超高密度钻井液技术进展

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1、学兔兔www.xuetutu.com第28卷第5期钻井液与完井液、，0I-28No．52011年9月DRILLINGFLUID&COMPLET10NFLUlDSept．2011文章编号：1001—5620(2011)05—0070—08超高密度钻井液技术进展蔡利山，林永学，田璐，王琳，王显光，柴龙，杨小华(中石化石油工程技术研究院钻井液研究所，北京)摘要超高密度钻井液是当今石油钻井行业的前沿技术之一，涉及到多方面的研究内容。从室内研究、现场应用两方面分析了超高密度(≥2．50g／cm)钻井液研究中存在的技术问题，对钻井液使用的加重材料、降滤失剂、流动性改善剂等关键材料的研究进展进行了分析和

2、论述，指出了超高密度钻井液配方优选时应注意的几个问题，介绍了超高密度钻井液流变学特征的研究概况，探讨了超高密度钻井液密度的技术途径，分析了特高密度钻井液技术的可行性。提出的各种方案和建议对室内研究和现场操作均有较好的借鉴意义。关键词超高密度钻井液；加重剂；超低黏降滤失剂；钻井液配方；流变性能；现场应用；综述中图分类号：TE254．3文献标识码：A一般的说，密度高于2．50g／cm3的钻井液称为井液体系的研制过程中，技术人员将大部分的精力超高密度钻井液。目前关于不同高密度钻井液密度放在了加重剂的优化技术上，截至目前，在这方面的界定并不完全一致，笔者在2007年曾提出分别所开展的研究工作主要限

3、于以下3个方面。以2．00、2．50、3．00g／cm作为区分高密度、超高密1．1．1表面改性度和特高密度3种不同加重程度钻井液的分界点，早在20世纪90年代就开始有人研究加重剂的也有人认为密度超过2．20g／cm的体系归人高密度表面改性，1995～2001年期间是加重材料表面改钻井液范围更加合理]。但从总体上说，技术界对性研究的高峰期，之后便很少见到相关文献报道，上述3个分界点的争议不是很多，其提出主要结合比较具有代表性的实例是尹建华等人采用活化重晶了高密度钻井液的室内研究进展和现场实际应用情石施工了6000m的超深井f2]；国外在这方面开展况。随着超高密度钻井液体系研究的不断深入，一的

4、工作更少。但无论国内或国外，都没有将加重剂些新的技术难点不断暴露，并且已经成为继续向特的表面改性技术完全工业化。高密度钻井液体系突破的瓶颈。笔者也曾进行过粉体加重材料的活化处理研究，并获得了一定的效果，主要表现为经过表面处1室内研究现状理的重晶石或铁矿粉能够在一定程度上改善高密度钻井液的流动性，能够较大幅度地提高加重材料的从最新的研究情况看，形成具有良好流动性的悬浮稳定性，并且在相反转情况下(亲油亲水状态超高密度钻井液体系的手段大致有3种。改变)其稳定性也好于未活化产品。但其对体系流1．1加重材料的研究变性能的改善程度则随着密度的升高逐渐减小以至加重材料是引起钻井液固相体积分数上升的主于消

5、失，当钻井液密度达到2．70g／cm。时，活化产要因素，也是造成高密度钻井液流变性能恶化的主品与非处理品相比几乎没有差别[3】。要原因，解决了加重剂的问题，就等于解决了超高关于这方面的工作，刘明华等人做了大量的探密度钻井液70％的技术问题。所以在超高密度钻索，并取得了很好的效果『4】。他们通过对符合行业第一作者简介：蔡利山，高级工程师，1963年生，2007年毕业于石油大学(华东)石油工程专业，现在从事钻井液技术研究工作。地址：北京市朝阳区北辰东路8号北辰时代大厦5层518室钻井液研究所；邮政编码100101；电话(OlO)84988662；E—mail：yh1778@126．com。学兔

6、兔www.xuetutu.com第28卷第5期蔡利山等：超高密度钻井液技术进展71标准的重晶石(密度为4．2g／cm)进行表面处理，参考价值的结论：粒径为0．050～0．065mm的活化并结合室内研制的润湿分散剂，可以将体系密度提重晶石对钻井液表观黏度和塑性黏度的影响最大，高至2．90～3．00g／cm，其性能见表1。该超高密度使用时应尽可能控制粉体材料中该级别范围的颗粒体系可以抗40g／L的NaC1、3000mg／L的ca和含量；粒径为0．040～0．065mm的活化重晶石对表不高于100g／L的劣质土污染。观黏度的影响最小，粒径为0．040～0．061mm的活化重晶石对塑性黏度的影响最

7、小，加工时应尽量增表1超高密度钻井液的基本性能加这2种粒径范围的颗粒含量。在类似的研究中也报道了活化铁矿粉粒径与加重体系黏度的相关性，并指出活化铁矿粉粒度级配越靠近两端(粗大或细小)，或粒度级配范围分布越窄小，对体系的黏度效应影响越大，并且伴随沉降稳定性变差；但当粒度级配处于合理范围时，活化铁矿粉的提黏效应可1．1．2对材料质量的要求以达到最低，此时的沉降稳定性也较好]。就加重材料的性质而言，密度是表征其质量的国外技术人