低密度有机盐钻井液技术研究与应用

２．２低 密 度 有 机 盐 Ｗｅｉｇｈ０水 溶 液 密度 与 Ｗｅｉｇｈ０加 量 的 关 系 低 密 度有 机 盐 Ｗｅｉｇｈ０的密 度 ｐ为 １．５０￣ｃｍ ，往
水 中加入 不 同质 量 的 Ｗｅｉｇｈ０，搅 拌 ，使其 充 分 溶 解 ， 在 常温下 测定其 密度 ，见 图 １。
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①作 者简介 ：工程师 ，１９９３—０７毕业 于承德石油高等专科 学校钻井液专业
低 密度 有机 盐钻 井液技 术研 究与应 用 表 １ 不 同产 品溶 液 中的 ａ水值
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３ 低 密 度 钻 井 液 的抑 制 性
（１）低 密 度有 机 盐 中有 机 酸 根 比例 较 高 ，当低 密 度有 机盐 溶液 浓度 较 高时 ，其有 机 物有 形成 连续 相 的 趋势 ，可表 现 为类 似 于 油 基钻 井 液 的 抑制 能 力 ，可 有 效抑制 粘 土 、钻 屑的分 散 、膨 胀 ；
２．１ 密 度 有 机盐 Ｗｅｉｇｈ０的分 子 结构
采用 天 然有 机 物 （包 括有 机 矿 物 ）催 化 氧 化 断链 逐步 降解 的方 法 ，获 得平 均 分子 量 为 ５０００的有 机酸 盐— —Ｗｅｉｇｈ０。该 产 品密度 为 １．５０ｇ／ｃｍ。，在 水 中溶解 度 可达 １００ｇ，饱和水 溶液 密度 为 １．２５ｇ／ｃｍ。。
为克服 有机 盐钻 井液 存 在 的不 足 ，开发 了一 套低 密度有 机盐 钻井 液体 系 。该体 系在一 定密 度范 围 内除 水 、加 重料 、配浆 土外 仅 使 用 一种 添 加剂 ，配方 简 单 ， 同时 可兼顾 体系 的各种 性能 。
２ 低 密 度 有 机 盐 Ｗｅｉｇｈ０的基 本 性 质
（２）低 密度有 机 盐钻 井液 中 Ｗｅｉｇｈ０含量 较 高 时 ， 可束缚 大量 自由水 ，水活 度 （水活 性 ）低 ，粘土 颗粒 、钻 屑在其 中浸 泡 时水 化应力 较 低 ，在其 中的分散 趋 势被 有 效抑制 。
井 壁 、钻 屑 、粘 土 颗 粒在 钻 井 液 中浸 泡 时 的水 化 应 力为 ：
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新 疆 石 油 科 技
２０１０年 第 １期 （第 ２０卷 ）
低 密度有机盐钻 井液技术研 究与应用
李 竞① 唐建 勇 余加 水
西部 钻 探 公 司克拉 玛依 钻 井公 司 ， ８３４００９ 新 疆 克拉 玛 依 白碱 滩
摘 要 中、高密度 有机 盐钻 井液具有流变性好 、抑 制性 强及其他性能优 良的特点 ，但在有机盐含量低 （低密度）时抑制性不足 。为 克服 这 一 不 足 ，开 发 了一 套低 密度 有 机 盐 钻 井 液体 系 ，该 体 系在 一 定 密 度 范 围 内除 水 、加 重料 、配 浆 土 外仅 使 用一 种 添 加 剂 ，配 方 简 单 ，可 兼顾 体 系的 各 种性 能 。通过 现 场 应 用 证 明 ：低 密 度 有 机 盐钻 井液 体 系抑 制 性 强 ，流 变 性 易调 控 ，钻 井 液性 能稳 定 ，井 眼规 则 ，钻 井施 工 顺 利 。 体 系固相 含 量 低 ，可 大幅 度提 高机 械 钻 速 ，并且 有 利 于保 护 油 气层 ，因此该 钻 井液 体 系有 较 好 的 社会 经 济 效 益及 应 用
Ｔ水化＝４．６１Ｔ ｌｎ（ａ水／ａ岩）； Ｔ为绝对 温 度 ，ａ水为 钻井 液 中水 的活 度 ，ａ岩为 岩 石 （钻屑 、井壁 、粘 土颗粒 ）的 活度 。 由上 式 可 见 ａ水越 小 ，下水化越 小 。 由表 １可 知 Ｗｅｉｇｈ０饱 和溶 液 的 ａ水值 较小 。因此 在低 密度 有机 盐 钻井 液 中 ，井壁 、钻屑 、粘 土颗粒 的水 化 应力 Ｔ水化比在 其它钻 井 液 中小 得 多 ，其结 果是 在 有机 盐钻 井 液 中 ， 井壁稳 定 、钻屑 、粘土 不分 散 、不 膨胀 ；
２－３ 低 密 度 有 机 盐 Ｗｅｉｇｈ０水 溶 液 中水 的活 度
ａ 水
试验 测定 不 同产品溶 液 中的 ａ水值见 表 １。 可见 ，１５％Ｗｅｉｇｈ０水溶 液 的水 活度 比 １５％ＫＣ１水 溶 液 的水 活度低 ，与饱 和 ＮａＣ１水 溶 液 、３０％ＣａＣ１：水 溶液及 １％ＦＡ３６７水 溶液 的水 活 度相 当 ，其抑 制性 较 强 。
Ｗｅｉｇｈ０为 有机 酸 根 与 Ｋ 、Ｎａ 、ＮＨ４￣ＮＲ４ 等组 成 的有 机 酸 盐 ，分 子 通 式 是 ：ＸｍＲ （ＣＯ０）ｌＭ。 其 中 ，Ｘ （Ｃ００）￣一为有 机 酸根 （ｘ 为 杂原 子 或 基 团 、Ｒ 为烃 基 、 ＣＯＯ一为羧 基 ），Ｍ 为单价 金 属 阳离子 或铵 离子 、季 铵 离子 （Ｋ 、Ｎａ 、ＮＨ４＋、ＮＨｘＲ４＿ｘ十）。
前 景 。
主 题词 低 密度 有机 盐 钻 井液
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随着 准 噶尔盆 地勘 探开 发程 度 的提 高 ，对 性 能优 良的钻井 液 ，尤 其是 对滤 液性 能 优 良且 保 护油 气层 效 果好 的钻 井液要 求越 来越 高 。有机 盐钻 井液体 系 以其 高 密度低 固相 、抑制 性强 、固相容 量 限大 、流变性 好 等 优 势在 准 噶 尔盆 地南 缘 山前构 造 复 杂 井取 得 了成 功 应用 。但 有机 盐钻井 液体 系还 存在 一些不 足之 处 ，如 ： 成本 高 ；密 度 较低 时有 机盐 加 量低 ，体 系抑 制 性 不 足 等 。
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Ｗｅｉｇｈ０加量（ｍ Ｗｅｉｇｈ０￣ 水），ｇ，ｍＬ
图 １ Ｗｅｉｇｈ０水溶 液密 度与 Ｗｅｉｇｈ０加量 的关 系线
试 验 结 果 表 明 Ｗｅｉｇｈ０水 溶 液 密度 随 Ｗｅｉｇｈ０加 量 的增 加 而缓 慢增 加 ，达饱 和 溶 液 （１００ｇ／１００ｍＬ水） 时 ，水溶 液密 度仅 为 １．２５￣ｃｍ 。