可循环微泡沫钻井液的防塌机理及应用研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第27卷第4期钻井液与完井液Vl01．27NO．42010年7月DRILLINGFLUID&C0MPLETIONFLUIDJuly2010文章编号：1001。5620(2010)04—000703可循环微泡沫钻井液的防塌机理及应用研究徐加放，邱正松，何群(1．中国石油大学(华东)石油T程学院，山东青岛；2．长城钻探物资公司，天津)摘要微泡沫钻井液是有效解决井漏的钻井液体系之一，但其稳定井壁的效果有待验证，并成为了是否选择微泡沫钻井液施工的关键因素之一。总结提出了微泡沫钻井液稳定井壁的7种作用机理，实验对比

2、研究了常规水基钻井液与微泡沫钻井液的稳定井壁效果。结果表明，微泡沫钻井液的井壁稳定能力较常规水基钻井液更强，为现场施工选择微泡沫钻井液提供了理论基础和实验依据。成功的现场试验表明，微泡沫钻井液不仅可以有效防止井壁坍塌、井漏等复杂事故，还可提高钻井速度、保护油气层、节约钻井成本。关键词徽泡沫钻井液；防塌；井眼稳定；防止地层损害中图分类号：TE254-3文献标识码：A中国绝大多数油田存在低压裂缝发育地层，存透的过程中，在孔隙喉道处被捕集，由于贾敏效应在如网状、垂直、单斜和水平等多种裂缝，裂缝主的叠加作用而大大增加了泡沫钻井液向地层流动的要发育在

3、砂泥岩互层和纯泥岩等大段不稳定强水敏阻力，防止钻井液继续向地层渗透／漏失，减少了地性泥岩。部分地层压力系数低，用过平衡压力钻进层泥页岩水化作用。极易产生诱导性裂缝，引起井漏【1]。另外，随着油3)低滤失量机理。一般情况下，微泡沫钻井田的开采开发，油藏压力越来越低，使用常规钻井液的滤失量较普通水基钻井液更低，可以减小滤液液往往会造成油气储层的严重损害。微泡沫钻井液对井壁的浸泡作用，从而降低泥页岩的水化效应。的研究和应用部分解决了上述问题，但在使用微泡4)吸附成膜机理。微泡沫钻井液中含有大量沫钻井液时井眼液柱压力较低，能否为井壁提供足起泡剂和稳

4、泡剂，绝大多数起泡剂和稳泡剂都是具够的有效支撑并防止井壁坍塌，有时会成为是否选有强吸附基团的表面活性物质，可以在地层表面吸择微泡沫钻井液的关键[2]。总结提出了微泡沫钻井附成膜，且吸附基团往往为亲水基团，朝向钻井液液稳定井壁的作用机理，实验对比研究了微泡沫钻的一端为憎水端，防止了泥页岩与钻井液的进一步井液与水基钻井液防止井壁坍塌的效果，为现场施接触，抑制了泥页岩的水化。工选择微泡沫钻井液提供了理论基础和实验依据。5)低表面张力机理。大量表面活性剂在液固界面浓集降低了水和泥页岩的界面张力，降低了泥1微泡沫钻井液防塌机理页岩的表面能，抑制了泥页

5、岩的表面水化。1)阻缓压力传递机理。微泡沫钻井液中的泡6)活度平衡机理。泡沫钻井液自由液相的活沫可以阻缓钻井液液柱压力向地层传递，从而减缓度可以控制在较低范围内，低于地层孔隙流体活度，泥页岩内部孔隙压力的增加[3-7]。从而使流体向井眼流动[3,61。2)贾敏(Jaminn)效应。微泡沫在向地层渗7)负压脱水机理。微泡沫钻井液密度低，液基金项目：山东省自然科学基金(Y2006F66)、中石油重点科技攻关项目(05B2030100)、中海油重点科技攻关项目(JSKF2007YJ0010o第一作者简介：徐加放，副教授，博士，1973年生。地址：

6、山东省青岛经济技术开发区长江西路66号中国石油大学(华东)石油工程学院；邮政编码266555；电话l39532l0940／(0532)8698l190；E—mail：xjiafang@upc．edu．cn。学兔兔www.xuetutu.com8钻井液与完井液2010年_j碍柱压力小于地层孔隙压力，地层流体向井眼流动，2．3水活度实验从而使地层泥页岩脱水，去水化。由于泥页岩渗透率极低，可阻止部分离子通过而起到半透膜作用。因此，在一定条件下，可以2实验验证通过调整钻井液类型和钻井液水活度改善半透膜效2．1压力传递实验率，使化学渗透压部分抵消水力

7、压差引起的压力传钻井液滤液和压力向地层的传递造成钻井液对递和滤液侵入作用[4-7,9]，甚至使地层水流向井眼内井壁有效支撑应力的降低，是泥页岩井壁产生水化部，促进井壁稳定，即水活度差诱导的“化学反渗失稳的首要因素]。利用SHM泥页岩水化力学耦透”。利用Novasina活度仪(瑞士生产)测得地层水、合模拟实验装置，对所选岩样进行了压力传递实验，水基钻井液和微泡沫钻井液的水活度分别为0．985、根据式(1)计算不同钻井流体在泥页岩中的渗透率。0．943和0．857。实验结果表明，微泡沫钻井液具有比常规钻井液更低的活度，根据活度平衡原理，其庀1L

8、‘嘉斋㈩=三一×可以诱导地层流体向井眼流动，提高井壁稳定性。△2．4膨胀、分散实验式中：为流体黏度，mPa·S；为流体静态压缩率，4．5X10atm。。；为下游管路体积(该SHM