高密度水基钻井液加重材料加重机理研究论文_聂仁文

摘要：随着勘探开发的不断深入，超深井和超深井对超高温高密度钻井液的需求越来越强烈。目前，高温高密度钻井液还没有得到优化。钻井液处理剂数量多、种类多，并没有很好地解决井筒稳定性、耐温性、耐盐性、流变性等问题。本文通过国内外文献高密度钻井液填料的复合机制,高密度钻井液的实际应用在油田和高密度钻井困难,困难中高密度钻井液的应用和应用的地质条件,辅以实验数据和理论依据,希望得出重晶石的复合机制。

关键词：高密度；水基钻井液；加重材料；加重机理

一、实验

1、实验仪器

BILON－WSN4B范氏旋转粘度计，青岛恒泰达公司；ET－03L钻井液密度计，北京仪特诺公司；NB－1型泥浆密度计，上海垒固仪器有限公司；泥浆养护罐，唐山澳捷石油机械设备制造有限公司；重晶石粉(绵阳仁智重晶石粉、新疆塔北重晶石粉、文县临江重晶石粉)。

钻井液用高温抗盐降滤失剂ＲSTF，阳离子降滤失剂CPF，乳化剂OP－10，乳化剂SP－80，抗温降粘饱和润滑剂ＲH220，降滤失剂Ｒedu200，抗温降滤失剂JNJS220，高效防塌沥青粉KH－n，氯化钾KCl，钻井液用阳离子封堵防塌剂CPA，氧化钙CaO均来自商业化公司。

2、实验配方

基础研究配方见表1。

表1水基钻井液不同体系下配方

二、结果与讨论

1、重晶石粘度效应

重晶石加入硫酸钙和未加入硫酸钙的水悬浮液的视粘度结果见表2。从表2中可以知道，按GB/T5005－1994，仁智和塔北的重晶石粘度效应满足一级，文县临江的重晶石粘度效应满足特级，因此选择文县临江的重晶石做进一步研究。

表2重晶石水悬浮液的视粘度

2、水基钻井液加重剂的评价实验

重晶石密度、AV、PV、YP、HTHP、KF的对比见图1、图2。从图1可以知道，当密度小于2.34g/cm3时文县临江重晶石的表观粘度逐渐变大，塑性粘度缓慢变小，动切力逐渐变大，高温高压的滤失量逐渐变小。从图2可以知道，泥饼的润滑系数也逐渐增大；当密码超过2.32g/cm3时，表观粘度和塑性粘度急剧增大，动切力和高温高压滤失量逐渐变大。泥饼的润滑系数也逐渐增大；当密码超过2.34g/cm3时，表观粘度和塑性粘度急剧增大，动切力和高温高压滤失量逐渐增大。

图1文县临江重晶石相关参数与钻井液密度的关系曲线

综上所述，在一定水基钻进液体系和环境条件下，随着重晶石加入量增加，钻井液的密度会增加，其相应流变参数(AV、PV、YP、泥饼摩擦系数等)以及高温高压下滤失量也会随之变化，而且这些参数随钻井液密度变化中，会有一个临界点，当密度超过这个点，钻井液的性能就会急剧变化。

图2重晶石的泥饼摩擦系数与钻井液密度的关系曲线

3、水基钻井液老化不同时间配方性能

图3旋转粘度计读数与老化时间的关系

图4高温高压滤失量与老化时间的关系

图5泥饼的摩擦系数与老化时间的关系

通过测定热滚前后钻井液的旋转粘度计读书、高温高压滤失量、泥饼摩擦系数，得到图3、图4、图5。从图3、图4、图5中可以知道，随着老化时间的增加，钻井液的粘度，高温高压滤失量，泥饼摩擦系数都先增加后变小，但钻井液在200℃高温下热滚24h时性能稳定，流变性良好，没有发生高温增稠和胶凝现象，且钻井液的HTHP滤失量较低，表明该配方在200℃热滚24h具有较好的高温稳定性。

4、水基钻井液不同体系下配方性能

通过测定热滚前后钻井液各性能的变化得到以下图6～图9。从图6～图9可以知道，在同一配方中，同一密度时，老化后比老化前的钻井液的表观粘度、塑性粘度和动切力较低，而失水量却增加了；不同密度时，密度高的钻井液老化前后的表观粘度，塑性粘度，失水量同比较高。

图6 200－1#配方的参数

图7 200－2#配方的参数

图8 200－3#配方的参数

图9 200－4#配方的参数

结束语

(1)当不同配方的比重达到一定的密度时，钻井液在一定的时效时间内会有一个最佳的时效温度。

(2)当相同的配方具有相同的密度时，时效后钻井液的表观粘度、塑性粘度和动剪切力均低于时效前，失水增加。在不同密度下，高密度钻井液时效前后的表观粘度、塑性粘度和失水率均高于时效前后。

(3)水基钻井液体系和一定条件下的环境,与重晶石的数量的增加,钻井液的密度会增加,相应的流变参数(AV, PV, YP和泥饼摩擦系数等),在高温高压过滤量的变化,这些参数变化和钻井液密度,将会有一个临界点,当密度超过这一点,钻井液的性能将发生巨大的变化。

参考文献

［1］于志纲，温银武，高燕，等.超高密度水基钻井液加重剂研究［J］.石油钻采工艺，2012，34(1):54－56.

［2］夏小春，赵志强，郭磊，等.国外HTHP水基钻井液的研究进展［J］．精细石油化工进展，2010，11(10):1－8.

［3］蔡利山，胡新中，刘四海，等.高密度钻井液瓶颈技术问题分析及发展趋势探讨［J］.钻井液与完井液，2007，24(9):38－44.

论文作者:聂仁文

论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期

论文发表时间:2020/4/14

标签：重晶石论文;  粘度论文;  钻井液论文;  密度论文;  配方论文;  文县论文;  高温论文;  《基层建设》2020年第1期论文;