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1、第46卷摇第6期地质与勘探Vol.46摇No.6摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇2010年11月GEOLOGYANDEXPLORATIONNovember,2010PVM聚合物型无固相钻井液研究与应用代国忠,摇张亚兴,摇赖文辉,摇朱摇青(常州工学院土木建筑工程学院,常州摇213002)[摘摇要]根据钻进地层、井深、井温、涌水、漏失等因素,通过正交实验优选出PVM聚合物型无固相钻井液主剂与交联剂组分,确定了合理的配制工艺。该钻井液性能指标优良:漏斗粘度20~35s;API失水量8~18ml/30min;属于假塑性幂律
2、流体,具有良好的剪切稀释作用;在岩石表面吸附速度快,对松散砂及风化碎石层的胶结能力强,能起到“下套管冶的固壁作用;具有良好的絮凝钻屑聚沉的能力,维持体系无固相;能显著提高破碎地层的岩矿心采取率。[关键词]PVM聚合物摇无固相摇钻井液摇固壁性能[中图分类号]P634.6摇[文献标识码]A摇[文章编号]0495-5331(2010)06-1127-06DaiGuo-zhong,ZhangYa-xing,LaiWen-hui,ZhuQing.Studyonsolid-freedrillingfluidofPVMpolymeranditsap
3、plication[J].GeologyandExploration,2010,46(6):1127-1132.壁能力较强,是最有发展和应用前景的新一代钻井0摇引言液(王从新等,2003)。在各领域钻探工程中,经常遇到风化、松散、破所研制的PVM聚合物型无固相钻井液代表了碎、节理裂隙发育、矿层蚀变带、遇水膨胀(水敏性)第五阶段钻井液的发展方向。与传统的泥浆相比,等复杂地层,该类岩土层孔壁极不稳定,容易发生坍该类钻井液具有护壁性能强、流变特性可调范围大、塌、漏失、掉块、卡钻、埋钻、井斜、取心困难等钻孔事紊流减阻作用好、润滑性好、适合于金
4、刚石钻进高转故。如何确保复杂地层孔壁的稳定性是钻探工程需速、预防孔壁漏失能力强等一系列优点(徐同台等,要解决的主要技术难题之一(鄢捷年,2001;刘四海2004;李丽等,2007;张鹏等,2009)。等,2002;Guoetal.,2006)。实践证明,选用固壁性1摇钻井液室内配制实验能好的钻孔冲洗液(简称钻井液)是确保复杂地层孔壁稳定性、提高钻孔工程质量、提高钻进效率、降1.1摇正交实验方案低生产成本最有效途径(BLENDR,1992;舒本耀从水解聚丙烯腈(HPAN)、聚合多元醇(PVA)、等,2002;贾军,2003;秦永和,20
5、07)。聚丙烯酰胺(APAM)等含有-OH、-CN、-CONH、-2钻探工程钻井液经历了五个发展阶段(靖向COONa官能团水溶性高分子聚合物中优选钻井液党,1999;何远信,2001):第一阶段:清水和自然造浆主剂,从AlCl、Al(SO)、FeCl、KAl(SO)、12HO32433422阶段(无任何处理剂);第二阶段:细分散泥浆阶段及硼砂中优选钻井液交联剂(助剂)。通过对钻井(固相含量高,粘土高度分散);第三阶段:粗分散泥液的粘度、失水量、静切力、流变性、吸附胶结性等性浆阶段(固相含量适中,粘土适度分散);第四阶段:能指标测定,合
6、理确定PVM聚合物型无固相钻井液不分散低固相泥浆阶段(固相含量低,粘土不分的配方比例,选择最优的加入次序及加入方法,使该散);第五阶段:聚合物型无固相钻井液阶段(不含类钻井液各项性能指标达到最佳(梁福成等,2001;粘土固相)。其中,聚合物型无固相钻井液固结孔薛永久,2004;邱正松等,2006)。[收稿日期]2010-06-08;[修订日期]2010-08-20;[责任编辑]郝情情。[基金项目]国家863项目子课题(编号:2006AA06A109-3)资助。[第一作者]代国忠(1963年-),男,2007年毕业于吉林大学,获博士学位
7、,教授,主要从事探矿工程、地基与基础工程等研究工作。E-mail:daigz@czu.cn。1127摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇地质与勘探摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇2010年4表1摇浆液因素与水平第一批正交实验方案采用L(3)三水平四因9素正交实验表,优选钻井液的主剂与交联剂的加入Table1摇Factorsandlevelsofdrillingfluid比例,实验数据见表1、表2。对表2中数据进行处因素/%水平理可得到各因素的极差值R,以此作为优化配方的A(主剂1)B(主剂2)C(交联剂1)D(交
8、联剂2)依据。以API失水量为例,各因素的API失水量极10.30.050.060.02差值计算结果见表3。对第一批正交实验结果进行20.40.10.080.04评估,并在此基础上确定第二批正交实验方案。第30.60.1
