水基钻井液技术研究150873.docx

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3、、降滤滤失剂包被被剂、抑制制剂、封堵堵剂等钻井井液处理剂剂。并进一一步优选出出抗高温（2220）高密度度（1.8802.30g/cm3）水基钻钻井液配方方。室内评评价表明：该配方具具有良好的的流变性能能、高温高高压降滤失失性能、抗抗污染性能能、抑制性性和润滑性性。关键词：高高温高密度度 水基钻钻井液 钻钻井液处理理剂 0 引言言随着世界石石油资源需需求日益增增加和已探探明储量被被不断开采采，需要有有足够的后后备储量才才能保证石石油工业的的长期可持持续发展，深深井和超深深井德钻探探已成为今今后钻探工工业发展的的一个重要要方面1。深井、超超深井钻井井液技术是是衡量钻井井技术水平平的重要标标志，也是

4、是扩大油气气勘探开发发新领域的的重要措施施。钻井液液是钻井的的血液，深深井、超深深井钻井液液技术更是是关系深井井钻井成败败及其质量量好坏的决决定因素之之一，是目前国内内外钻井液液工作者研研究的主要要课题。近年来，随随着超深井井、特殊井井和复杂井井数量的增增多，钻井井作业对钻钻井液处理理剂的抗温温性要求越越来越高2。大庆徐家家围子深层层天然气的的勘探取得得重大突破破，是大庆庆油田增储储上产最主主要、最现现实的地区区。在该地地区钻井存存在的主要要难题之一一是地层地地温梯度高高为4.11/1000m，很多多井底温度度都在20002550之间；我国南海海西部的莺莺琼盆地是是一个很有有开发潜力力的油气田

5、田，但这个个地区的地地质条件恶恶劣，地温温梯度高，异异常压力大大，预测井井底最商温温度能达2240，钻井液液密度要求求2.333g/cmm3，属于世世界上三大大高温高压压并存的地地区之一2-4；塔西南油油田、四川川的川东气气田、新疆疆的克拉玛玛依油田等等地区都不不同程度的的高温高压压钻井和完完井问题5。我国目前的的水基钻井井液体系最最高使用温温度在1880以内。国内内海洋钻井井所钻遇的的地层温度度最高达2200，所使用用的钻井液液密度最高高达2.33g/cm3。这些钻钻井液由外外国公司承承包，所使使用的主要要处理剂也也由外国公公司提供6。基基于以上情情况，在大大量调研国国外资料的的基础上，经过

6、大量的室内试验研究，成功研制出抗高温（220）高密度（1.802.30g/cm3）水基钻井液体系。1 处理剂剂的优选与与评价通过大量的的室内研究究，优选出出下列适于于抗高温水水基钻井液液体系的处处理剂：1.1 高高温保护剂剂GBH 由中国石油油勘探院钻钻井所合成成，是一种种磺化多元元共聚物，具具有以下功功能：抗抗温性能好好，在膨润润土颗粒表表面吸附能能力强，高高温下具有有护胶作用用。在钻钻井液中具具有协同增增效的作用用，与其他他处理剂可可形成络合合物，可以以有效地提提高其他处处理剂的抗抗温性能，因因而提高了了整个钻井井液体系的的抗温能力力。在高高密度水基基钻井液中中具有高温温稀释作用用，能改善

7、善钻井液的的流变性能能和HTHHP滤失性性能。具有有一定的页页岩水化膨膨胀的作用用，可稳定定井眼。1.2 降降滤失剂GGJL、GJJL在高温高压压条件下，单单一的降滤滤失剂很难难满足钻井井工艺要求求，只有采采用两个或或两个以上上的高温降降滤失剂才才能互相促促进完善，达达到设计要要求。本配配方采用的的两个降滤滤失剂均为为磺化树脂脂型降滤失失剂，抗温温性能好降降滤失能力力强，对钻钻井液的增增粘作用不不大，在井井壁上能形形成低渗透透、柔韧、薄薄而致密的的泥饼，与与其他处理理剂的配伍伍性好；1.3 防防塌封堵剂剂GFD具有良好的的抑制页岩岩水化膨胀胀的作用，高高温下能有有效封堵井井壁地层裂裂缝，有利利

