钻井液防塌效果的综合评价方法
钾基聚胺防塌钻井液的现场应用
钾基聚胺防塌钻井液的现场应用聚胺钻井液体系在海南区块深井的使用中凸显部分不足，针对不足进行了优化与改进，本文主要摸索该体系在优化改进后，现场使用情况、现场碰到的问题及解决方案。
标签：钾基聚胺钻井液体系、搬含、封堵性、氯化钾近年来，福山油田施工井越来越深，井斜、位移越来越大，深井区块地质条件复杂，地温梯度高（100米4.1℃）;原聚胺钻井液体系在高温的作用下，抑制封堵能力下降，不能完全解决埋藏较深的大段硬脆性泥岩剥蚀垮塌的问题，常发生起下钻阻卡、电测遇阻、卡钻等井下复杂情况，为满足井下需求，在原有的聚胺钻井液体系上，针对深井阶段的抑制封堵性做出了一些优化和改进：（1）在原聚胺钻井液体系中加入氯化钾，提高体系的抑制防塌能力;（2）加入不同粒径的刚性封堵剂，提高体系的封堵能力。
优化改进后的聚胺钻井液体系在朝6-10x井首次使用，使用过程中效果明显，明显提高了钻井液携屑效果，对地层稳定效果明显;其不足也比较明显，主要有两方面：1.聚胺钻井液体系搬含过高时，就会出现切力急剧升高，严重影响泥饼质量，以及携屑效果;2.改进后的聚胺钻井液体系高温高压失水比较难控制，对比原聚胺钻井液体系，该体系搬含量明显偏低，导致深井阶段高温高压失水比较难控制。
一、钾基聚胺钻井液在现场配制及使用情况1、钾基聚胺钻井液体系抑制性评价聚胺钻井液体系在添加一定量氯化钾和刚性封堵材料后，通过室内小型实验可以看出，添加氯化钾后，钻井液整体抑制性明显增强，页岩回收率可达90%以上，干加超细碳酸钙封堵剂后，钻井液的中高压失水均有所下降，符合现场生产需求。
2、钾基聚胺钻井液体系的现场配制回收部分二开老浆，处理二开老浆至合适性能，干加一定量氯化钾及降失水剂。
从朝6-10x井和朝6-11x井来看，二开老浆对配制聚胺钻井液影响很大。
其中，朝6-10x井转浆使用3%氯化钾+1%低粘，朝6-11x井使用5%氯化钾+2%低粘;附两口井转浆前后钻井液性能：从性能上来看，朝6-11x井搬含及固相含量高于朝6-10x井，转成同样性能的钾基聚胺钻井液，则必须加更多的氯化钾以及低粘。
冀东油田深层泥岩钻井液防塌性能评价方法研究
冀东油田深层泥岩钻井液防塌性能评价方法研究李战伟１，蒋 卓２，邓 威１，肖 和２，于国伟１，李全乐１（１．冀东油田勘探开发建设工程事业部，河北唐山 ０６３００４；２．湖北汉科新技术股份有限公司，湖北荆州 ４３４０９９） 摘 要：冀东油田深层泥岩主要是以伊利石、伊蒙混层为主的硬脆性泥岩；在钻井过程中，泥岩的剥落掉块容易引起井壁失稳，经常造成井壁坍塌掉块、钻具阻卡、电测遇阻等井下复杂情况。
针对冀东油田深层泥岩的理化特性和硬脆性泥岩的坍塌机理，研究了钻井液封堵性评价方法；通过高温高压滤失速率、纳米微孔滤膜测试技术和泥岩压力传递测试技术，来评价钻井液体系对硬脆性泥页岩微－纳米孔喉的封堵效果。
这些方法对提高钻井液对硬脆性泥岩的封堵能力有一定的指导作用，可以用于现场施工过程中对井壁失稳预防及处理，指导钻井液防塌性能的现场监督管理和调整维护。
关键词：井壁稳定；评价方法研究；硬脆性泥岩；微纳米封堵；压力传递 中图分类号：ＴＥ２５４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—７９８１（２０１７）１０—０１０３—０４ 井壁失稳一直是困扰石油钻探的一个大问题，在世界许多油田都存在，也一直没能够得到很好的解决。
根据数据统计，９０％以上的井塌发生在泥岩地层，其中硬脆性泥岩地层约占２／３，软泥岩地层约占１／３。
