新型弱凝胶水基钻井液研制及作用机理分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com第32卷第2期铭井液与完井液、，olI32No．22015点3月DRILLINGFLUID&C0MPLETIONFLUIDMat．2015doi：10．3969~．issn．1001—5620．2015．02．003新型弱凝胶水基钻井液研制及作用机理分析向朝纲(川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院，四川广汉)向朝纲．新型弱凝胶水基钻井液研制及作用机理分析[J]l钻井液与完井液，2015，32(2)：11—14．摘要目前弱凝胶钻井液存在抗温、抗盐和封堵性能差等问题，限制了其推广使用。研制出一种新的弱凝胶成胶剂，其抗温达150qc，抗钙可达4000m

2、g／L。以该成胶剂和优选出的降滤失剂IMPERMEX、封堵剂JA为主剂，以CX一215和KCI作抑制剂，形成了一种新型弱凝胶水基钻井液。评价结果表明：该钻井液在接近静止状态下的黏度可达90000mPa·s，剪切后黏度快速下降，且静切力表现出无时间依赖性，属于快的弱凝胶体系；具有好的降滤失和稳定井壁能力。环境扫描电镜和蔡司体显微镜分析结果表明，该钻井液微观结构由三维空间网状结构与包裹、镶嵌在网状结构节点上的溶胶颗粒组成，是一种具有独特空间结构的复杂胶体分散体系；该钻井液在微裂缝内能形成具有良好压缩性的致密封堵层，封闭岩石通道，具有良好的井壁稳定怍用。关键词弱凝胶水基钻井液；抗温；抗钙；

3、井壁稳定；钻井液流变性中图分类号：TE254_3文献标识码：A文章编号：1001—5620(2015)02—0011-04弱凝胶水基钻井液是一种有别于普通胶态分散150oC热滚16h和4000mg／L的Ca2污染后仍具有体系、具有特殊内部结构的新型钻井液体系，目前主良好稳定性，从低转速下的读值和静切力值来看，该要用于海洋、陆上油田的直井大井眼段、定向井、水弱凝胶具有较强的静结构力，满足静置条件下岩屑悬平井中n。]。国内外钻井实践表明，该体系在特殊工浮或水平井岩屑携带。综合考虑，确定弱凝胶成胶剂艺井和环境敏感区域使用时具有明显优势。目前该钻的加量为1．O％。井液体系主要存在抗温能力(≤

4、120oC)、抗盐性能表1弱凝胶溶液热滚前后(150℃、16h)的流变性能和封堵性能差等问题，限制了其推广使用[4-6]o针对这一问题，通过大量室内实验，研制出一种抗温抗盐弱凝胶水基钻井液成胶剂，并开发出综合性能优异的弱凝胶水基钻井液，并对其作用机理进行研究。1弱凝胶水基钻井液配方及性能评价1．1成胶剂加量的确定根据聚合物水溶液弱凝胶结构形成理论和处理剂抗高温抗盐作用原理，设计成胶剂的分子结构，选用丙烯酰胺、2．丙烯酰胺一2甲基丙磺酸和疏水单体2一丙烯酰胺基烷基磺酸为聚合单体，得到的聚合物为白色粉末状。配制不同浓度的成胶剂溶液和钙污染溶液，测定在150oC老化16h前后溶液的流变特1

5、．2抑制剂的优选征，结果见表1。实验结果表明，不同浓度成胶剂在水中能形成具有一定黏度和切力的弱凝胶态体系，在用泥页岩滚动回收实验和岩心浸泡实验来评价第一作者简介：向朝纲，1985年生，2012年获西南石油大学硕士学位，现主要从事油气井工作液力学方面的研究及现场技术服务。地址：四川广汉市中山大道南二段；邮政编码618300；电话18781085617；E-mail：wsxcg123@126．com。学兔兔www.xuetutu.com12钴井液与完井液2015年3月各处理剂的包被抑制性能，结果见表2。结果表明，在15mL以F‘。KC1和CX．215测试液的滚动回收率达96．2％，高于1

6、．4封堵剂的优选其它几类。岩心浸泡实验表明，CX．215高分子量聚实验室优选了以下4类封堵材料展开对比实验，合物的包被作用和的镶嵌晶格增强黏土内聚力的包括石蜡类、沥青类、醇类、热塑性聚酯类。先将各作用，对抑制泥页岩膨胀分散具有较好的作用。选用物质加入到4％膨润土浆中，浓度均为3％，在140℃0_3％CX一215和5％KC1作为弱凝胶钻井液的抑制剂。恒温滚子炉中老化16h，再分别测30min的高温高表2岩屑滚动回收率和岩屑浸泡实验对比压静滤失量、滤饼厚度以及摩擦系数，实验结果见表4[9]。实验结果表明，在高温条件下热塑性聚酯JA一1测试液回收率／％岩屑状态描述的降低高温高压滤失性能和滤

7、饼质量明显优于醇类封堵剂和石蜡类封堵剂，且优于沥青类封堵剂中最好的乳化沥青。综合考虑选用3％热塑性聚酯JA一1为封堵剂。表4在4％膨润土浆中加入不同封堵材料的封堵性能对比1-3降滤失剂的优选由于弱凝胶钻井液含有极少甚至无黏土相存在，因此其控制滤失的能力十分困难。此外，在含盐或含膏的高温复杂地层钻进，要求降滤失剂具有良好的抗温抗盐钙能力[7-8]o考察3％THJN、PAC—Lv、CMS和IMPERMEX聚合物降滤失剂在盐膏污染下的降滤失性能，结果见表3。实验