PVM聚合物型无固相钻井液研究与应用.pdf

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1、第46卷第6期地质与勘探Vo1．46No．62010年11月GE0L0GYANDEXPL0RATIONNovember，2010PVM聚合物型无固相钻井液研究与应用代国忠，张亚兴，赖文辉，朱青(常州工学院土木建筑S-程学院，常州213002)[摘要]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／3Omin：属于假塑性幂律流体，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”的固壁作用；具有良好的絮

2、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聚合物无固相钻井液固壁性能[中图分类号]P634．6[文献标识码]A[文章编号]0495—5331(2010)06—1127-06DaiGuo-zhong，ZhangYa—xing，LaiWen—hui，ZhuQing．Studyonsolid—I．reedrillingfluidofPVMpolymeranditsapplication[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引言液(王从新等，2003)。在各领

3、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；Guoeta1．，2006)。实践证明，选

4、用固壁性l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，2007)。聚丙烯酰胺(APAM)等含有一OH、一CN、一CONH，、一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A1C13、A12(SO)3、FeC13、KA1(SO4)2、12H20阶段(无任何处理剂)；第二阶段

5、：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，选择最优的加人次序及加入方法，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

6、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年一)，男，2007年毕业于吉林大学，获博士学位。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地质与勘探2010正第一批正交实验方案采用L。(3)三水平四因表1浆液因素与水平Table1Factorsandlevelsofdrillingfluid素正交实验表，优选钻井液的主剂与交联剂的加入比例，实验数据见表1、表2。对表2中数据进行处理可得到各因素的极差值R，以此作为优化配方的依据。以API失水量为例，各因素的API失水量极差值计

7、算结果见表3。对第一批正交实验结果进行评估，并在此基础上确定第二批正交实验方案。第二批正交实验采用Ld(2)正交实验表，将主剂1与注：各因素的影响水平指与水的质量百分比。主剂2按4：1比例混合，实验数据见表4、表5。表2浆液L(3)正交实验安排及其实验结果Table2Orthogonalexpe~mentschemesandtestresultsforLevel3andFactor4fordril