传统的实验方法很难解决所有的井壁失稳问题，对于高含量蒙脱石的软泥岩的水化膨胀引起的井壁坍塌问题，用常规的实验方法能很好地在室内得到评价———如热滚回收评价、线性膨胀评价等；但是对一些以伊利石、伊蒙混层为主的硬脆性泥岩引起的井壁失稳，一直未能找到很好的评价方法［１、２］。
冀东南堡深层东三至沙河街组地层发育大段硬脆性泥岩，钻井过程中经常因泥岩掉块而发生井眼失稳造成钻具阻卡、电测遇阻等井下复杂情况，严重影响钻井效率。
因此，建立对硬脆性泥岩井壁稳定的评价方法，来监督管理现场钻井液防塌性能和调整维护，指导现场施工十分必要。
１ 冀东深层泥岩理化性能１．１ 櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆櫆冀东油田深层岩屑全岩和黏土矿物部位，剩余油较富集，采用井网加密，油井压裂进行挖潜。
钻井液与水泥浆损害油层室内综合动态评价方法
钻井液与水泥浆损害油层室内综合动态评价方法钻井液及水泥浆是石油勘探开采过程中不可或缺的重要组成部分。
而随着油气资源的逐渐减少，越来越多的油田将涉及到次生采收，而次生采收中的油层损伤成为了勘探开采领域中的重要研究领域。
研究油层的损害对于保证油层的稳定性和环候变化下的生产能力具有重要意义。
因此，本文将主要讨论钻井液和水泥浆对油层的损害及其室内综合动态评价方法的探讨。
钻井液污染油层的问题一直是油田开采中需要关注的方面。
钻井液中的有害物质会在井下与油层中的水或地层水接触并发生交互作用，造成油层中细孔隙度的减小和渗透率的降低，从而对油层产生损伤。
而这样的损伤可能会对油气勘探开采产生不良影响，例如井筒压裂、堵淤失效等。
相似的，水泥浆也会对油层产生损害。
水泥浆的流动性和延展性使得其易于渗透到渗流通道和裂隙之间，破坏了原先的油层结构。
同时，水泥浆中的金属离子以及混入其中的污染物也会产生一定的毒性和腐蚀性，长期作用会影响油层的稳定性和产能。
针对以上问题，可以采用室内综合动态评价的方法，对油层的损伤进行评估以及预测。
首先，在实验时可以模拟储层条件，通过钻井液在模拟油层中扩散的实验观察油层细孔隙度和渗透率的变化。
将实验中得到的数据输入统计软件，通过对原始数据进行处理得出钻井液对油层产生损害的图表和动态曲线。
种种分析表明，评估从不同角度出发，根据不同的参数和检测方法，钻井液对油层产生的损伤并不相同。
其次，对于水泥浆的损害评估也采用类似的方法。
可以实验观察水泥浆与油层结构的交互作用，进而得出动态数据以及曲线，评估水泥浆对油层的损伤程度。
最后，需要注意的是，在方法的实施中还有一些实验参数需要进行比对和对照。
比如说，对于不同的油层储存条件，需要选择不同的模拟实验装置以更好的反映实际情况。
同时，在数据处理阶段也需要按照统计工具的标准和要求进行筛选，确保数据的可靠性和真实性。
综上所述，本文探讨了钻井液和水泥浆对油层的损害，并介绍了一种室内综合动态评估方法。
储气库井煤层防塌钻井液技术
储气库井煤层防塌钻井液技术储气库井12 1/4″井眼穿山西、太原、本溪煤层与碳质泥岩，煤层段井斜为50°～75°左右，累计段长48米，钻井周期长延长了侵泡时间，井眼大携砂困难（返速0.76m/s），根据上述难点，钻井液处理主要做好以下几个方面：1.处理好钻井液组份做到硬性封堵，评价好封堵性;2.控制好高固相钻井液的流型，解决好携砂性能;3.对比分析储气库井各项数据，得出结论与建议。