8、于深井防防塌和储层层的保护同同时它可以以有效地填填充与钻井井液泥饼中中，改善泥泥饼质量，降降低泥饼的的渗透性、摩摩阻系数和和HTHPP滤失量；2 高温、高高密度水基基钻井液的的性能2.1 配配方的确定定通过室内系系列配方的的优选实验验，最终确确定新型抗抗高温钻井井液的基本本配方为：2夏子街街土2保护剂GGBH66降滤失失剂GJL-4GGJ-L4封堵堵剂GFDD重晶石石2.2 高高温、高密密度钻井液液抗温性能能按照2.11配方，低低速搅拌依依次加入各各种处理剂剂后，高速速搅拌200min，装装入瓶中密密封养护224h。把把养护好的的钻井液移移入高搅杯杯中，高速速搅拌100min，测测其流变性性能

9、和APPI滤失量量。然后装装入老化罐罐中在不同同的温度下下老化166h，冷却却至室温，移移入高搅杯杯中高速搅搅拌5miin。测其其流变性能能、中压滤滤失量和高高温高压滤滤失量。同同一配方不不同密度的的钻井液在在不同温度度老化后的的流变性能能及滤失性性能见表114及图图14。表1 密度度为1.880g/ccm3钻井液在在不同温度度下老化后后性能 序号温度老化情况（16 hh）AVmPa.ssPVmPa.ssYPPaG/GPa/PaaAPI FFLmLHTHP/TML/pH值125热滚前5341122/15114.6/22092180热滚后353051/1.551.26/180093200热滚后3

10、63062/4.55110.4/20094220热滚后393271/22.49.8/22209表2 密度度为2.000g/ccm3钻井液在在不同温度度下老化后后性能 序号温度老化情况（16 hh）AVmPa.ssPVmPa.ssYPPaG/GPa/PaaAPI FFLmLHTHP/TmL/pH值125热滚前76.55521.55/24.5112.8/22092180热滚后39.5354.51/3.5518.6/118093200热滚后363062/4.55111/200094220热滚后433673/15113/22209表3 密度度为2.220g/ccm3钻井液在在不同温度度下老化后后性能

11、序号温度老化情况（16 hh）AVmPa.ssPVmPa.ssYPPaG/GPa/PaaAPI FFLmLHTHP/TmL/pH值125热滚前10380234.5/2271.518/222092180热滚后514561.5/551.912.4/18093200热滚后514294/6.55111/200094220热滚后5545104/11.519.2/22209表4 密度度为2.330g/ccm3钻井液在在不同温度度下老化后后性能 序号温度老化情况（16 hh）AVmPa.ssPVmPa.ssYPPaG/GPa/PaaAPI FFLmLHTHP FLmL/pH值125热滚前127.559334

12、.56/35224/22292180热滚后75.56312.52.5/66.51.410/188093200热滚后6651154.5/77110.4/20094220热滚后7153186/121.612/22209图1 AVV随老化温温度的变化化曲线 图2 PPV随老化化温度的变变化曲线图3 YPP随老化温温度变化曲曲线 图44 HTHHPFL随随老化温度度的变化趋趋势由以结果可可以得出以以下结论：高高密度钻井井液经高温温老化后AAV、PVV均比老化化前降低，老老化温度对对AV、PPV影响不不明显；密密度增加AAV、PVV增大。动切切力随着老老化温度的的增加而提提高，但远远低于老化化前数值；密

