重晶石粒度级配对加重钻井液流变性的影响

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1、学兔兔www.xuetutu.com第27卷第4期钻井液与完井液、，01．27NO．42010年7月DRILLINGFLUID&COMPLETIONFLUIDJuly2010文章编号：1001—5620(2010)04—0023．03重晶石粒度级配对加重钻井液流变性的影响黄维安，邱正松，徐加放，薛玉志，李公让，赵怀珍(1．中国石油大学石油工程学院，山东青岛；2．胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东东营)摘要利用粒度分级的重晶石粉，对重晶石粉粒度级配对加重钻井液性能的影响进行了研究。首先通过分析粉末颗粒堆积理论获得了理论重晶石粉粒度级配方案，进而通过实验考察了

2、不同的重晶石粉粒度配比对加重钻井液流变性的影响。结果表明，钻井液密度越高，重晶石粉粒度级配对钻井液流变性的影响越明显；理论级配公式所计算配比与实验所得配比比较接近；通过优化重晶石粉粒度级配可以改善加重钻井液的流变性，通过实验和分析得到重晶石粉最优粒度配比为：(0．154～0．0381Tim)：(小于0．038mm)为34：66。关键词重晶石；粒度级配；超高密度钻井液；钻井液流变性中图分类号：TE254．4文献标识码：A钻井液中最常用的加重剂是重晶石，其它密度颗粒的粒问摩擦很小，使钻井液的塑性黏度大幅度更高的加重剂如铁矿粉，虽然能减少加重剂用量，降低，因此较

3、为理想的颗粒形貌为圆形。但是会引起钻柱磁化和磨损等问题；方铅矿虽然密2)粉末颗粒堆积理论。Fumas理论认为[1-2]，度更高，但矿源稀少。为了改善重晶石粉的加重性当小颗粒恰好填人大颗粒的空隙时便形成最密堆能，国内外研究人员对其表面的物理化学性质和钻积。理论和实验研究都表明，粉末粒度分布越广泛，井液稀释剂进行了研究，但是重晶石粉粒度级配对其颗粒间的间隙就越小。加重剂颗粒较粗且颗粒分加重钻井液流变性的影响尚需要深入研究。研究重布窄时，颗粒间搭桥越严重，造成体系摩阻上升。晶石粉的粒度级配，对于获得较好的流变性和稳定相反，则细颗粒分布于粗颗粒之间，连同处理剂的性

4、，尽量降低滤失量会有很大帮助。本文针对深井作用，可减轻粗颗粒间搭桥造成的摩阻效应。总之，高密度／超高密度钻井液面临的流变性调控技术难钻井液加重剂应含有足够的细颗粒来减轻摩阻，并题，利用粒度分级的重晶石粉，对粒度级配对重晶且通过合理的粒度级配满足颗粒紧密堆积，减小堆石粉加重钻井液性能的影响进行了研究。积体积，增加有效加重密度。3)理论粒度级配方案。为确定粗、细颗粒的1重晶石粉粒度级配理论基础较优配比，采用Alfred方程计算出理论粒度分布的百分含量口】，理论计算公式为：I)加重剂颗粒形貌。加重剂颗粒形貌对加重钻井液性能的影响较大。多角形等不规则形状的颗：：二

5、：×100％粒有助于颗粒之间的搭接，多角形颗粒问的摩擦阻‘(DL一Ds)力大，流动性差，要达到一定的流动性就需要多加式中：为粒度小于J[)颗粒的含量，％；Dc为最大水，这会降低钻井液稳定性和其它性能。加重剂颗粒度；D为最小粒度；n为模数。粒越粗则颗粒的不规则性表现得越明显，由于球形所用样品筛的孔径分别为0．154、0．074、0．054基金项目：国家高技术研究发展计划(“863”计划)课题“超深井钻井技术研究”(2006AA06A19．5)资助。第一作者简介：黄维安，1976年生，2007年获中国石油大学(华东)油气井工程专业博士学位，现在主要从事油气井工

6、作液化学方向的教学和科研工作。地址：山东青岛经济技术开发区长江西路66号；邮政编码266555；电话13563354904；E—mail：masterhuang1997@163．f．om。学兔兔www.xuetutu.com钻井液与完井液2010年7月和O．038mm，假设颗粒的最小粒径为0，体系中空由表1可知，当颗粒粒径为0．154~0．355nllTl隙率随着n值的减小而下降，，z值最优为0．33～0．5，时，钻井液老化前表观黏度很低，原因是此时颗粒该研究中n取0．37。无法悬浮在体系中，实际上测量的是未加重钻井液方案1：假设0．154mlTl为最大颗

7、粒粒径。据的表观黏度，老化后，重晶石颗粒能够部分悬浮在Al~ed方程，粒径小于0．074mm的颗粒含量为：钻井液中，此时钻井液表观黏度超过150mPa·S；_074=一7／DLO．37一(0．o74)7／(o．154)=76．2％，即理当颗粒粒径为0．076～O．154mm时，钻井液老化前论配比为：粒径为0．074～0．154mm的颗粒含量为后表观黏度都很高；在加人粒径小于0．076InlTl的23．8％，粒径小于0．074min的颗粒含量为76．2％．颗粒后，钻井液老化前的表观黏度随细颗粒配比的方案2：假设0．154mm为最大颗粒粒径。根据增加略有上升，

8、老化之后的表观黏度在5配方中出Alfred方程，粒径小于0．038