海洋深水水基钻井液低温流变实验和配方优选

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1、东北石油大学学报第37卷第6期2013年12月JOURNALOFNORTHEASTPETROLEUMUNIVERSITYV01．37No．6Dec．2013海洋深水水基钻井液低温流变实验和配方优选霍宝玉，闫志怡，张晓崴。，孔方清，杨新春，杜奋飞(1．四川仁智油田技术服务股份有限公司，四川绵阳621000；2．中国石油集团长城钻探工程有限公司钻井液公司北京100101)摘要：针对海洋深水钻井作业具有环境温度低、钻井液用量大、海底页岩稳定性差等特点，通过低温流变实验优选钻井液配方并评价配伍性，研制环保、低伤害深水水基钻井液体系．考虑体

2、系稳定性，以生物聚合物黄原胶稳定流型，以聚阴离子纤维素和改性淀粉降低滤失量，以无机盐和聚合醇稳定泥页岩地层、提高体系润滑性能．结果表明：该钻井液体系密度为1．05～2．00g／cm。，抗温为120℃，热滚时间为16h，不同测试温度(60、20、4℃)下具有恒定动切力，以及良好的悬浮稳定性和较强的抑制性．该钻井液体系可有效缓解低温钻井液增稠，防止振动筛跑浆等发生，节约非生产作业时间；对岩心渗透率伤害率为12．63、对发光细菌的半数致死浓度(ECS0)大于1．2×10mg／L，可降低外来流体对油气层的伤害，保护海洋环境．关键词：深水钻

3、井；水基钻井液；低温增稠；低伤害；环保型；低温流变实验中图分类号：TE254．3文献标识码：A文章编号：2095—4107(2013)06—0094—070引言随着全球原油消耗的不断增长，陆上和浅海的原油产量已不能满足需求，海上能源开采已由浅海向深海发展．海洋深水钻井面临钻井平台远离海岸、运送淡水和黏土费用昂贵、钻井液用量大、海底页岩稳定性差、井眼清洁困难等问题，对钻井液研究提出较高要求]．常用海洋深水钻井液包括高盐木质素磺酸盐钻井液、高盐PHPA聚合物钻井液、无固相甲酸盐钻井液、油基钻井液及合成基钻井液等L4]．高盐类钻井液中盐

4、类质量分数高，为维护井眼清洁，必须进行频繁的短程起下钻，增加钻井成本，而且高盐类钻井液稳定性差，常出现水土分层、重晶石下沉等现象，给深水钻井施工带来不利影响．无固相甲酸盐钻井液、油基钻井液、合成基钻井液虽然能减少井下复杂情况的发生，但成本昂贵，一旦发生井下漏失，损失巨大，且油基钻井液存在潜在的安全隐患]．海洋深水钻井的环境、温度特殊，泥线温度低，钻井液在泥线附近表现为降温过程，水深1500m时泥线温度为4℃左右，一些地区可以降至0℃左右．随着温度降低，常规水基钻井液动切力和低剪切速率下的黏度波动较大，黏切性急剧上升，流变性变差，甚

5、至出现胶凝现象_8．钻井液低温增稠易发生振动筛跑浆，引起井漏和高当量循环密度(ECD)，使压力难以控制[1．海洋深水水基钻井液应用于海洋深水钻井，为保护海洋环境、减小产层伤害、避免黏土低温增稠对钻井液低温流变性的影响，以及抑制性差引起的泥页岩水化分散现象，钻井液配方应具有特点：(1)无生物毒性，达到排放标准；(2)良好的低温流变性，即：泥线温度、动切力和低剪切速率下的黏度波动尽量小，满足正常钻进要求；(3)有利于产层保护；(4)必须具有较强的抑制泥页岩水化分散性能_1．综合考虑，选用以海水为基液，对黏温不敏感、环保的添加剂组成的无

6、黏土相钻井液体系配方．笔者设计低温流变测试装置、优选处理剂并评价其配伍性，配制密度调节范围宽、体系性能稳定、抑制性及抗污染性强的环保、低伤害海洋深水水基钻井液体系．收稿日期：2010一lO一14；编辑：张兆虹作者简介：霍宝玉(1980-)，硕士，工程师，主要从事钻井液、完井液技术方面的研究·94·第6期霍宝玉等：海洋深水水基钻井液低温流变实验和配方优选1实验1．1实验装置海洋深水钻井液低温环境模拟装置主要有低温流变仪和低温实验室．低温流变仪测试较为繁琐；低温实验室耗能高、利用率低_】．考虑实验需求，设计低温流变测试装置(见图1)，

7、包括4部分：(1)恒温冰柜，控温范围为一i0~20℃，主要功能是模拟海洋深水泥线处低温环境；(2)温度计，测量范围为一2O～20℃，实时监控柜体内测温度变化；(3)三叶推进式搅拌器，转速调节为0～4000r／min，模拟钻井液循环至隔水管附近搅拌降温；(4)六速旋转黏度计Fann35SA，转速为3～600r／min，测试不同温度下深水水基钻井液样品流图1钻井液低温流变测试装置Fig．1Theequipmentusedtotesttherheologyof变参数．低温流变测试装置有利于人员操作，并可确保drillingfluidsa

8、tlowtemperature测试数据真实、准确．1．2实验样品实验样品制备及实验步骤为：(1)取lL海水置于配液罐内，首先加入2．5g碳酸钠、1．0g氢氧化钠搅拌10min，去除海水中的钙镁离子，使pH升高至9．5．(2)将4．0～6．0g生物聚