13、度增加加动切力增增大。老化化前后，钻钻井液APPI 滤失失量均很低低，小于22ml。HTTHP 滤滤失量老化化后低于老老化前，其其值均低于于15mll，随着温温度的提高高HTHPP滤失量均均有所增加加，密度对对HTHPP滤失量均均影响不明明显.老化化后钻井液液的流变性性能与高温温高压滤失失性能都有有所改善，这这是由于高高温保护剂剂在高温下下发挥作用用，与其他他处理剂起起协同作用用，改善了了整个体系系的抗温性性能，高温温高压滤失失性能和流流变性能也也随之改善善。2.3钻井井液的抑制制性抑制性好坏坏是评价钻钻井液对井井壁稳定能能力的一项项衡量尺度度，抑制性性强则井眼眼稳定性好好，抑制性性差则井眼眼

14、稳定性不不好，以下下用页岩滚滚动试验和和膨胀性试试验来评价价钻井液的的抑制性能能。2.3.11页岩滚动动试验将钻屑（冷冷科1井11367mm）粉碎后后，取610目筛筛中间钻屑屑，1055下干燥22h。分别别往老化罐罐中加入3350mll清水和不不同密度的的钻井液，在在每个罐中中加入355g（m1）处理后后的钻屑，密密封后放置置于滚子炉炉中，在2220下滚动166小时。待待自然冷却却后，倒出出试验液体体与岩屑，过过40目筛筛，将筛上上的钻屑于于105下干燥22h、称重重(m2)。回收率率公式如下下：回收率=(m2/ m1)100%清水与不同同密度的钻钻井液回收收率见表55表5 钻屑屑粉在不同同密

15、度的钻钻井液中的的回收率配方密度g/ccm3热滚条件回收率()清水22016h0.81#1.822016h44.52#2.022016h55.33#2.222016h55.44#2.322016h57.8图5 清水水与不同密密度钻井液液回收率从试验结果果可见，2220老化后，清清水钻屑回回收率仅00.8，而而钻井液具具有较高的的回收率，并并且随着钻钻井液密度度的增加回回收率也相相应增加。这这说明高密密度钻井液液在高温下下具有较强强的抑制页页岩水化分分散的能力力。2.3.22膨胀性试试验称取10.00 gg膨润土，在在压片机上上制得压片片，压力110 Mppa，时间间5 miin。把压压片放入页

16、页岩膨胀仪仪中，加入入清水与不不同密度的的钻井液，测测定浸泡过过程中的线线性膨胀高高度，试验验时间8小时。粘粘土的膨胀胀量越小，说说明钻井液液的抑制粘粘土水化膨膨胀的能力力越强；反反之则越差差。其性能能见表6。表6 膨润润土压片在在几种钻井井液配方中中的膨胀率率配方膨 胀胀 率率 热滚前热滚后2h4h6h8h2h4h6h8h1#0.660.800.910.990.560.610.861.03332#0.610.690.740.840.810.870.951.04993#0.800.830.940.990.280.420.540.844#0.921.021.071.140.300.430.550

17、.655#1.074.289.8913.41.154.08.013.4注：1、11#1.8；22#2.0；33#2.2；44#2.32、热滚条条件220016hh从试验结果果可见，随随着时间的的延长，线线形膨胀量量随之增加加但2h后后增加较缓缓慢。且在在钻井液体体系中膨润润土的8hh线形膨胀胀量小于11，约占占清水膨胀胀量的7左右。热热滚后膨胀胀量稍有增增加，但变变化趋势不不大,这从另一一方面说明明钻井液抗抗高温稳定定性。综上上所述，抗抗高温高密密度钻井液液体系具有有较强的抑抑制水化膨膨胀能力。为为钻井过程程中，保持持井壁稳定定、实现安安全快速钻钻进。2.4钻井井液的润滑滑性能对不同密度度的抗

18、高温温钻井液的的润滑性进进行了评价价，考察钻钻井液在热热滚前后的的摩阻系数数，结果见见表7。表7 不同同密度的钻钻井液热滚滚前后的摩摩阻系数（222016h）配 方密 度g/cm33摩 阻 系 数热 滚 前热 滚 后1#1.80.05110.05992#2.00.04330.06443#2.20.04000.05334#2.30.03770.0555由表中结果果可以看出出，热滚前前后钻井液液的润滑系系数无明显显变化，这这从另一方方面也反应应钻井液的的抗高温稳稳定性，润润滑系数都都小于0.06，远远远小于普普通水基钻钻井液的摩摩阻系数00.200.35的的范围，和和油基钻井井液的摩阻阻系数相当当