标签：硬性封堵;钻井液流型;数据分析一.处理好钻井液组份做到硬性封堵，评价好封堵性1.1封堵性评价钻井液的失水控制要得当，减少降滤失剂，适当增加固相颗粒含量可以提高泥饼封堵性，控制自由水与结合水出入，高温高压失水仪更好的模拟了井下环境，对泥浆封堵性的评价更为准确和可靠。
1.2现场处理思路储气库井煤层要求高封堵，不一定高固相，梯配好固相颗粒组分，尽量减少降滤失剂加量，预防泥包及保证好钻井液流型防止井下形成岩屑床，对封堵性要求越高的地层越要使钻井液中保留一定的自由水，使得钻井液有一定的溶解空间，易于调整钻井液性能。
1.3现场处理经验该井施工中安全通过煤层且起下钻正常，从上述性能分析，梯配好固相颗粒组分控制住高温高压失水，不刻意加降滤失剂去控中压失水，放弃控制漏斗粘度转为控制钻井液流型，保证好12 1/4″井眼的携砂性能防粘卡，是穿煤层的性能控制的关键环节。
1.4处理建议通过实验室小型试验优化好配方，控制好穿煤层的钻井液性能，重点处理好钻井液中固相颗粒和降滤失剂的组分。
二.控制好高固相钻井液的流型，解决好携砂性能2.1 钻井液流型与携砂性的关系从流体力学角度分析钻井液携砂性能，以钻井液层流（紊流）状态下环空携砂效率为例进行说明：（1）计算环空中流动速度：υa=0.408×Q/（D2-D2po）（1.1）（2）计算幂律模式流变参数：ηa=0.5×lg（φ300/φ3）（2.1）Ka=（5.11×φ300）/511ηa（2.2）（3）鉆屑剪切应力的计算：τctg=7.9[Tctg（20.8-ρ）]0.5（3.1）（4）钻屑剪切速率的计算：γctg=（τctg/ Ka）1/ηa（4.1）（5）钻屑在环空中滑落速度的计算：υb=1/60×1.22×τctg[（γctg×Dctg）/ρ0.5]0.5（5.1）（6）环空中钻井液携带钻屑速度的计算：υT-ctg=υa-υb（6.1）（7）环空中钻井液携带钻屑效率的计算：ET-ctg=υT-ctg/υa×100（7.1）由以上公式推导：环空中钻井液携带钻屑的效率ET-ctg与范氏旋转粘度计300r/min读数φ300成反比、φ300/φ3读数成反比、钻屑直径Dctg成反比。
用显微观测法评价泡沫钻井液的稳定性
用显微观测法评价泡沫钻井液的稳定性随着石油勘探的不断深入，钻井液在钻井工程中扮演着至关重要的角色。
而在不同的地质环境和钻井目的下，需要选择有不同性能的钻井液。
而其中一种具有一定益处的钻井液就是泡沫钻井液。
那么如何评价泡沫钻井液的稳定性呢？本文将采用显微观测法进行评价。
首先，我们需要明白什么是泡沫钻井液。
泡沫钻井液是在安全环保的前提下发展起来的一种方便灵活、性能优良的钻井液，它是利用物理方式将气体强力冲入液体中形成的一种气液混合物。
其中的气体相对于液体的比率称之为泡沫质量分数，是一个非常重要的指标。
泡沫钻井液具有良好的切削液性能、降低地层压力、减小钻孔时的功率损失、提高钻进速度以及良好的环保性等特点。
泡沫钻井液的稳定性表现为泡沫的稳固性、均匀性、持久性和泡沫液的粘度。
显微观测法是一种非常实用的评价方法。
首先，我们需要进行染色处理。
将泡沫钻井液经过染色处理后，样本中的各种颜色微粒在显微镜下十分明显。
然后，我们采用显微镜观察泡沫液的结构。
将样本取出滴入显微镜的药片上，在显微镜下我们可以观察到泡沫液的泡沫质量分数、泡沫大小、泡沫壁膜厚度、泡沫合并情况等信息。
这些信息极大地影响着泡沫液的稳定性、均匀性和持久性，因此对泡沫钻井液进行有效的评价非常必要。
通过显微观测法评价泡沫钻井液的稳定性可以得到以下几点结论。
