。减少并趋
5、于平稳,泥饼质量也得到进一步改善,摩阻1活性矿物对钻井液性能的影响系数变化不大,这对现场施工比较有利。3)超细矿物对聚磺钻井液流变性的影响在聚超细活性矿物可以使固化体水化产物结构致磺钻井液中加入超细矿物后,没有对其流变性能产密,固化体本体强度和界面胶结强度得到强化。其生不良影响,当加量达到30%后表观粘度和塑性粘中的微晶是为了达到掌握和控制某种特定物质的成核而在反应体系中引入的第二相粒子。掺入其组成和生成晶体相同或极为相似的微晶作为晶核时,则收稿日期:2007203214;改回日期:2007206214会促使平衡状态下水化物的析出,并使局部规整反基金项目:中国石油化工
6、股份有限公司科研项目“固井双界面胶结强度强化机理及应用技术研究”(编号:P04070)部分成果应的晶体受到微晶结构的诱导,从而加速水化硬化作者简介:李家芬(1960-),女,1983年毕业于抚顺石油学过程。在钻井液中加入特制的活性矿物微晶,能使院应用化学专业,高级工程师。胶体中存在大量具有较高能量的自由表面,为泥饼联系电话:(010)51616647©1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第35卷第5期李家芬等:提高固井界面
7、强度的钻井液研究与应用·73·度才略高于基浆;CXKZ加量小于30%时,钻井液30%的活性矿物CXKZ后,聚合物钻井液、分散钻的表观粘度和塑性粘度反而有所降低。井液和聚磺钻井液的固井第二界面胶结强度都有明显提高,但对第一界面胶结强度的增强作用规律性2活性矿物对界面胶结强度的影响不强。加入30%CXKZ的固井液对分散钻井液的211固井液中加入活性矿物界面胶结强度改善效果最明显。值得注意的是,钻活性矿物CXKZ的主要化学成分为CaO、井液体系为膨润土浆时,固井液体系复配活性矿物MgO、SiO2和Al2O3等,同时还含有少量的Fe2O3、CXKZ后对界面胶
