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适于松科2井深部取心钻进的超高温聚磺钻井液室内研究

黄聿铭  
【摘要】:随着深部钻探工作的开展,对抗高温钻井液技术提出了更高的需求。相比于水基钻井液而言,油基钻井液在抗温性、抑制性、润滑性、降失水性等综合性能方面具有更强的优势。但是从环保、成本及测、录井等方面考虑,水基钻井液仍然具有不可替代的作用。国内水基钻井液抗温能力普遍在200℃以下,更高温度的钻井液技术是亟待解决和研究的重点。与常规钻井液不同,深井超高温水基钻井液的主要技术难点包括:1)高温高压环境下井壁稳定性控制;2)高温钻井液流变性控制;3)高温钻井液失水造壁性、抑制性等综合性能控制。总体而言,井越深,钻遇各种复杂地层的风险越高,钻井液设计需要考虑的要素也趋于复杂,最终导致钻井液综合性能的调控越发困难。本为以松辽盆地大陆科学钻探工程-松科2井为依托,开展四开段抗高温钻井液的研究工作。在明确地层信息与钻进工艺的基础上,确定了钻井液设计的要点:在确保高温稳定性的基础上,实现流变性、失水造壁性与抑制性等综合性能的协调统一。本文首先总结了国内外抗高温钻井液体系的研究近况,在此基础上明确了高温对钻井液流变性、失水造壁性等性能的影响机理。以凹凸棒土与钠基膨润土复配,解决了高温下膨润土分散严重而导致流变性调控困难,以及单纯凹凸棒土配浆失水量偏大的问题。其次,通过优选各类抗高温降失水剂、防塌剂、润滑剂等处理剂,进行正交试验并完成了基本配方的设计工作。结合钻井液设计参数控制范围,对室内配方进行了进一步优化。结果表明,230℃时,钠基膨润土含量控制在2%~4%以内时较合适;相比于氯化盐,选用甲酸盐作为抑制剂,可在保证抑制性的前提下,适度提高钻井液的抗温的能力。综合性能测试结果表明,该抗高温钻井液具有良好的流变性、失水造壁性、润滑性与抑制性,在现场应用过程中收获了良好的使用效果。


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