首先，泡沫质量分数是影响泡沫钻井液稳定性的关键参数之一。
泡沫质量分数越高，则泡沫越稳定。
其次，泡沫液中泡沫的大小和厚度是决定泡沫钻井液持久性的重要因素。
最后，泡沫合并情况影响了泡沫钻井液的均匀性。
泡沫液中存在的气泡要尽可能地均匀，否则可能导致油层中的气泡聚集得不均匀，导致钻孔过程中产生异常。
总之，采用显微观测法对泡沫钻井液进行稳定性的评价是一种高效的方法。
通过显微镜可以直观地观察到泡沫液的结构和各项参数，从而得出针对泡沫液稳定性、均匀性和持久性的评测结果。
泡沫钻井液在石油勘探中的应用前景广阔，它的性能和稳定性评价也将会变得越来越重要。
煤层坍塌机理与防塌技术分析
煤层坍塌机理与防塌技术分析摘要：煤岩的应力变化对煤层的影响大、煤岩的弹性模量小、较低的抗拉强度,存在裂隙和巨大的比表面,对机械和物理化学的外力作用敏感。
稳定煤岩井壁从两方面考虑：1.钻井工艺技术措施。
2.钻井液技术对策。
煤层防塌主要从钻井液方面考虑，所用钻井液体系及性能起着至关重要的作用。
关键词：煤层防塌坍塌井壁稳定钻井液引言：由于地层煤层多，下钻需要的划眼的时间长，钻头的使用效果被影响，钻进期间的扭矩不稳定，蹩跳严重，严重影响钻进的时间，影响钻进的速度，多次造成卡钻事故，使得井壁垮塌十分严重。
由于煤层的影响，所造成的煤岩坍塌、井漏、煤层气侵等问题，也极大的影响了钻井的速度。
正因为煤层对钻井的影响如此严重，所以研究煤层的相关性质及其机理,找出适当的钻井方法及防塌钻井液配方，解决在钻遇煤层时面临的煤层坍塌问题是极其迫切的。
1、煤岩的性能和特征1.1 煤岩的性能与常规的砂岩和泥岩相比较，煤岩的弹性模量比较低，具有较高的泊松比，较低的抗压及抗拉强度，脆性比较大，容易破碎，容易受压缩。
而且由于煤岩不均质性的结构，原生和次生裂隙非常发育和复杂，均使得煤岩的物理和力学性质具有显著的各向异性特征。
1.2 煤岩的结构构造特征煤岩的组成、结构特征造成了岩石物质成分的非均质性、物理力学性质的各向异性和构造的不连续性。
在同一个煤层中，煤岩的组成成分在不同方向以及不同深度上的差异，表现出其非均质性和各向异性，以及在其生成过程中所形成的明显的层状构造和孔隙结构所体现出的差异。
1.3 煤层井壁稳定的影响因素（1）煤本身的脆弱性。
（2）钻井液中水的影响。
（3）混油的影响。
（4）煤岩失稳的特殊性。
2、煤岩坍塌的机理分析及影响2.1 煤岩坍塌的机理煤岩坍塌的机理有以下几点：（1）由于煤岩极其发育的节理和裂隙，胶结较疏松，容易破碎，当地层被钻开时，钻井液进入后，产生水力冲击、压力波动及震动等，煤岩之间的胶结力被降低，导致坍塌。
（2）由于煤层中含有许多种粘土矿物，造成水化极其不均匀，导致煤层的局部强度有所下降；高温会更一步加剧煤层的水化，使得粘土分散、水化产生内张力，从而导致煤体崩解。
抗高温强封堵防塌钻井液体系研究与应用
抗高温强封堵防塌钻井液体系研究与应用随着油气勘探深度的不断增加和地温的升高，钻井困难问题日益突出，其中抗高温、强封堵和防止井壁塌陷是钻井液体系必须要解决的问题之一。
为此，本文从钻井液体系的研究与应用角度出发，着重探讨了抗高温强封堵防塌钻井液体系的研究与应用。
一、抗高温性能在钻探高温井时，钻井液不仅需要具备良好的润滑性能，还需要具备耐高温性能。
针对传统醋酸盐胶体液体系的不足，近年来出现了一系列新型钻井液，如纳米硅胶液、有机硅胶液和烷基酯钻井液等。
经过实验证明，其中烷基酯钻井液具有很好的抗高温性能，可以在高温环境下维持稳定的物理性能，而且对地层无损伤，因此在钻探高温井时具有广泛的应用前景。
