高温高密度盐水基钻井液性能

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1、东北石油大学学报第38卷第2期2014年4月JOURNALOFNORTHEASTPETROLEUMUNIVERSITYVo1．38No．2Apr．2014高温高密度盐水基钻井液性能蒋官澄，姚如钢，李威，夏天果。，邓田青。(1．中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室，北京102249；2．中国石油塔里木油田分公司，新疆库尔勒841000；3．中海油田服务股份有限公司油田化学事业部，河北廊坊065201)摘要：为解决盐水基钻井液高温高密度条件下性能维护困难的问题，通过系列流变性实验并结合粒度分布和Zeta电位分析

2、等，研究老化温度、密度及黏土含量对钻井液性能的影响．结果表明：老化温度和黏土含量对高密度盐水基钻井液黏土聚结有重要影响，黏土聚结程度随黏土含量增大而增大，聚结的临界温度随膨润土质量分数增大而降低；同时，高密度钻井液的亚微米颗粒体积分数较低密度钻井液的高，高温作用将增加钻井液的亚微米颗粒体积分数；高温和高密度将使钻井液Zeta电位降低，使体系胶体稳定性变差．尽量降低高温高密度钻井液中黏土含量，并配合使用耐温抗盐高效护胶剂是维护其性能稳定性的重要途径．关键词：盐水基钻井液；黏土聚结；粒度分布；Zeta电位；胶体稳定性中

3、图分类号：TE254．6文献标识码：A文章编号：2095—4107(2014)02—0074一O60引言深部盐膏层段安全钻井技术难题一直困扰深部油气藏的勘探开发进程，盐膏层段通常含有高压盐水层，钻井液密度窗口窄，在钻井过程中易出现井漏、溢流、井眼缩径等现象．在钻遇盐膏层时，为防止地层盐溶解，常使用矿化度很高的盐水钻井液钻进_1]，较高浓度金属盐离子将严重压缩黏土双电层，晶层间吸水能力受到极大抑制，膨润土分散造浆的能力受限．虽然海泡石、凹凸石棒等具有较好的抗盐性，但成本太高，目前现场主要采用膨润土造浆]．虽然无黏土相

4、钻井完井液在降低储层伤害方面取得较好的效果E。；但由于配套的处理剂及维护工艺技术等发展缓慢且尚不成熟，现场应用并不多见．为防止发生溢流及抑制盐膏层井眼缩径，通常需要增加钻井液密度，要求高密度盐水钻井液体系性能具有特殊性，荷兰皇家壳牌集团等_5阳研究开发甲酸铯／钾等有机盐水低／无固相体系，应用效果较好，但是因成本太高而未得到广泛推广．常规高密度盐水钻井液通常由KC1和NaC1复配而成．由于常规高密度盐水钻井液体系属于较稠的胶体悬浮体系，本身具有固相含量大、固相颗粒分散程度高、钻井液体系自由水量少、钻屑的侵人和积累不易

5、清除等特点口，从而大幅度增大体系的黏度，导致高温高密度钻井液流变性及造壁性能调整控制非常复杂口；温度、密度、压力、pH、黏土含量、固相粒径和含量、高价金属离子含量和种类，以及各种处理剂等因素将对钻井液的流变性和造壁性产生复杂的影响口]．由于不清楚各种因素对钻井液流变性的影响机理和规律，导致在配制高密度钻井液或在现场维护钻井液性能时，主要依靠添加各种处理剂以达到所需要的性能，从而增加钻井液成本，不利于安全、优质和高效钻井”]．笔者通过研究膨润土浆的高温聚结与分散特性，以及不同密度时盐水体系流变性及失水造壁性能，结合粒

6、度分布和Zeta电位数据，分析温度、密度及膨润土质量分数对盐水基高密度钻井液性能的影响及调控方法，对高密度盐水钻井液配制与性能维护具有指导意义．收稿日期：2013—10—28；编辑：任志平基金项目：国家自然科学基金创新研究群体项目(51221003)；国家科技重大专项(2011ZX05021—004)作者简介：蒋官澄(1966)，男，博士，教授，主要从事油气层损害与保护、油田化学等方面的研究．通讯作者：姚如钢，E—mail：05250815@163．com．·74·第2期蒋官澄等：高温高密度盐水基钻井液性能1实验部

7、分1．1试剂磺甲基酚醛树脂SMP一2：工业品，胜利油田正旭石油科技有限公司；两性离子聚合物包被抑制剂FA一367和褐煤树脂SPNH：工业品，新乡市隆驰化学有限责任公司；低黏聚阴离子纤维素PAC—lv：工业品，青州市清泉纤维素厂；磺化沥青FT一1A：工业品，新乡市百信化工有限公司；夏子街土、重晶石、铁矿粉和磺化树脂型改性降滤失剂(GJL一1、GJL一2及GJL一4)：工业品，中国石油钻井院；聚合醇润滑剂DY一014：工业品，东营市大用石油助剂有限责任公司；KC1：工业品，长城钻探工程公司；NaOH：分析纯，淄博三银化

8、工有限公司；NaC1：分析纯，北京化工有限公司；蒸馏水：自制．1．2仪器YM型液体密度计、ZNN—D6A型6速旋转黏度仪、XGRL一4型高温滚子加热炉、GJSS—B12K型变频高速搅拌器和GGS71一A型高温高压失水仪：青岛海通达专用仪器制造厂；SD6A型多联中压滤失仪：胶南同春石油仪器有限公司；MalvernMastersizer2000型激光粒度仪和Ze