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抗高温高密度水基钻井液作用机理及性能研究

王富华  
【摘要】: 深井高密度水基钻井液面临的主要技术难题是高温流变性和高温滤失性的有效调控,技术核心是钻井液的高温胶体稳定性。搞清高密度水基钻井液抗高温作用机理,研制应用抗高温高密度水基钻井液体系是技术关键。本文首先研制开发了一台高温高压动态评价实验装置——LH-1钻井液高温高压多功能动态评价实验仪,以及三种抗高温的处理剂——高温护胶剂GHJ-1、抗高温降滤失剂GJZA-1和抗高温抗盐钙降粘剂JNL-1,以此为基础研制开发了两套抗高温高密度盐水和淡水钻井液体系,并进行了抗高温作用机理和综合性能评价。针对两套高密度钻井液体系,进行了高温高压流变性研究。 本文研制的高温高压动态评价实验装置能够模拟钻井液流动状态,能在高温(≤300℃)和高压(≤40MPa)动态条件下评价钻井液的多种高温高压性能,如钻井液的高温高压动态、静态滤失,动态、静态堵漏,动态、静态老化,动态岩屑分散和动态封堵性能等。该仪器所测实验数据准确可靠,智能化操控与数据采集处理,操作简便。高温护胶剂GHJ-1护胶效果好,抗温可达240℃,抗盐、钙性能优良,与深井常用的磺化类处理剂配伍性良好,能大幅度提高钻井液体系的整体性能。树脂类降滤失剂GJZA-1降滤失性能良好,对钻井液体系具有一定的降粘效果。聚合物降粘剂JNL-1抗温可达240℃,抗盐、钙性能优良,能够很好地调节高密度钻井液体系的高温高压流变性能。研制的密度为2.2g/cm3、抗温220℃的盐水钻井液配方和密度2.2g/cm3、抗温240℃的淡水钻井液两种体系抑制能力好、抗污染能力强、流变性和降滤失性易于调控,保护油气层效果好。H-B模式是描述高密度水基钻井液高温流变性的最佳模式。所建立的预测钻井液表观粘度的数学模型能够较准确地描述与温度、压力之间的关系。


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