抗高温微粒子钻井液的室内研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com第29卷第1期钻井液与完并液V_01．29No．12012年1月DRILLINGFLUID&C0MPLETIONFLUIDJan．2012【理论研究与应用技术】抗高温微粒子钻井液的室内研究王平全，冯俊雄，尹达，匡续兵(1．西南石油大学·油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都；2．中国石油塔里木油田公司，新疆库尔勒；3．长城钻探工程技术研究院，辽宁盘锦)王平全等．抗高温微粒子钻井液的室内研究[J]．钻井液与完井液，2012，29(1)：19．22．摘要为满足当前深井、超深井逐步向深层次开发的需要，在分析评价各种抗高温钻井液处理剂的基础上，

2、研制出一种以cx一189、JC—J003为主要降滤失剂的抗220c(：高温微粒子钻井液，对其性能进行了评价。实验结果表明，该钻井液经220℃、16h高温老化后，仍具有良好的流变性，高温高压滤失量仅为13．6mL，形成的泥饼薄而韧；同时，该钻井液还表现出较强的抑制性能和抗盐(15％NaC1)、抗钙(2．5％)能力。关键词微粒子；填充剂；泥饼；渗透率；水基钻井液；抗高温中图分类号：TE254-3文献标识码：A文章编号对纳米材料的研究是近几年国内外研究中十分1纳米填充材料的优选活跃的课题之一。纳米材料(粒径为1～100nm)润滑乳化沥青CX一189是一种在沥青中引人磺的表面层原子

3、数占总原子数的比例很大，粒子表面酸基(一sO一)等功能性基团的封堵型降滤失产品，能及表面张力较大。小尺寸效应使纳米材料体系的它使粉状沥青能较好地分散于钻井液中，形成微光、热、电、磁等物理性质与常规材料不同，出现“胶粒”。具有一定粒径的沥青胶粒充填于孔隙，参了许多新奇特性[1-2]o功能性纳米材料表面具有严与泥饼的形成，在压力作用下充填于孑L隙中的沥青重的配位不足和不同的键合状态下的羟基，表现出胶粒又发生变形，进一步降低泥饼渗透率，从而提极强的活性，正好参与泥饼最后一级颗粒的填充，高“胶粒”的封堵能力，改善泥饼质量，起到防塌使内泥饼变得更致密，泥饼渗透率尽可能接近零，作用。稳

4、定井壁和保护油气层，如图1所示[3-5]o研究了CX一189的胶粒可吸附、黏结于破碎性地层的纳米材料的加入对钻井液各项性能的优化作用，评裂缝表面，大大降低黏结面的渗透率，阻止滤液的价了该体系的常规性能，分析了泥饼的韧性和强度，进一步侵入，并能在黏结面两端建立起较大的压差，讨论了纳米粒子参与泥饼形成的镶嵌式封堵和架桥维持破碎性地层井壁的稳定。沥青产品都具有较高作用[4-9]。的润滑性，尤其是润滑乳化沥青CX．189，因为其分散后的胶粒尺寸为纳米级。除CX．189外，抗高温微粒子钻井液中还加入了一种高黏度、高纯度纳米材料JC—J003，它是利一●用天然非金属矿物按科学配方经特殊

5、工艺加工制成，其单根纤维晶的直径为20～50nm，长度为◇●500～1500nm，长度与直径比达20～30倍，是一架桥离子填充粒子最后一级填充粒子种特殊结构的纳米材料，具有超强的吸附性、离子图1各级粒子逐级填充示意图交换性、流变性、催化性、增稠性等。第一作者简介：王平全，副教授，1964年生，现在主要从事井壁稳定及钻井液与完井液研究工作。地址：四川省成都市新都区西南石油大学；邮政编码610500；电话15908190973；E-mail：wpq64@163．com。学兔兔www.xuetutu.com20钻井液与完井液2012年1月2抗高温微粒子钻井液的配制和性，从而改变体

6、系的悬浮稳定性和流变性，充分表明该钻井液具有良好的热稳定性。2．1实验材料表1钻井液高温流变性能与滤失造壁性能抗高温保护剂GBH，增黏剂PAC。HV，稀释剂CX．179，抗高温抗饱和盐降滤失剂RS．II，封堵实验条件PV／YP／FL／m而L⋯型降滤失剂CX一189，无荧光高效润滑剂CX一501B，非离子表面活性剂SP．80(AR)，高黏高纯纳米材料JC—J003，KOH(AR)，Na2CO(AR)，膨润土(新疆夏子街)，重晶石(安县华西矿粉有限公司)。2．2仪器与设备JJ型精密增力电动搅拌器，GW300型变频高温滚子加热炉，SD型多联中压失水仪，ZNN—D6型旋转黏度计，G

7、GS42．2型高温高压失水仪，BS．210G型电子天平，DL一11型泥饼测试仪。注：对照组为未添加纳米材料JC—J003的钻井液；凡2．3钻井液的配制在180℃、3．5MPa下测定。淡水基浆的配制：在高搅杯中加人400mL自3．2泥饼质量来水，在不断搅拌下加入l6g黏土，NaCO的加泥饼与井壁稳定、固井质量、地层损坏程度、量为评价土质量的5．O％；搅拌20min，其问至少产能大小密切相关，尤其是超深井钻井，泥饼问题停2次，以刮下黏附在容器壁上的黏土，在密封容是不容忽略的。微粒子钻井液一大特点就是引入纳器中养护24h