硅铝钻井液体系的室内研究及现场应用

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1、精细石油化工进展l6ADVANCESINFINEPETROCHEMICALS第16卷第1期硅铝钻井液体系的室内研究及现场应用孟丽艳，张麒麟，黄宁(中国石化中原石油钻井工程有限公司钻井工程技术研究院，河南濮阳457001)摘要在常规硅酸盐钻井液基础上，引入偏铝酸盐，研制了硅酸盐一铝酸盐防塌钻井液体系，并对硅酸盐一铝酸盐钻井液的抗污染、抑制性、封堵和封固性进行了室内研究与评价。结果表明，硅酸盐一铝酸盐钻井液具有抗10％钙土污染、15％钻屑污染以及CO，和HCO一污染能力，对泥页岩岩屑滚动回收率达95％以上，具有良好的抑制性；岩心浸泡实验表明硅铝钻井液具有良好的防塌能力，岩心

2、抗压试验表明硅铝钻井液使岩心抗压强度提高了37．5％；对低孔低渗岩心的封堵率达99％，表明该体系具有较强的物理封堵和化学封固性能。该硅铝钻井液在内蒙意15井进行了现场应用，取得了一定的井壁稳定效果，并体现了较好的保护和发现油层的作用。关键词防塌钻井液硅酸盐铝酸盐井壁稳定内蒙意15井井壁失稳是钻井和完井过程中常遇到的井下(0．1％～0．3％)XC+(1．0％～1．5％)LV—PAC+复杂情况之一，其中，泥页岩地层不稳定造成的井(0—0．5％)LV—CMC+(2．0％一5．0％)封堵材壁坍塌和缩径失稳约占总数的90％以上。虽然料+(0～2．0％)有机抑制剂+(1．0％一3．

3、0％)油基及合成基钻井液最适宜解决复杂地层井壁失流型调节剂+(5．O％～7．0％)Na2SiO3(模数稳问题，然而油基钻井液的使用对保护环境和降2．0—2．4)+(0．25％一1．00％)铝酸盐+低钻井成本造成越来越大的压力。因此，本研究(3．0％～5．0％)KC1+(0．5～1．O％)NaOH+重针对内蒙查干地区火山岩储层井壁失稳的问题，晶石。研制一种在钻井过程中既可预防井壁坍塌、缩径2硅铝钻井液性能评价和渗漏，又具有加固井壁的硅酸盐一铝酸盐防塌2．1钻井液基本性能钻井液体系。硅酸盐和铝酸盐井壁封堵机理均是按照适宜的配方配制硅酸盐一铝酸盐钻井在滤液从高pH环境向中性转

4、换的过程中，形成液，钻井液密度为1．20～1．60g／cm。表1为不硅酸或氢氧化铝来发挥地层封堵作用。因此，本同密度硅铝钻井液经90℃热滚16h后的钻井液研究首次将两种物质特点结合，在中性条件下通性能。过生成硅酸、氢氧化铝和硅酸铝等沉淀封堵地层，表1不同密度硅铝钻井液性能进一步加强泥页岩等地层的井壁防塌和封堵效果，为安全钻井，减少复杂事故，节约成本提供必要的技术支持。1硅铝钻井液的形成硅酸盐一铝酸盐钻井液具有与硅酸盐钻井液相似的特点，即高碱性和流变性不易控制，限制了一些处理剂的使用，参考国内外硅酸盐钻井液¨J、铝酸盐钻井液处理剂配伍性的有关实AV为表观黏度，PV为塑性黏

5、度，YP为动切力，FL为滤失量，FLH_rHP为高温高压滤失量；FLHTHP测试温度100℃，其他测试温验，首先进行了硅铝钻井液无机盐处理剂优选，包度为25℃。括硅酸盐、偏铝酸盐、氯化钾和专用配伍处理剂的由表1可知，使用重晶石可将硅铝钻井液加优选实验，包含流型调节剂、降滤失剂、抑制剂、封堵剂，通过评价钻井液的抑制性、流变性、滤失造壁性和封固性，确定硅酸盐一铝酸盐防塌钻井液收稿13期：2014—10—15。作者简介：孟丽艳，工程师，硕士，现在从事钻井液技术研究适宜的配方为：(1．0％一2．0％)膨润土基浆+工作。2015年1月孟丽艳等．硅铝钻井液体系的室内研究及现场应用l

6、7重至不同密度，经90cc热滚16h后的钻井液性由表2可知，硅铝钻井液在90℃未经维护条能稳定，流变性良好，FLTHP可控制在10mL内。件下，经48h滚动老化后，初终切力有所降低，但2．2热稳定性其他性能保持良好，尤其是体系凡唧基本没有硅铝钻井液密度为1．60g／em，于9O℃下，增加，说明硅铝钻井液具有良好的热稳定性。考察其热稳定性，结果见表2。2．3抗污染性能2．3．1抗污染表2硅铝钻井液热稳定性评价在钻井过程中，钻井液中不可避免的溶人黏土、钻屑等，钻井液性能会发生变化，当变化较大时会影响钻井的安全进行。而且，硅铝钻井液与硅酸盐钻井液具有同样特性，硅酸盐与黏土易形

7、成相互桥接的结构，使硅铝钻井液流变性难以控制。因此，在90℃热滚16h下，考察黏土和钻屑加量对硅铝钻井液性能的影响，结果见表3。FL~TnP测试温度9O℃，其他测试温度为25℃表3硅铝钻井液抗黏土污染能力FLHTHP测试温度9O℃。由表3可知，硅铝钻井液经10％钙土90℃／性能变化不大。由于硅铝钻井液具有较高pH16h污染后，其表观黏度上升率小于10％；经(pH>11)，对CO，HCO一污染具有很好的预15％钻屑9Occ／16h污染后，其表观黏度上升率防作用，无需针对CO，HCO，一污染进行处理。小于10％。说明硅铝钻井液具有较强抑制黏土