水敏性地层钻探用接枝淀粉聚合物泥浆体系研究.pdf

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1、第48卷第5期地质与勘探Vo1．48No．52012年9月GE0L0GYANDEXPLORATIONSeptember，2012水敏性地层钻探用接枝淀粉聚合物泥浆体系研究陶士先，胡继良，纪卫军(北京探矿工程研究所，北京100083)[摘要]以接枝淀粉共聚物为降失水荆，选择抑制荆、防塌剂、润滑剂、包被剂、膨润土等处理剂，优化设计了水敏性地层用接枝淀粉聚合物泥浆体系。经过测试，该体系的API失水为7ml，相对膨胀降低率84．2％，岩屑回收率92％，摩阻系数0．07。该体系在水敏性地层的钻探施工中取得了良好的使用效果。[关键词]水敏性地层钻探泥浆

2、体系接枝淀粉聚合物[中图分类号]P63．4+4[文献标识码]A[文章编号]0495-5331(2012)05—1029—5TaoShi-xian，HuJi—liang，JiWei-jHa．Studyofthegraftedstarch-polymermudsystemusedfordrillinginwater-sensitivestrata[J]．GeologyandExploration，2012，48(5)：1029—1033．水敏性地层是地质钻探中常遇的主要不稳定地应考虑以下因素(胡继良等，2011)：层之一(徐同台，1996)。水

3、敏性地层主要有粘土(1)尽可能降低泥浆的滤失量；在井壁快速形层、粘土质地层(如页岩、千枚岩)、盐膏层等。粘土成坚韧、致密的泥皮，避免大量自由水进入地层。遇水膨胀是水敏性地层孔壁不稳定的主要原因之一(2)提高冲洗液的抑制性能，在泥浆中加入含(和冰，2008)。粘土水化是指粘土颗粒表面吸附水有K或NH的泥浆处理剂，抑制渗透水化，以防止分子形成水化膜，粘土晶格层面间距增大，产生膨胀蒙脱石含量较高地层的水化膨胀。和分散的过程。水敏性地层的水化作用，一方面引(3)采用具有吸附交联作用的泥浆处理剂，控起地层水化膨胀，发生孔壁缩径；另一方面也会发生制岩屑

4、分散。岩屑分散，造浆严重，使得泥浆比重迅速提高，流变(4)封堵毛细管通道，防止或减少自由水进入性能急剧恶化，极易造成孔内事故。粘土层理或微裂隙而引起粘土水化。(5)良好的流变性能。在其它条件相同的情况l水敏性地层的泥浆体系设计因素分析下，钻井液粘度低，有利于降低环空压力和防止钻杆油基泥浆(张文波，2010)或合成基泥浆(岳前升内壁结垢(陶士先等，2007)。因此在保证钻井液正等，2004；马东等，2008)是近年发展的可以有效解决常携带岩屑的前提下，尽可能保持低粘度。另外，在水敏性地层稳定问题的钻井液技术，主要应用在油气水敏性地层钻进中保持

5、良好的流变性能(占样烈深井和深水油气井钻探。但油基泥浆成本昂贵，对生等，2010)，可以降低粘附卡钻的风险。态环境有一定影响(马文臣等，1998；张炜等，2008)。(6)良好的润滑性能。除满足减摩降阻要求应用受到了限制。合成基泥浆也存在成本高，技术还外，良好的润滑性能有助于保护钻具，提高钻具的使不完善的问题。目前国内外在水敏性地层钻探大多用寿命。采用的还是水基钻井液体系，特别是小口径地质钻探(7)控制泥浆的pH值。pH值越高，越不利于基本采用水基泥浆。发展和完善新型抑制性水基钻孔壁的稳定。井液处理剂及其体系，是解决水敏性地层钻进孔壁稳通过

6、分析我们可以认为，优质聚合物泥浆(王定的有效途径(隋跃华等，2005；王建华等，2007)。进政敏，2001；代国忠，2010)、粗分散泥浆(蔡晓文等，行地质钻探水敏性地层水基泥浆研究和体系设计时2010)、硅酸盐钻井液(刘选朋等，2010)、正电胶[收稿日期]2011—09—14；[修订日期]2012—02—05-[责任编辑]郝情情。[基金项目]本文为地质矿产资源调查评价专项(编号1212010816008和1212011120252)资助。[第一作者]陶士先(1964年一)，女，1987年毕业于长春地质学院，教授级高工，从事钻井液技术研

7、究与应用。E-mail：taosx@139．eom。1029地质与勘探(MMH)钻井液(刘贵传等，2000)、盐水泥浆及低2．2体系配方优选渗透或非渗透成膜(张琰等，2000；刘艳等，2005)钻采用正交试验法优选钻井液配方。配方试验井液体系是解决水敏性地层孔壁稳定问题的有效途中，膨润土加量固定为3％，包被剂加量固定在径和技术方向。0．2％。由于高效润滑剂的加量对泥浆流变性能和降滤失性能基本没有影响，不参与正交试验。其它2接枝淀粉聚合物泥浆体系研究三种材料的加量：接枝淀粉为0．5％、0．7％和根据地质钻探的特点，要求冲洗液具有良好造1．0％

8、；水解聚丙烯腈铵盐为0．5％、0．7％和1．0％；壁性能的同时，还要保持良好的流变性能。针对水改性沥青加量为0．5％、1．0％和1．5％。因此，配方敏性地层，在主要处理剂降失水剂