苏丹地区硅酸盐钻井液发泡原因及消泡对策分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第29卷第3期钻井液与完井液、，o1．29NO．32012年5月DRILLINGFLUID&COMPLETIONFLUIDMaV2012【理论研究与应用技术】苏丹地区硅酸盐钻井液发泡原因及消泡对策分析刘绪全，陈博，陈勉(1．中国石油大学(北京)，北京；2．中国石油长城钻探钻井液公司，北京)刘绪全等．苏丹地区硅酸盐钻井液发泡原因及消泡对策分析[J]．钻井液与完井液，2012，29(3)：47—50．摘要硅酸盐钻井液具有良好的防塌性能，在苏丹地区的长期现场使用情况表明，硅酸盐钻井液具有抑制性强、

2、性能稳定、易于维护等特点，但经常遇到钻井液起泡且难于去除的现象，一定程度上影响了钻井液性能的稳定。通过实验对苏丹项目常用的钻井液处理剂在硅酸盐钻井液体系中的发泡效果进行了评价，并对硅酸盐钻井液体系泡沫产生的机理进行7分析，提出了控制硅酸盐钻井液体系发泡的对策。实验证明，硅酸钠和CO反应是引起硅酸盐钻井液体系容易发泡的主要原因，消泡剂和润滑剂配合使用可以起到较好的消泡效果；温度、pH值和大分子聚合物处理剂对泡沫的稳定性有一定影响。关键词硅酸盐钻井液；起泡；消泡剂；钻井液添加剂；苏丹地区中图分类号：TE254_3文献标识码：A文章

3、编号：10015620(2012)03—0047-04硅酸盐钻井液是一种具有良好防塌性能的钻井化学的理论认为，多个气泡交界处称为Plateau边界，液体系，该体系以硅酸钠和KC1作为井壁稳定剂和因为Plateau边界处气泡曲率最大，由Laplace公式抑制剂，对泥页岩地层有很好的抑制作用和防塌效(如下所示)可知：液膜在边界处的压力小于液膜其果，在苏丹地区得到广泛的应用。从现场应用效果他位置的压力，因此液体将从别处流向边界，这种来看，与其他钻井液相比，该体系对下部的AG地抽吸作用使液膜变薄，当液膜厚度降至一定临界值层有更好的防塌

4、作用。但从维护经验得知，该钻井时，气泡就会破灭，因此泡沫体系是不稳定的体系。液的一个突出问题是容易产生泡沫且难以去除，给P==27／R现场工作带来很大的困难。通过对苏丹项目现场使由Laplace公式可知，表面张力越低，Plateau用的主要处理剂进行室内实验评价，分析了各种处边界外与平面膜之间的压差越小，排液速度较慢，理剂对硅酸盐钻井液发泡及泡沫稳定的影响，并利有利于液膜稳定。当液膜发生变形，气泡撞击部分用表面化学理论分析了其发泡机理，优化了硅酸盐变薄，表面积增大，表面张力大于周围处的表面张钻井液的维护工艺，以降低泡沫对硅酸盐

5、钻井液的力，导致周围的吸附分子向变形处扩散，使液膜的影响厚度得到恢复，这种修复效应叫做Marangoni效应。膜的修复能力和Gibbs弹性模量E有关，弹性模量1硅酸盐钻井液发泡机理分析E的值越大，说明液膜的恢复能力越强，泡沫体系越稳定。弹性模量E的计算式如下：1．1泡沫产生的机理E=2d?／d(1nA)当体系中存在能够降低表面张力的组分时，也水基钻井液组分复杂，属于多相胶态体系。由就是通常所说的表面活性剂，可以大大降低体系的于各类添加剂的加入，体系中总要存在某些表面活表面自由能，为泡沫的产生提供了前提条件。表面性物质，因此水基

6、钻井液的表面张力必然较纯水低。第一作者简介：刘绪全，高级工程师，1968年生，中国石油大学(北京)在读博士研究生，中油长城钻探钻井液公司经理。地址：北京市朝阳区北辰西路8号北辰世纪中心A座11层；邮政编码100101；电话(010)84379558；E-mail：liuxq．gwdc@cnpc．com．crlo学兔兔www.xuetutu.com48钻井液与完井液2012年5月在机械搅拌和流动等各种因素的作用下，钻井液总条件是体系中存在能够明显降低体系表面张力的表会有气泡产生，一般情况下这些气泡极不稳定，容面活性剂，如F1和S

7、PNH中的磺化基团起到了易消失，不影响正常钻进，但若钻井液中含有易发表面活性剂的作用，具有明显的发泡作用，但和其泡的组分时，体系中的泡沫会逐渐累积增多，从而他水基钻井液体系相比，为什么在硅酸盐钻井液体影响正常钻进]。系中发泡现象更为明显呢，下面从实验和理论的角1．2硅酸盐钻井液处理剂发泡实验评价度进行分析。1．3．1硅酸钠稳定泡沫机理用现场使用的基础材料配制基浆，配方如下。取1基浆2份，分别加入1％的FT_1和SPNH，12．5％膨润土+0．5％NaOH+0．3％Na2CO3+高速搅拌10rain，观察其发泡率和泡沫消去的时间

8、，7％KCl+1．5％PAC—I+O．5％PAC．RL2l#+10％Silicate然后加入Na2SiO3，使其含量分别为1％、3％、5％和10％，高速搅拌10min，观察其泡沫增量和泡沫分别取500mL2基浆加入不同比例的XY-27、消去的时间，如图2所示。FT-1、SPN