深井水基钻井液流变性影响因素的实验研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第27卷第1期钻井液与完井液、，o1．27No．12010互1月DRILLINGFLUID&COMPLETIONFLUIDJan．2010文章编号：1001—5620(2010)01．0017—04深井水基钻井液流变性影响因素的实验研究王富华，王瑞和，王力2，刘江华，李军(1．中国石油大学(华东)石油工程学院，山东东营；2．大庆油田有限责任公司采油工程研究院，黑龙江大庆)摘要针对室内配制的水基钻井液，主要考察了配浆土的种类及配比、自制高温护胶剂GHJ一1加量、以及钻井液密度对水基钻井液黏度、切力等流

2、变参数的影响，另外还考察了钻井液老化温度和老化时间的影响。实验结果表明，低密度固相是影响水基钻井液高温流变性的主要因素，适当控制钻井液中黏土含量和采用抗高温的抗盐土海泡石，可以有效控制高密度水基钻井液的高温流变性，在中低密度(1．5g／cm)盐水钻井液中保持黏土总量为3％、钠膨润土海泡石为1：2，在高密度盐水钻井液(1．8g／cm)中保持黏土总量不超过2％、钠膨润土：海泡石为l：1时，有利于流变性的控制。GHJ一1加量为1．0％～1．5％时钻井液的流变性能较理想，在GHJ一1存在下，老化温度和老化时间对钻井液流变性影响较小，在维护处理

3、时注意适当补充处理利的浓度，才能维持钻井液流变参数在合理的范围内。关键词深水钻井；水基钻井液；流变性；黏土；高温护胶剂中图分类号：TE254．2文献标识码：A在深井钻井过程中，钻井液面临井下高温、高1)黏土对中低密度盐水基浆黏度和切力的影压的技术难题。由于油基钻井液存在环境保护和成响。实验主要考查钠膨润土与海泡石配比对钻井液本等自身难以克服的问题，因此目前多采用高密度表观黏度、塑性黏度和动切力的影响，结果见表1。水基钻井液。但是高密度水基钻井液由于本身固相基浆配方如下(均用重晶石加重至密度为1．5g／cm)：含量高，在高温作用下，钻井

4、液的流变性难以控制。11％钠膨润土+3％海泡石+15％NaC1因此从钻井液最基本的组分出发，对水基钻井液流21％钠膨润土+2％海泡石+15％NaC1变性的影响因素进行了实验研究，为深井水基钻井32％钠膨润土+2％海泡石+15％NaC1液配方研制及现场使用维护提供了室内依据[1-31~44％钠膨润土+l5％NaC1表1钠膨润土与海泡石配比对中低密度盐水基1不同因素对钻井液黏度和切力的影响浆表观黏度、塑性黏度和动切力的影响1．1黏土种类和配比钻井液黏土高温容量限是指钻井液在高温下保持良好的流变性能所能允许的最高和最低黏土含量。它是钻井液体

5、系的一个固有性质。当实际黏土含量超过其容量上限时，钻井液在高温作用下会发生增黏、胶凝现象，高温作用后则呈现增稠、胶凝、甚至固化等现象；当实际黏土含量低于其容量下限时，钻井液则会发生高温作用下降黏，高温作用后减稠注：老化条件为220℃、16h。的现象。钻井液黏土高温容量上、下限参数中，上限对钻井液流变性最重要。上限越高，上、下限差从表1可以看出，不同配比的钠膨润土与海泡值越大，钻井液流变性越好控制，反之则越困难[4-5]o石盐水体系，老化后塑性黏度均变小，动切力均增第一作者简介：王富华，副教授，1968年生，1996年毕业于中国石油大学

6、(华东)，现在主要从事油田化学和油气层保护方面的教学和科研工作。地址：山东省东营市北一路739号；邮政编码257061；电话(O546)8398099／1334505O527；E—mail：zgsdwfh@126．tom或wangfh@hdpu．edu．ca。学兔兔www.xuetutu.com18钻井液与完井液2010年1月大，而且随着钠膨润土相对含量的增加，老化前后方还要好一些。参考高温高压滤失量的评价结果(6动切力增大幅度明显；在钠膨润土含量小于2％时，配方为15．6mL、7配方为19．2mE)认为，高密度表观黏度与老化前相差不

7、大，但超过2％以后，表钻井液(密度在1．8g／cm以上)中黏土总量为2％、观黏度明显上升，这说明随着钠膨润土比例的升高，钠膨润土与海泡石抗盐土比例为1：1时，有利于高高温作用后钠膨润土之间形成的网架结构明显增密度钻井液流变性的控制。强；而海泡石相对含量越高，老化前后的黏度和切从理论分析得知，饱和甲酸钾溶液密度大于力差别越小，这主要是因为海泡石具有较高的抗温15％NaC1水溶液，通过对饱和甲酸钾体系进行加重，性，在盐水体系中海泡石纤维形成的空间网架结构可以实现更高密度，或者是在相同的密度下饱和甲较稳定，受温度的影响较小。因此，控制黏土含

8、量，酸钾体系的固相含量会明显降低，同时抑制性能也尤其是钠膨润土含量是水基钻井液高温流变性调控得到提高，有利于高密度体系高温流变性的调控。的重要方面。但实验结果表明，用重晶石加重后的饱和甲酸钾体采用抗高温、抗盐的海泡石代替