二、强封堵性能在钻探井壁较稳定的油气藏时，钻井液需要具备较好的封堵性能，以防止地层泥浆侵入气藏中，同时也可以避免地下水污染。
为此，目前市场上已经出现了一些具有较好封堵性能的钻井液体系，如纳米颗粒胶体液、碳酸盐胶体液和聚合物胶体液等。
经过大量实验和现场应用，这些钻井液体系具有很强的封堵性能，在防止地层泥浆侵入气藏的同时还可以有效地减少井筒漏失。
三、防塌性能防塌是钻井液体系的重要指标之一，也是钻井作业过程中必须要解决的问题。
钻井液体系需要具备较高的黏度和载渣能力，以防止井壁塌陷。
为此，多数钻井液体系已经加入一些黏土、砂、云母等物质，以提高液体的黏度和载渣能力，从而达到防塌的效果。
不过，在应用过程中还需根据地层情况适当调整液体比重和润滑性能等指标，以保证钻井效率和安全的前提下达到优化的效果。
综上所述，抗高温强封堵防塌钻井液体系的研究与应用是十分必要的。
未来，应该重点研究如何在提高液体性能的同时，降低成本，并注重环保成分的研究，以推动钻井技术的发展。
四、实际应用为了验证新型抗高温强封堵防塌钻井液体系的效果，我们在现场进行了应用实验。
实验结果表明，该液体系在高温、高压环境下仍能维持良好的物理性能，不仅具备良好的润滑、封堵和防塌性能，而且对地层无损伤，可以保证钻井作业的安全和高效进行。
塔河油田深侧钻井防塌钻井液技术
塔河油田深侧钻井防塌钻井液技术黄维安;牛晓;沈青云;周伟;杨世超;邱正松【摘要】The deep Bachu and Sangtamu Formation in the Tahe Oilfield are composed of an illite‐montmorillonite mixed layer or hard brittle shale formations dominated by illite with strong water disper‐sion and development of micro‐fractures .During drilling operations ,wellbore instability can be encountered due to shale hydration .To eliminate these problems ,a coordinated anti‐collapse program with three ele‐ments was developed:sealing and consolidating the side well ,inhibiting surface hydration and providing the effective stress support by reasonable drilling fluid density .In addition ,anti‐collapsing drilling fluids weredeveloped .The evaluation results showed that the newly developed three‐element anti‐collapse drill ing fluid had a temperature tolerance of170 ℃ ,preferable contamination resistibility (5% NaCl ,0 .5% 1% CaCl2 , and 8% poor clay) strong