19、。钻井液液的良好的的润滑性能能使得井下下卡钻等复复杂情况大大为减少，保保证了钻井井的安全、快快速钻进。2.5体系系抗污染性性能评价2.5.11抗钻屑粉粉污染钻井液在钻钻井循环过过程中，不不可避免地地遇到钻屑屑的污染。因因此，对新新型水基钻钻井液进行行抗钻屑污污染的研究究。在原配配方2.22g/cmm3密度下，分分别加入55、10%过100目筛筛钻屑粉（冷冷科1井 13677m），于于220热滚老化化，测其热热滚前后的的各项性能能，见表88。表8抗高温温高密度水水基钻井液液的抗钻屑屑粉污染性性能钻屑粉加量老化情况（16 hh）AVmPa.ssPVmPa.ssYPPaG/Pa/PaaAPI FFl

20、mLHTHP/TmLpH值0热滚前10.380234.5/2271.518/22209热滚后94.57024.54/21.519.2/222095热滚前115.555164.545/622112.0/2209热滚后6243196/9110.0/220910热滚前137667151.5/72111.5/2209热滚后74.54826.510/355411/222092.5.22抗盐、抗抗钙性能评评价在体系中加加入2的的SF-2260,然然后分别加加入2氯氯化钠、00.5CCaCl22，于220热滚老化化，测其热热滚前后的的各项性能能，见表116。表16抗高高温高密度度水基钻井井液的抗电电解质污染

21、染性能污染条件老化情况（16 hh）AVmPa.ssPVmPa.ssYPPaG/Pa/PaaAPI FFlmLHTHP/TmLpH值0热滚前10380234.5/2271.518/22209热滚后94.57024.54/21.519.2/222092NaCl热滚前124952913.5/2519热滚后10781.525.510.5/154.624.0/22090.5CCaCl22热滚前1351072817.5/5019热滚后9584.510.510/355412/222094.结论与与认识1、研制出出抗高温2220高密度22.3g/cm3水基钻井井液体系，由由高温保护护剂、降滤滤失剂、封封堵剂

22、等组组成；2、高温保保护剂GBBH与其它它处理剂相相配合，使使钻井液抗抗高温降滤滤失性、高高温稳定性性及钻井液液体系的整整体抗温性性能都能满满足深井井井底温度达达到2200的钻井工工艺要求；3、该体系系具有良好好的抑制性性、抗钻屑屑污染性能能，抗钻屑屑粉污染达达10；4、该体系系具有一定定的抗电解解质能力，抗抗盐达2，抗氯化化钙0.55；4、本体系系具有良好好的润滑性性能，减少少井下复杂杂情况产生生；5、配方适适应范围宽宽，适应温温度从18802220、密度从从1.1002.33g/cmm3的施工工工艺要求求；6、在三开开和四开之之间不需更更换钻井液液体系，保保持钻井液液应用的连连续性，避避免浪费、节节约成本；7、配方简简便适用，容容易配制和和维护。参考文献1 徐徐同台，陈陈乐亮，罗罗平亚深深井泥浆北京：石石油工业出出版社，119942杨贤贤有.保护油气气层钻井液液现状与发发展趋势.钻井液与与完井液，2001, 17 3徐同同台等 油油气田地层层特性与钻钻井液技术术 北京:石油工业业出版社，19984张克克勤，陈乐乐亮主编.钻井液.北京:石油工业业出版社，19885邓金金根等 高高温高压深深井钻井前前沿专项技技术项目总总结报告 中国石油油天然气集集团公司,200336彭放放 用于YC221-1-3并的高温温高压钻井井液工艺 钻井液液与完井液液1995，12（44）：1115