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硅酸钾聚合醇膜结构封堵型水基钻井液技术及作用机理研究

王荣杰  
【摘要】:井眼稳定历来就是钻井工作者所要面临的一个重大课题,国内外在化学稳定井壁方面作了大量工作,研制了甲酸盐钻井液、油基钻井液、合成基钻井液、硅酸盐钻井液、聚合醇钻井液等体系。通常情况下,硅酸盐和聚合醇分别作为抑制剂和润滑剂加入钻井液体系中,没有将它们复合运用。将硅酸钾的化学效应(胶凝沉淀)以及聚合醇的物理效应(浊点效应)结合一体,建立一套具有凝胶—浊点效应的膜结构硅酸钾聚合醇钻井液体系,旨在充分发挥膜结构效应的稳定井壁机理,为钻井液稳定井壁研究开拓了新的发展方向。 硅酸钾稳定井壁作用机理为:(1)硅酸钾形成凝胶与沉淀堵塞裂缝;(2)抑制页岩中粘土矿物水化膨胀和分散;(3)与无机盐协同作用阻止水进入地层;(4)硅酸盐与地层粘土矿物发生化学反应。聚合醇作用机理大致可以分为自由扩散、吸附和渗透三个作用阶段,重点利用其浊点效应提高体系抑制性和封堵能力。 在上述理论机理的指导下,对硅酸钾聚合醇水基钻井液作了详细的室内研究,确立体系的配方为:4%土浆+4%FP-V+0.4%HV-CMC+0.4%JT888+3%聚合醇JLX-B-S+1%KCl+NaOH(适量,调节pH为11.5)。实验结果表明,该体系具有流变性好、失水造壁性好、抑制性强、抗污染能力强(可抗NaC16%,抗Ca~(2+)、Mg~(2+)0.5%,抗钻屑污染达15%)、润滑性好、封堵能力强和热稳定性好等优点。同时发现,该体系泥饼具有膜结构,膜效率大于80%,承压能力大于850psi,有利于稳定井壁。可见,硅酸钾聚合醇钻井液体系是一种有效的膜结构封堵型水基钻井液体系。


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