抗24℃高温水基钻井液体系的室内研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第31卷第5期钻井液与完井液Vo1．31No．52014年9月DRILLINGFLUID&COMPLETIONFLUIDSept．2014doi：10．3969~．issn．1001—5620．2014．05．003抗240C；C高温水基钻井液体系的室内研究单文军，陶士先，付帆，岳伟民，赵志涛(北京探矿工程研究所，北京)单文军等．抗240℃高温水基钻井液体系的室内研究『J]．钻井液与完井液，2014，31(5)：10—13．摘要中国深部大陆科学钻探井设计井深将超过万米，井底地层温度可能在300oC以上，井内钻井液将长期处于高温高压环境，性能会受到严重的影响

2、和破坏。室内实验通过在不同加量、不同温度(30、90、120、150、180、210、240℃)等条件下测试钻井液的流变性能及高温高压滤失量，对抗240oC高温钻井液材料及处理剂进行了优选，最后选用4％新疆膨润土与抗高温材料HPS复合作造浆材料，添加了高温保护剂GBJ；复配使用抗高温降滤失剂LQT、SPNH、JSSJ、JSJ一1、SMP—I作降滤失剂，引入了新型抗高温降滤失剂DDP和抗高温降黏剂JNJ。评价了优选配方的高温高压滤失量和流变性，在240高温滚动16～72h后，采用金属滤板直接在230oC高温下测试钻井液性能，测试温度由低到高，再由高到低。结果表明：优选出的配方在240oC下具有

3、良好的高温稳定性和流变性，高温高压滤失量低。关键词抗高温水基钻井液；钻井液配方；造浆材料；高温保护剂；高温降滤失剂中图分类号：TE254．3文献标识码：A文章编号：1001．5620(2014)05—001004超深井高温钻井液所面临的主要技术难题有3个2)高温钻井液配方的评价方法：将钻井液在方面：钻井液高温稳定性(老化)问题；高固相含量240℃高温滚动后，用高温高压流变仪FAN50测试下钻井液流变性及滤失性难以控制；超深井往往钻遇钻井液的高温高压滤失量及流变性(采用金属滤板多套压力层系地层，安全密度窗口窄，地层承压能力直接在高温下测试钻井液性能)；测试温度由低到高差，塌、漏、卡等复杂情况共

4、存。中国目前使用的钻(30~240℃)，再由高到低(240～30cC)变化。井液体系抗温能力一般低于200oC，超过此温度，钻1．2高温复合造浆材料的优选井液流变性差、滤失量大，固相含量不易控制。因此通过收集并分析国内外造浆材料信息，对不同研究抗240℃以上高温钻井液体系，对加快深部大陆造浆材料的抗温性能进行了评价，结果见表1。从表科学钻探以及为未来干热岩勘探开发提供技术支持，l可知，HPS造浆能力较差，黏度较低；当温度超过同时对深部能源勘探开发具有重要意义[1-10l~150℃后，山东膨润土和内蒙膨润土浆表观黏度与塑1抗240℃高温钻井液配方优选性黏度明显降低，说明其抗温能力不超过180o

5、C；新疆钠膨润土浆的表观黏度与塑性黏度随温度升高而有1．1抗高温评价方法所升高，因此实验选用新疆钠膨润土。1)造浆材料和处理剂的评价方法：使用美国1)新疆钠膨润土流变性能。如图1所示，不同OFI公司172—00．1一RC四轴高温滚子炉和高温高压滤膨润土加量钻井液的流变性和滤失量变化幅度有较大失仪GGS71一A，将不同膨润土加量的钻井液在不同区别，随着膨润土加量的提高，钻井液滤失量显著降温度下热滚16h，然后测试钻井液的流变陛能及高温低；但当膨润土加量超过5％时，随着温度的升高，高温压滤失量。实验温度梯度：3O℃、9O℃、120cIC、钻井液流变性发生急剧变化，这种变化不利于控制钻150℃、1

6、80oC、210℃、240℃井液流变性，但加量小于4％时，不利于滤失量控制。基金项目：公益性行业科研专项(深部探测技术与实验研究专项)“深部大陆科学钻探装备研制高温钻井液体系研究”(201011082．2)的研究内容。第一作者简介：单文军，工程师，1985年生，2010年毕业于中国地质大学(北京)获硕士学位，现在从事钻井液技术的研究工作。地址：北京市海淀区学院路29号探工楼606室；邮政编码100083；电话(010)69301761；E-mail：shanwenjun84@163．tom。学兔兔www.xuetutu.com第3i卷第5期单文军等：抗240℃高温水基钻井液体系的室内研究3O

7、因此实验中新疆钠膨润土加量选择4％。兽25耋20表1不同造浆材料在不同温度热滚16h后常温下的流变性能l5妻l050图24％膨润土+2％HPS钻井液在不同温度热滚16h后常温下的性能表2不同处理剂对钻井液老化后(240℃、16h)性能的影响注：基浆配方为：水+4％造浆材料。嘻盘242。16垂4。℃a)常温下的黏度注：钻井液配方为：4％预水化新疆钠膨润土浆+2％HPS+3％抗高温处理剂；实验浆老化后冷却至室温，