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成膜钻井液理论及应用技术研究

杨立国  
【摘要】:成膜钻井液具有半透膜的性能,能在井壁上形成一层隔离膜,在井壁的外围形成保护层,阻止钻井液滤液进入地层,从而有效地防止地层的水化膨胀,封堵地层裂隙,防止井壁坍塌,有效保护储层。 本文从膜技术出发,研究了半透膜的固有性质,结合泥页岩的理化特性,研究泥页岩的成膜可能性,根据化学势平衡原理计算泥页岩的膜效率。在此基础上,系统地研究了活度、离子类型、阳离子交换容量、孔隙度、渗透率等因素对泥页岩膜效率的影响并进行了定性、定量的分析,最终提出了改善泥页岩膜效率的途径。本文建立了以泥页岩理化性能和组构特性为主的储层评价手段。采用X射线衍射分析、薄片分析、扫描电镜、CST测试等分析技术细致地研究伊通地区的储层理化性能并定性定量地分析了泥含量与定向度的关系,找出了导致该地区储层不稳定的因素。通过对吉林油田伊通地区储层进行岩芯浸泡实验、阳离子交换容量测定、ζ电位测定、膨胀率实验、滚动回收率实验、地层水活度测定等室内实验,综合分析实验结果可知,大部分评价指标均不高,处在弱到中等程度,故伊通地区的泥页岩属中等程度膨胀和中等程度分散。 本文按照标准测试程序,对成膜钻井液体系的性能进行了一系列的测试。形成了以膜效率为主要评价指标、以井壁稳定性、储层保护效果等指标为辅的评价体系。评价结果显示该体系膜效率高达82%,实现了泥页岩成膜的理想化转换。此外,该体系能够有效地抑制粘土的水化分散膨胀、抗盐抗污染能力强、体系可抗180℃高温,性能易于调配。所研制的成膜钻井液体系在吉林油田进行了现场试验。结果表明,试验井井径规则,井壁稳定,能够有效地保护油气层。


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