anti‐collapsing capacity (5 .05% of shale swelling ratio and 91 .33% rolling re‐covery rate) and favorable well‐seali ng performances (4 MPa of pressure‐bearing capacity for 400μm simu‐lated fractures) .Successful field applications were carried out in the Tahe Oilfield more than 20 wells . There were no downhole problems induced by wellbore instability .The average expansion rate was reduced by 63 .4% compared with completed adjacent wells in the same block .The construction period was shorted by 4 .3 d .Results showed that the wellbore instability problems of deep sidetracking wells in the Tahe Oil‐field can be overcome through the effective deployment of a three‐element anti‐collapse drilling fluid tech‐nology .%塔河油田深部巴楚组和桑塔木组地层为以伊／蒙混层或伊利石为主的硬脆性泥页岩地层，水化分散性较强且发育有微裂缝，钻井过程中易因泥页岩水化而导致井壁失稳，为此，提出了“抑制表面水化物化封堵有效应力支撑”三元协同防塌对策，并构建了三元协同防塌钻井液。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
年 第 第1期
23
卷
Journal
石油大学学报 (自然科学版) of t he University of Petroleum
,
China
Vol. 23 No. Feb. 1999
1
钻井液防塌效果的综合评价方法 Ξ
鄢捷年 罗健生
(石油大学石油工程系 ,北京 102200)
图 4 不同钻井液的 CST 值
2. 4 泥页岩浸泡实验 该项实验是在常温常压下 ,将呼 002 井层位为
3 632. 98～3 638. 67 m 的泥页岩岩样分别浸入不同 类型的钻井液 、8 % KCl 溶液及蒸馏水中 ,观察岩样 的外观形态随时间的变化 。实验结果见图 5. 结果表明 ,用蒸馏水浸泡 10 min 后岩样便完全 散开 ; 而 KCl 两性离子聚磺钻井液抑制性最好 ,其 次为正电胶钻井液 ,两性离子聚磺混油钻井液和两 性离子聚磺钻井液的抑制性相对较差 。
主题词 新疆地区 ;防塌钻井液 ;钻井液试验 ;泥岩 ;膨胀 ;抑制 ;综合评价 中图法分类号 TE 254. 1 第一作者简介 鄢捷年 ,男 ,1945 年生 ,1967 年毕业于北京师范大学化学系 ,1981 年在西南石油学院获硕士学 位 。现为石油大学 (北京) 石油工程系教授 、博士生导师 ,主要从事钻井液和保护油气层技术的研究 。
·32 ·
石油大学学报 (自然科学版) 1999 年 2 月
