硅酸钾聚合醇钻井液体系的实验研究.pdf

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第27卷第5期
钻井液与完井液
Vol 27 No 5
2010年9月
DRILLING FLUID COMPLETION FLUID
Sept. 2010
文章编号:1001-5620(2010)05-0034-04
硅酸钾聚合醇钴井液体系的实验研究
聂勋勇,李再钓
王平全,王荣杰
(1.西南石油大学油气井工程学院,成都;
2.塔里木油田公司监督管理中心,新疆库尔勒;3.石河子大学,新疆石河子)
摘要将硅酸钾的胶凝沉淀效应和聚合醇的浊点效应结为一体,建立了一套具有胶凝-浊点效应的膜结构硅酸
钾燹合醇钻井液体系。性能评价结果表明,砫酸聚合醇钻井液具有流变性好、失造壁性好、抑制性强、抗污
染能カ强(可抗6%NaC!,抗5000 mg/L Ca和Mg2',抗15%钻屑)、润滑性好、封堵能力强和热稳定性好等特点,
膜效率达到了82%。通过电镜扫描研究了硅酸钾钻井液和砬酸钾聚合醇钴井液形成的泥饼表面和泥饼新面情况,
结果表明,硅酸钾合醇钻井液泥饼表面片状膜结构俾展性好且连接性紧密,断面较紧凑且均匀,既有硅酸钾处
理后泥饼所呈的片状謨结构,又有聚合醇处理后泥饼整体似一层的致密特性。该钻井液兼有硅酸钾钴井液和聚合
醇钻井液的优点
关键词硅酸钾聚合醇钻井液;井眼稳定;封堵性;泥饼结构
中图分类号:TE254.3
文献标识码:A
研究认为,水浴性佳酸盐能够有效地抑制貓土1蜜内实验
的水化分散,稳定黏上的主要机理是尺寸分布较宽
采用API失水仪、ZNN-D6型旋转黏度计评价
的硅酸粒子通过吸附、扩散等途径结合到黏土品层
端部,堵鬈黏土层片之间的缝隙",钾离子具有强硅酸钾聚合醇钴井液的性能,并与硅酸钾钻井液进
的抑制黏土水化的作用,从而稳定黏士:在某些极行对比,优选出住酸钾聚合醇钻井液配方,从宏观
端的应用条件(如高温、长时间接触等)下,硅酸
和微观角度研究这2种钻井液的泥饼结构,测定其
盐与黏土反应会改变黏上表面的晶体结构,能与黏膜效率等,探讨硅酸聚合醇钻井液的作用机理。
土进行化学反应产生无定形的、胶结力很大的物质,
实验综合考虑膨润土、增黏剂、聚合醇的加量硅酸
使黏土等矿物颗粒凝结成牢固的整体2;负电性
钾的模数及加量等对钻井液性能的影响叫,通过对
硅酸粒子结合到已经过预水化的黏土颗粒端部,伂处理剂的优选和钻井液配方的优化,确立了砫酸钾
其电动电位升高,钻井液的貓度、切力和滤失量下聚合醇水基結井液基本配方如下。
4%膨润土+0.4%两性离子聚合物降滤失剂
降,有利于形成薄而韧的泥饼的。而聚合醇是一种
非离子低分子量聚合物,具有浊点效应,当井温高JT8+496FP-V型硅酸钾(模数为321)+19%KC+
于其浊点温度时,可在井下从水相中分离出来形心0.49% HV-CMC+3%JLX-B-S(浊点为53℃)+适量
油膜,对泥饼具有堵孔作用,可减少井液滤液向
NaOH(调节pH值为115)
地层滤失,抑制黏土的水化膨胀。将硅酸钾的
流变性能
化学效应与聚合醇的物理效应结为一体,建立了
按照SY/T5621-93钻井液测试程序,考察了
具有凝胶浊点效应的膜结构硅酸钾聚合醇钴井液体高温作用后钴井液的流变性,结果见表1。由表1
系,旨在发挥膜结构的稳定井壁机理,增强钻井液可以看出,随着老化温度的升高,2种钻井液的表
稳定井壁的能力。
观黏度、切力都有所下降,滤失量显著增加,硅酸
第一作者简介:聂勋勇,在读博士研究生,1982年生,现在主要从事钻井液、钻井堵漏技术的研究工作。地址:成都
市新都区西南石油大学油气并工程专业;邯政编码610500;E-mail:nxv82803@I63,com
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第27卷第5共
聂勋勇等:硅酸钾聚合醇钴井液体系的实验研究
35
钾井液抗温达120℃,硅酸钾聚合醇钻井液在温饼的致密性均优于硅酸钾钻井液,在泥饼未干时表
度高达150C时,滤失量仍小于10mL,表明其抗面有类似亮膜的物质。
温达150C。硅酸钾钻井液配方如下。
1.3抑制性能
4%膨润土+4%FP-V+0.4%HV-CMC+0.49%
JT8881%6KC1+适量NaOH(浓度为40%,调节pH
考察了岩心分別在清水、硅酸钾钴井液和硅酸
钾聚合醇钴井液中热滚(120℃、16h)后的回收率。
为11,5)
结果表明,清水对四川红尘土的抑制性很差,回收
表1钻井液在不同温度下老化16h后的常规性能
率仅为9.70%;硅酸钾钻井液由于具有钾离子的抑
钻井液7 4/ PV/ YP FL/泥併/
制性,回收率有大幅度的提高,为95.60%;而硅酸
类型
CmPa?smPa·s
nl mm
钾聚合醇钴井液的回收率高达100%,表明硅酸钾
25
25.5
17.08.55.10.5
聚合醇钻井液比硅酸钾钻井液具有更强的抑制性。
硅酸钾
7721.515.06.55.70.5
用NP-01测试页岩在钻井液中的线性膨胀率
针井液10019.513.56.06.00.5
果见表3。収出岩样后观察,在岩样上附有一层
12512.09.03.010.40.5
灰白色的硬壳,内部干燥,这是造成硅酸钾钴井液
150
7.0
5.0
12.60.5
和硅酸钾聚合醇钴井液线性膨胀率过高的原因。
19.010.53.40.5
表3钻井液的线性膨胀率实验
硅酸钾
26.017.09.04.60.5
聚合醇
钻井液
线性膨张率
100
钻井液
23.016.07.05.40.5
2 h
16 h
12518
13.05.07.00.5
清水
7.0
41.0
15011.0
9.0
2.09.60.5
硅酸钾钴井液
4.0
16.9
注:钻井液的性能在热滚后高速搅拌25min后在25℃
硅酸钾聚合醇钻井液
14.4
下测定。
1.2滤失造壁性能
1.4抗污染性能
钻井液的滤失造壁性能评价结果见表2
综合考虑了钻井液的流变性和滤失造壁性,硅
表2硅酸钾聚合醇钴井液的滤失造壁性能
酸盐聚合醇钴井液抗NaCl污染达6%,抗CaC2
MgCl2污染均为0.5%,抗钻屑污染能力达15%
钻井液
条件
△P7定/FL/滤併/
类型
MP
ml
1.5润滑性能
mm
热滚前
0.7
5.1
硅酸钾聚合醇钻井液的泥饼摩阻系数仅为
硅酸钾125C、16h0.7259.70.5
0.0326,润滑性良好,有利于降低钻具摩阻。
钻井液热滚前3.5125160101.6封堵能力
125℃、16h
2530.01.0
利用改造的高温高压失水仪进行了钻井液的
热滚前0.7253405封堵能力实验の。实验中填积层为粒径分别为
硅酸钾
125C、16
0.7

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