钻井液沉降稳定性测试与预测方法研究进展

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1、学兔兔www.xuetutu.com第29卷第5期钻井液与完井液、，o1．29No．52012年9月DRILLINGFLUID＆COMPLETIONFLUIDSept．2012【专论】钻井液沉降稳定性测试与预测方法研究进展王健，彭芳芳，徐同台2，孙鹏，卢小川，韩笑，张冬梅(1．中海油田服务股份有限公司，河北燕郊；2．北京石大胡杨石油科技发展有限公司，北京；3．华北油田分公司采油工程研究院，河北任丘)王健等．钻井液沉降稳定性测试与预测方法研究进展[J]．钻井液与完井液，2012，29(5)：79—83．摘要在钻井作业中，为了平衡地层压力和维持井壁稳定，通常需

2、要在钻井液中加入重晶石，铁矿粉等高密度材料。然而，加重材料在重力作用下容易发生沉降，并引发井下漏失、卡钻、井控和固井作业困难等问题。20世纪80年代末以来，国外学者对重晶石沉降问题进行了广泛研究。对目前常用的钻井液沉降稳定性测试技术、影响沉降稳定性因素以及钻井液沉降稳定性预测和控制方法进行了论述。关键词沉降测试；沉降稳定性；评价方法；沉降预测；综述中图分类号：TE254．1文献标识码：A文章编号：1001—5620(2012)050079—05在石油工业中，钻井液沉降是指钻井液中高密场的流动回路的沉降测试法。度固相或加重剂下沉而引起的钻井液密度变化【1]。

3、1-1静态沉降测试法M{由于主要使用重晶石作加重剂，通常也称为重晶石静态沉降测试是评价钻井液在井筒内静态条件沉降，包括静态沉降和动态沉降。过去主要关注重下沉降趋势的方法。将钻井液加入不锈钢罐中，在晶石的静态沉降，对沉降性能的评价一般在静态条特定温度下静态放置一段时间后，分别测量钻井液件下进行。1990年，Hanson等人发现，钻井液在液柱上部(游离液体下层)密度P。和底部的密度循环过程中发生的动态重晶石沉降比静态沉降更加P。栅。静态沉降因子’的计算式如下。普遍，且更难控制[2】。在斜井中，发生重晶石沉降后，b。m／(b～0p)液柱的横截面会产生一定的压力梯

4、度，使较轻的流体向上移动，较重的流体向下移动，从而加速重晶SF为0．5O时说明未发生静态沉降，SF大于0．52石的沉降速度(boycoR效应)[2-3]o加之斜井的安时说明静态沉降稳定性较差。该方法利用钻井液常全密度窗口窄，重晶石沉降问题更加突出。随着大规测试仪器，操作方法简单，适合现场使用。但是斜度井开发数量的日趋增加，解决重晶石沉降问题计算静态沉降因子时未考虑脱水收缩作用，即上层显得更加迫切和重要。游离液体未参与计算，实验结果与真实值会存在一定的偏差。1重晶石沉降测试方法1．2黏度计沉降测试法石油行业现有的重晶石沉降测试方法，是针对1)标准黏度计沉降测

5、试。1991年，Jeferson不同的沉降条件建立的，如模拟静态条件、动态条使用FANN35黏度计模拟井下动态条件，首次件、倾斜角度、流动回路、高温高压等。文献报道将重晶石沉降与钻井液黏度测量联系起来，建立的沉降测试方法有多种，包括传统的老化罐静态沉了一种低成本且适用于现场的动态沉降测试方法降测试法，黏度计沉降测试法、大型的能够模拟现(ViscometerSagTest(VST))。第一作者简介：王健，工程师，1981年生，2007年毕业于天津大学并获应用化学专业硕士学位，现从事钻完井液及储层保护研究工作。地址：河北省三河市燕郊中海油服油田化学研究院钻完井

6、液所；邮政编码065201；电话(0316)3367048。学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com第29卷第5期王健等：钻井液沉降稳定性测试与预测方法研究进展8l式相同，此时的系数k取50。液体与待i贝4钻井液隔离。使用DHAST测试时，将钻井液样品加入测试管中，保持测试管在特定的角度，将样品加热到所需的温度和压力，在一定的剪切速率下进行动态沉降测量，当测试管中发生重晶石沉降时，测试管重心将发生变化，使测试管像杠杆秤一样发生倾斜。用DHAST控制系统对外部线圈通电，产生一定的推动力使测试管回到原位，线圈中的电流变化反映图5

7、流动回路沉降测试仪出钻井液沉降速率的大小。DHAST沉降测试的操作步骤为：①测试前将流动回路沉降测试仪的操作程序为：在样品池样品充分搅拌，在加入测试管之前将样品真空脱气。中加人75．7L钻井液，调节测试段角度和钻杆偏心②预热70min，加热过程中，转子保持以lr／min率，加热到48．9℃，加热过程中以最大流量循环。的转速旋转。③加热完成后，测量不同剪切速率①动态重晶石沉降测试：待钻井液密度均匀后，测(O．35、1．76、10．55和21．09Sq)_F的钻井液沉降速率。量钻井液初始密度；减少流量，并保挣叵定流量30每个剪切速率的测试时间为3h，间隔30m

8、in测量min；测量底部和顶部取样口的密度，计算底部和沉降性能。先