表 1 呼图壁地区安集海河组泥页岩全岩矿物 X 射线衍射分析结果
岩样 序号
1 2 3
井号
呼 001 呼 002 独深 1
岩样井深
D/ m 2740 3632 2400
石英 11. 4 29. 8 21. 5
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
第 23 卷 第 1 期 鄢捷年等 :钻井液防塌效果的综合评价方法
在 4 种不同类型的钻井液滤液及蒸馏水中膨胀量的 测试曲线见图 3. 从图 3 可以看出 ,泥页岩在蒸馏水 中的膨胀程度最大 ,其余依次为正电胶钻井液 、两性 离子聚磺钻井液 、两性离子聚磺混油钻井液和 KCl 两性离子聚磺钻井液 。由此可见 ,在 4 种钻井液滤 液中 ,以 KCl 两性离子聚磺钻井液抑制泥页岩水化 膨胀能力为最强 。
从表 4 看出 ,在与 KCl 两性离子聚磺钻井液相 互作用 24 h 后 ,砂泥岩的抗压强度显著降低 ;然而 当作用更长时间之后 ,岩石强度降低幅度却很小 。 这表明 ,砂泥岩与钻井液之间的相互作用在 24 h 内 基本上达到相对平衡的状态 。随着作用时间的继续 延长 ,岩石抗压强度基本不再发生变化 。
·33 ·
图 3 泥页岩的膨胀量测试曲线
2. 3 泥页岩毛管吸吮 (CST) 实验 使用 不 同 钻 井 液 滤 液 时 所 测 得 的 泥 页 岩 的
CST 值见图 4. 可以看出 ,两性离子聚磺混油钻井液 的 CST 值最大 ,其余依次是两性离子聚磺钻井液 、 正电胶钻井液和 KCl 两性离子聚磺钻井液 。该项 实验结果再次证实 ,在所使用的 4 种钻井液中 , KCl 两性离子聚磺钻井液的抑制性最好 。
钾长石 1. 1 6. 0 1. 3
钠长石 4. 0 18. 3 4. 4
矿物种类和含量 ( %) 方解石 白云石类 菱铁矿
3. 4
13
0. 7
9. 1
-
-
8. 6
-
0. 6
黄铁矿 1. 8 -
赤铁矿 2. 7 -
方沸石 9. 0 -
粘土总量 ( %) 54. 7 35. 0 63. 6
表 2 泥页岩粘土矿物 X 射线衍射分析结果
图 5 钻井液对安集海河组泥页岩水化性能的作用
3 岩石抗压强度的测定及结果分析
3. 1 岩石抗压强度随时间的变化 独深 1 井层位为 1 458. 9～1 460. 2 m 的砂泥岩
岩心与 KCl 两性离子聚磺钻井液在 70 ℃温度条件 下相互作用 ,然后利用从美国 Terra Tek 公司引进 的三轴岩石力学测试系统测定了岩石的抗压强度及 其它力学参数随时间的变化 。该装置由加载框架 、 围压系统 、孔隙压力系统 、计算机采集系统和实验舱 组成 。围压系统用来模拟水平应力 ,孔隙压力系统 用来模拟地层孔隙压力 。将岩样 (长 50 cm ,直径 25 cm) 放入实验舱内进行加载变形测试 。岩石的轴向 载荷由力传感器测定 ,轴向位移由轴向应变传感器 和锥体测定 ,径向位移由径向应变传感器测定 。通 过实验软件和计算机控制 ,可设定不同的实验类型 和不同的加载途径 ,计算机通过传感器自动采集电 压信号 ,把它转换成力和位移的数据并存储在计算 机中 。测试结果见表 4.
井液体系和配方 。 (1) 两性离子聚磺钻井液体系 。其配方为
4 %膨润土 + 0. 2 % Na2CO3 + 0. 3 %FA2367 + 0. 2 %XY227 + 0. 5 %J T2888 + 2 %SM P21 + 3 %SPN H + 3 %F T21.
