超高温高密度水基钻井液体系研究

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1、高温（220℃）高密度（2.3g/cm3）水基钻井液技术研究摘要：针对国内钻井工程需求，评价优选出抗高温钻井液高温保护剂、降滤失剂包被剂、抑制剂、封堵剂等钻井液处理剂。并进一步优选出抗高温（220℃）高密度（1.80～2.30g/cm3）水基钻井液配方。室内评价表明：该配方具有良好的流变性能、高温高压降滤失性能、抗污染性能、抑制性和润滑性。关键词：高温高密度水基钻井液钻井液处理剂0引言随着世界石油资源需求日益增加和已探明储量被不断开采，需要有足够的后备储量才能保证石油工业的长期可持续发展，深井和超深井德钻探已成为今后钻探工业发展的一个重要方面[1]。深井、超深井钻

2、井液技术是衡量钻井技术水平的重要标志，也是扩大油气勘探开发新领域的重要措施。钻井液是钻井的血液，深井、超深井钻井液技术更是关系深井钻井成败及其质量好坏的决定因素之一，是目前国内外钻井液工作者研究的主要课题。近年来，随着超深井、特殊井和复杂井数量的增多，钻井作业对钻井液处理剂的抗温性要求越来越高[2]。大庆徐家围子深层天然气的勘探取得重大突破，是大庆油田增储上产最主要、最现实的地区。在该地区钻井存在的主要难题之一是地层地温梯度高为4.1℃/100m，很多井底温度都在200～250℃之间；我国南海西部的莺—琼盆地是一个很有开发潜力的油气田，但这个地区的地质条件恶劣，地

3、温梯度高，异常压力大，预测井底最商温度能达240℃，钻井液密度要求2.33g/cm3，属于世界上三大高温高压并存的地区之一[2-4]；塔西南油田、四川的川东气田、新疆的克拉玛依油田等地区都不同程度的高温高压钻井和完井问题[5]。我国目前的水基钻井液体系最高使用温度在180℃以内。国内海洋钻井所钻遇的地层温度最高达200℃，所使用的钻井液密度最高达2.33g/cm3。这些钻井液由外国公司承包，所使用的主要处理剂也由外国公司提供[6]。基于以上情况，在大量调研国外资料的基础上，经过大量的室内试验研究，成功研制出抗高温（220℃）高密度（1.80～2.30g/cm3）水

4、基钻井液体系。1处理剂的优选与评价通过大量的室内研究，优选出下列适于抗高温水基钻井液体系的处理剂：1.1高温保护剂GBH由中国石油勘探院钻井所合成，是一种磺化多元共聚物，具有以下功能：抗温性能好，在膨润土颗粒表面吸附能力强，高温下具有护胶作用。在钻井液中具有协同增效的作用，与其他处理剂可形成络合物，可以有效地提高其他处理剂的抗温性能，因而提高了整个钻井液体系的抗温能力。在高密度水基钻井液中具有高温稀释作用，能改善钻井液的流变性能和HTHP滤失性能。具有一定的页岩水化膨胀的作用，可稳定井眼。1.2降滤失剂GJL—Ⅰ、GJL—Ⅱ在高温高压条件下，单一的降滤失剂很难满足

5、钻井工艺要求，只有采用两个或两个以上的高温降滤失剂才能互相促进完善，达到设计要求。本配方采用的两个降滤失剂均为磺化树脂型降滤失剂，抗温性能好降滤失能力强，对钻井液的增粘作用不大，在井壁上能形成低渗透、柔韧、薄而致密的泥饼，与其他处理剂的配伍性好；1.3防塌封堵剂GFD具有良好的抑制页岩水化膨胀的作用，高温下能有效封堵井壁地层裂缝，有利于深井防塌和储层的保护同时它可以有效地填充与钻井液泥饼中，改善泥饼质量，降低泥饼的渗透性、摩阻系数和HTHP滤失量；2高温、高密度水基钻井液的性能2.1配方的确定通过室内系列配方的优选实验，最终确定新型抗高温钻井液的基本配方为：2％夏

6、子街土＋2％保护剂GBH＋6％降滤失剂GJL-Ⅱ＋4％GJ-ⅠL＋4％封堵剂GFD＋重晶石2.2高温、高密度钻井液抗温性能按照2.1配方，低速搅拌依次加入各种处理剂后，高速搅拌20min，装入瓶中密封养护24h。把养护好的钻井液移入高搅杯中，高速搅拌10min，测其流变性能和API滤失量。然后装入老化罐中在不同的温度下老化16h，冷却至室温，移入高搅杯中高速搅拌5min。测其流变性能、中压滤失量和高温高压滤失量。同一配方不同密度的钻井液在不同温度老化后的流变性能及滤失性能见表1～4及图1～4。表1密度为1.80g/cm3钻井液在不同温度下老化后性能序号温度℃老化情

7、况（16h）AVmPa.sPVmPa.sYPPaG′/G″Pa/PaAPIFLmLHTHP/TML/℃pH值125热滚前5341122/15＜114.6/22092180热滚后353051/1.51.26/18093200热滚后363062/4.5110.4/20094220热滚后393271/22.49.8/2209表2密度为2.00g/cm3钻井液在不同温度下老化后性能序号温度℃老化情况（16h）AVmPa.sPVmPa.sYPPaG′/G″Pa/PaAPIFLmLHTHP/TmL/℃pH值125热滚前76.55521.55/24.5＜112.8/220921

8、80热滚后