微粉重晶石高密度钻井液性能研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第31卷第1期钻井液与完井液Vo1．3lN0．12014年1月DRILLINGFLUID＆COMPLET10NFLUIDJan．2014doi：10．39690．issn．1001-5620．2014．01．004微粉重晶石高密度钻井液性能研究邱正松，韩成，黄维安，庄峰，高禹(中国石油大学(华东)石油工程学院，山东青岛)邱正松等．微粉重晶石高密度钻井液性能研究【J]．钻井液与完井液，2014，31(1)：12—15．摘要国外现场应用表明，微粉重晶石加重技术能很好地解决超深井复杂井钻井现场遇

2、到的很多难题，但目前中国关于微粉重晶石加重技术的研究应用报道较少。考察了微粉重晶石、普通重晶石、铁矿粉加重的高密度钻井液流变性、沉降稳定性、润滑性，研究了微粉重晶石高密度钻井液的储层保护技术，进一步利用3种加重材料的粒度分布、表面电性、微观形貌基本性质探讨了微粉重晶石改善高密度钻井液性能的作用机理。实验结果表明，微粉重晶石加重高密度钻井液黏度效应低，沉降稳定性与润滑性明显优于普通重晶石和铁矿粉高密度钻井液；通过优选架桥粒子与降滤失剂可以在一定程度上减轻储层伤害程度，满足各种复杂井对高密度钻井液的需要。关键词微粉重晶石；高密度

3、钻井液；复杂井中图分类号：TE254．3文献标识码：A文章编号：1001．5620(2014)01-001204以传统加重材料加重的高密度钻井液体系流变性酸钠水溶液中，超声分散5min，用berttersizer2000与沉降稳定性矛盾突出[1-21，且高固相含量导致钻井型激光粒度仪测量粒度分布。实验结果如图1所示，液摩阻较大，固相颗粒容易堵塞地层岩石孔喉，造成微粉重晶石、普通重晶石、铁矿粉的平均粒径D分储层伤害。国外从20世纪70年代中期就开始了对重别为2．423、18．24、43．12岬，同时测得微粉重晶石、晶石进行超微

4、改性处理研究，以解决高密度钻井液黏普通重晶石、铁矿粉的比表面积为1．298、0．480、0．125度效应与沉降稳定性二者之间的平衡问题，且在现场IIl2／g。可见微粉重晶石相对于普通重晶石和铁矿粉粒应用中，相对于传统加重材料加重的高密度钻井液表径小，粒度分布稍窄，比表面积大。现出明显的优势[3-4]，目前中国对于微粉重晶石加重1．2表面电性技术的研究应用的报道较少。研究对比了超微重晶石、普通重晶石、铁矿粉加重的高密度钻井液的流变性、在质量分数为1％的微粉重晶石、普通重晶石、铁矿粉与水悬浮溶液中，通过滴加H：SO或NaOH沉降

5、稳定性、润滑性以及微粉重晶石高密度钻井液的储层保护性能，且对相应的机理进行了探讨，为正确稀溶液调节pH值，水浴振荡器中恒温振荡24h后取应用微粉重晶石高密度钻井液提供依据与指导。部分悬浮液，随即用zetasize3000电位仪测量悬浮液中加重剂颗粒zeta电位，测量结果如图2所示。可1基本性质以看出，碱性条件下，微粉重晶石zeta电位的绝对值明显大于普通重晶石、铁矿粉的zeta电位，说明l-1粒度分布微粉重晶石颗粒亲水性及分散性强于普通重晶石和铁将少量微粉重晶石(GEMMEBLANCChemical矿粉。Company，密度

6、为4．30g／cm)、普通重晶石(胜利油1．3颗粒形状田钻井院，密度为4．28g／cm)、铁矿粉(安县华西矿粉有限公司，密度为5．10g／cm)置于0．5％六偏磷微粉重晶石、普通重晶石、铁矿粉扫描电镜如图基金项目：国家自然基金(51374233)；全国大学生创新训练项目(201310425011o第一作者简介：邱正松，2001年获中国石油大学(华东)博士学位，现在主要从事井壁稳定理论及应用、钻井液处理剂研发、油气层保护等教学科研工作。地址：山东省青岛市经济技术开发区长江西路66号中国石油大学(华东)工科楼B521(韩成收)；

7、邮政编码266580；E-mail：qiuzs63@sina．Gom。学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com14钻井液与完井液2014年1月晶石加重的钻井液密度差为0．01～0．02g／em，明显又能光滑井壁，从而降低了钻井液摩阻，且由扫描电小于普通重晶石、铁矿粉加重的高密度钻井液的上下镜图片可知，微粉重晶石颗粒形状较为规则，粒径小，密度差。近似为球形，在摩擦过程中也部分表现为滚动摩擦，可进一步提高钻井液的润滑性能，因此润滑性能优于表1不同加重材料加重后的钻井液沉降稳定性能普通重晶石高密度钻

8、井液体系，铁矿粉为多面体形状，加重材料Apl(g／cm3)且棱角尖锐，阻碍滑动，因而铁矿粉高密度钻井液的润滑性能较差[5]。2．4储层保护性能钻井液固相和滤液侵入储层是造成储层损害的主要原因【6】，由超微重晶石粒度分布可知，微粉重晶石分析原因：①由于微粉重晶石颗粒表面经过改性，颗粒粒径小，