(2) 正电胶钻井液体系 。其配方为
Ξ 收稿日期 :1998206215 3 总公司勘探局“九五”项目“地应力引起井壁失稳机理及其对策研究”阶段成果 。
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
摘要 在对新疆油田呼图壁地区防塌钻井液进行研制和优选的过程中 ,建立了一种能够针对所钻地层特点对 钻井液防塌效果进行综合评价的新方法 。该方法将传统的钻井液抑制性评价与岩石抗压强度评价结合起来 ,两方 面的实验结果可以相互印证 ,使结论更为准确 、可靠 。评价结果表明 ,在所研制的 4 种防塌钻井液中 , KCl 两性离子 聚磺钻井液对该地区安集海河组强水敏性泥页岩的防塌效果最好 。 Ξ
引 言
钻遇泥页岩地层时经常出现的井壁失稳是目前 钻井工程中尚未完全解决的技术难题 。解决该问题 的途径 ,一方面是通过开展地应力研究建立钻井液 安全密度窗口 ,另一方面则需根据所钻地层的特点 研制并优选出具有强抑制性的防塌钻井液 ,并将以 上两方面的研究有机地结合起来 。迄今为止 ,评价 钻井液防塌效果的方法一般只局限于对泥页岩膨胀 性和分散性的测定 ,未考虑与钻井液作用后泥页岩 力学参数的变化 。本文将传统实验方法与岩石抗压 强度测定结合起来 ,形成一种新的综合评价方法 ,并 增加一种浸泡实验 ,从而使评价结果更为准确 、可 靠 。特别是岩石抗压强度的变化可用于验证钻井液 抑制性的实验结果 ,使优选出的钻井液更能满足钻 井工程的需要 。
从图 1 看出 , 4 种钻井液的一次滚动回收率以 KCl 两性离子聚磺钻井液为最高 。二次滚动回收率 以两性离子聚磺混油钻井液为最高 , KCl 两性离子 聚磺钻井液次之 ,两性离子聚磺钻井液最小 。
分别测定了该井 3 627. 1～3 632. 4 m 层位的 泥页岩岩样在 4 种钻井液和清水中的滚动回收率 ,
13 14
Y P/ Pa
6 9. 5 17
6
V f/ mL
6. 2 5. 6 7. 5 5. 5
pH值
9 9 9 9
高温高压下
V f/ mL 17. 2 18. 5 17. 5 10. 8
2 防塌钻井液抑制性能实验
2. 1 泥页岩滚动回收率实验 该实验主要用于检测钻井液对泥页岩分散性的
测定结果如图 2 所示 。图中 c 和 c1 均表示 KCl 两 性离子聚磺钻井液 ,其不同之处是 c1 中两性离子聚 合物 FA2367 的加量由原来的 0. 2 %提高到 0. 3 %1
钻井液类别
两性离子聚磺 正电胶
KCl 两性离子聚磺 两性离子聚磺混油
密度 ρ/ (g·cm - 3)
1. 08 1. 06 1. 12 1. 09
G10″/ 10′ A V /
( Pa)
( mPa·s)
2. 5/ 4. 5
19
5/ 12
35
9/ 13
30
3/ 4
20
PV / ( mPa·s)
13 25. 5
抑制能力 ,是定量评价泥页岩在经充分膨胀后分散 趋势大小的一种直接方法 。
分别测定呼 002 井层位为 3 633. 0～3 638. 7 m 的泥页岩岩样在 4 种钻井液中的一次滚动回收率 R1 和二次滚动回收率 R2 ,测定结果如图 1 所示 。
图 1 4 种钻井液的泥页岩滚动回收率 a 表示两性离子聚磺钻井液 ; b 表示正电胶钻井液 ;c 表 示 KCl 两性离子聚磺钻井液 ; d 表示两性离子聚磺混油 钻井液 。
从不同层位的泥页岩的滚动回收率来看 , KCl 两性离子聚磺钻井液的抑制性最好 。 2. 2 泥页岩膨胀性实验
该项实验主要用于检测各种钻井液对泥页岩膨 胀性的抑制能力 。由于泥页岩膨胀主要是由水化作 用所引起 ,故可用膨胀量来衡量水化作用的强弱 。
呼 002 井 3 232. 98～3 638. 7 m 层段的泥页岩
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
·34 ·
石油大学学报 (自然科学版) 1999 年 2 月
(4) 两性离子聚磺混油钻井液体系 。其配方为
4 %膨润土 + 0. 2 %Na2CO3 + 0. 3 %FA2367 + 0. 2 %XY227 + 0. 5 %J T2888 + 2. 5 %SM P21 + 4 %F T21 + 3 %SPN H + 0. 5 %RH2101 (润滑剂) + 6 %原油 + 0. 3 %ABSN. 4 种钻井液热滚 24 h 后的常规性能参数见表 3. 从表 3 的实验结果可以看出 ,这 4 种钻井液体系 的常规性能均能满足钻井工程的一般要求 。