深水作业中钻井液在低温高压条件下的流变性

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1、学兔兔www.xuetutu.com第27卷第5期钻井液与完井液V01．27NO．52010年9月DRILLINGFLUID&C0MPLETIONFLUIDSept．2010文章编号：1001—5620(2010)05—0005—03深水作业中钻井液在低温高压条件下的流变性田荣剑，王楠，李松，魏红梅，孙强，初光友(中海油田服务股份有限公司油化事业部，河北燕郊)摘要在深水钻井作业中，安全密度窗口非常窄，井下压力控制是面临的主要难题之一。随着水深的不断增加，环境温度随之降『氐，钻井液的黏度和切力随之升高；同时，由上千米隔水管内的钻井液所附加的静液柱压力使井底压力远大于浅水作业

2、时相同井深的井底压力。这些因素的共同作用使得当量循环密度随之增加，进一步加大井底压力控制的难度。选择用于深水钻井的一种水基和一种合成基钻井液为研究对象，分别改变温度和压力等实验条件，利用FANN公司的ix77流变仪测量了钻井液在低温、高压下的流变参数，以此找出深水条件下钻井液流变性随温度和压力的变『匕规律。关键词深水钻井；低温；高压；钻井液流变性中图分类号：TE254．1文献标识码：A0引言响。一般来说，随着温度的降低和井底压力的增加，钻井液的黏度和切力会随之上升，这将使对井底压由于深水钻机每天的运行成本昂贵，下套管、力的控制变得更加闲难。因此，了解钻井液的流变测井的中途

3、失败、大量的起下管柱和打捞作业等意性在深水条件下随温度和压力的变化规律，将会对外事故的发生以及南此产生大量必须处理掉的钻深水钻井液的研发和深水作业的顺利进行提供有效屑，这些将会极大地增加作业费用，于是进一步突的帮助[3-5]。出了钻井液体系的重要性。合成基和油基钻井液以机械钻速高、抑制性和润滑性好等优势曾经是墨西1实验配方及仪器哥湾深水作业的首选，但是却达不到环境保护的要求。近年来又有独特的水基钻井液相继被研发，其1．1钻井液配方不但在性能上与合成基和油基钻井液相似，而且没水基钻井液海水(取自渤海)+0．15％NaCO有安全、环保等问题]。由此可知，深水作业并不+5％NA

4、C1+3％抑制剂H+0．4％包被剂P+1％降滤失是水基钻井液的禁区。剂．1+1．5％封堵剂+0．3％增黏剂+3％润滑剂+重通常认为，水深超过304．8m即为深水，而超晶石(钻井液在130。C下热滚16h后再进行测量)深水的定义为水深超过2134m。水下温度会随着合成基钻井液合成基基液+4％乳化剂+1％水深的增加而降低，在泥线位置水温降到最低点。润湿剂+2．5％氧化钙+3％有机土+3％降滤失剂+一般来说，水深为609．6m时，泥线水温可降低至水相+重晶石(钻井液在150。C下热滚16h后再进4。C_2]。在中国南海水域1800rn水深处的水温甚行测量)至达到2．9。C。在此

5、环境下进行钻井作业时，与钻1．2流变性测试仪——FANNix77井液相关的问题主要集中在温度低、当量循环密度窗口过窄、井眼的清洁和水合物的抑制等。其中，实验中采用的流变性测试仪是美国FANN公司温度和压力的变化对钻井液的流变性会产生直接影生产的ix77流变性测试仪，其转筒尺寸与六速旋转第一作者简介：田荣剑，1976年生，2003年毕业于中国石油大学(北京)油气井工程专业并获得硕士学位，现在中海油田服务股份有限公司工作。地址：河北燕郊中海油服油化事业部技术发展中心；邮政编码065201；电话(0316)3366084。学兔兔www.xuetutu.com6钻井液与完井液20

6、10年9月黏度计相同，实验温度范围为一10～3l5。C，实验大些，也就是说，温度越低，水基钻井液的流变性‘Ec9压力最高可达200MPa。受压力的影响越大；但是整体看3．5oC和49。C时的’巳掣一．实验数据，当压力从0增加到34．47MPa时，无论是钻井液的黏度、切力，还是钻井液的低转速的读数，总的变化都非常平缓，说明水基钻井液的流变性受压力的影响很小，可以忽略。6o5040．．奎3020lO图1FANNix77流变性测试仪2水基钻井液实验2．1温度对钻井液流变性的影响25在不加压力的条件下改变温度，测量水基钻井2o液的流变参数，结果见图2。由图2可知，随着温度的降低，

7、该钻井液的表观黏度、塑性黏度、动切差1O力以及和，值都有不同程度的增加；相比较而言，5表观黏度和塑性黏度上升的幅度较大，它们在4。C和50。C时的比值均大于2，表明温度从50。C降到40C时，表观黏度和塑性黏度增加了100％以上；而动切力的变化则很平缓，温度从50。c降到4。c时，动切力增加了60％左右；和值的变化则更加小，仅增加约30％。3合成基钻井液实验3．1温度对钻井液流变性的影响在不加压力的条件下改变温度，测量合成基钻井液的流变参数。图5是合成基钻井液的表观黏度、塑性黏度、动切力随温度的变化曲线。图2水基钻井液的流变参