高温高压地层聚磺防塌钻井液体系应用探究

44一、技术难点
高温对水基钻井液的影响主要有3个
方面：①高温会使粘土出现高温分散、
高温聚结和高温钝化；②高温会使处理
剂出现高温交联和高温降解；③高温会
使处理剂在粘土表面解吸附和去水化。

上述影响可导致钻井液出现高温增稠或
固化（高粘土含量和低矿化度环境）、
高温减稠或沉降（低粘土含量和高矿化
度环境）、滤失量增大、pH值下降、处
理剂用量增大等问题。

高压对水基钻井液的影响主要是要
求具有较高的密度来平衡地层压力。

高
密度会给钻井液带来固相含量高、固相
颗粒分散程度高、自由水少、侵入的钻
屑不易清除等问题。

因此高密度钻井液
存在以下技术难题：①对加重剂的要求
高，在用量较低的情况下达到高密度效
果；②膨润土最佳限量难以把握，存在
高温增稠及减稠的双重危险，影响钻井
液的流变性和沉降稳定性；③流变性能
调节难度大；④抗可溶性盐及酸性气体
等的污染能力差。

二、室内研究
1.抗高温降滤失剂优选
（1）酚醛树脂类处理剂优选。

收
集了4个厂家的7种产品，进行对比评价
试验。

结果表明：CSMP-2、CSMP-3热
滚前后API滤失量变化小，高温高压滤
失量小，抗温效果能力较强。

CSMP-2与
CSMP-3效果相近，但价格相差较大，从
性价比的角度考虑，选择CSMP-2。

（2）褐煤类处理剂优选。

收集了
5个厂家的10种产品，进行对比评价试
验。

结果表明：SHC-2、SPNH-3高温高
压滤失量最低，但热滚前后API滤失量
变化较大，SPR高温高压滤失量相对略
高，但热滚前后API滤失量变化小，说明
其抗温能力较强。

（3）酚醛树脂与褐煤复配优选。

将CSMP-2与抗温能力较强的SHC-2、
SPNH-3及SPR进行复配，然后进行对比
评价试验。

结果表明：CSMP-2与SPR复
配，热滚后的API滤失量和高温高压滤
失量最低，流变参数合理，抗温效果最
好。

（4）抗高温聚合物降滤失剂评价。

考虑到抗高温高密度聚磺防塌体系中含
有KCl，为了提高体系的稳定性，对抗温
抗盐能力较强的HV-PAC进行了对比评
高温高压地层聚磺防塌钻井液体系应用探究王安东 中石化胜利石油工程公司黄河钻井总公司科威特ＳＰ２８１队
【摘　要】高压对水基钻井液的影响主要是要求具有较高的密度来平衡地层压力。

水基钻井液在高温高压下，易出现流变性恶化、滤失量难以控制、稳定性差等问题，通过对关键处理剂的评价优选，以及对表面活性剂的研究，经过大量试验，研制出抗高温高密度聚磺防塌钻井液体系，该体系在高温高压深井中应用，表现出流动性好、滤失量低、稳定性好、易于维护的特点。

【关键词】水基钻井液；抗高温高密度；处理剂；流动性；配方；平衡地层；钻井液性能
价，优选厂家C生产的HV-PAC，该产品对粘切影响小，在高温下有较好协同降滤失效果。

2.加重剂筛选重晶石和铁矿粉是常用的高密度加重材料，考虑到铁矿粉对钻具及井控管汇的冲蚀严重，且对定向仪器有较大影响，不适于在高压井中使用，故只针对密度大于4.2g/cm 3的2种重晶石进行了筛选。

2种重晶石在同一基浆中加重，经过150℃热滚20h 后，用厂家A加重的试验浆流变参数明显小于厂家B，说明厂家A生产的重晶石比厂家B的粘度效应低，更适合高密度钻井液体系。

３.表面活性剂对抗高温高密度体系的影响根据理论，对几种表面活性剂进行了试验研究。

试验配方：密度2.0g/cm 3抗高温基浆+0.3%表面活性剂，试验条件：180℃热滚16h。

试验结果表明：表面活性剂ABS 能明显改善抗高温高密度体系的流变性能，同时还能大幅降低体系的滤失量，对高密度体系在高温下的性能有显著改善。

４.抗高温高密度体系配方研究对抗高温高密度体系的膨润土、抗高温降滤失剂、沥青、氯化钾、降粘剂、表面活性剂等多种组分的加量进行了大量试验，不断调整各组分的加量，最终确定抗高温高密度聚磺防塌体系配方为：2.5%膨润土+0.2%NaOH+6%CSMP-2+6%SPR+0.5%HV-PAC+3%KCl+2%HSFT-2+0.3%SF260+0.3%ABS+2%QS-2+重晶石。

该配方密度提高至2.0g/cm3,在180℃下热滚24h，仍具有较好的流变性能、较低的滤失量和良好的沉降稳定性。

三、现场应用A井设计井深7310m，完钻井深7168.56m，目的层为奥陶系下统蓬莱坝组（O1p）。

该井四开、五开为高温高压井段。

1.现场维护处理措施钻井液基本配方：2.5%膨润土+0.2%NaOH+6%CSMP-2+6%SPR+0.5%HV-PAC+3%KCl +2%HSFT-2+0.3%SF260+0.3%ABS+2%QS-2+重晶石。

（2）四开密度1.40g/cm 3，钻进过程中逐步提高密度至1.60g/cm 3，四开中完密度1.70g/cm 3；五开密度1.80g/cm 3，钻进期间逐步提密度至1.85g/cm 3。

因该井段使用控压钻井技术，起下钻时使用2.0~2.2g/cm 3重浆帽，完井期间将密度提高至1.95g/cm 3。

（3）在三开聚磺防塌钻井液基础上，提高CSMP-2、SPR的浓度，五井井段进一步提高CSMP-2、SPR的浓度，加入0.3%ABS等，将钻井液转化为抗高温高密度聚磺防塌体系。

（4）储备密度2.20g/cm 3抗高温重浆，提高重浆ABS和SF260的含量，使重浆长时间储备性能稳定。

2.现场应用效果A井地层温度超过190℃，钻井液密度达到1.85g/cm 3，完井期间密度达到1.95g/cm 3，压井液密度最高达到2.20g/cm 3，在长达110d（四开+五开+完井作业）的高温深井施工阶段，钻井液及压井液性能稳定，保障了施工安全。

四、认识与体会1.水基钻井液在高温高压下，易出现流变性恶化、滤失量难以控制、稳定性差等问题，通过对关键处理剂的评价优选，以及对表面活性剂的研究，经过大量试验，研制出抗高温高密度聚磺防塌钻井液体系，该体系在顺南高温高压深井中应用，表现出流动性好、滤失量低、稳定性好、易于维护的特点。

2.通过对抗高温高密度聚磺防塌体系进行优化，进一步提高了体系的抑制防塌能力，在顺北区块应用效果良好，在同一批次井中，机械钻速最高，井径扩大率最小，无井下故障，有力保障了钻井施工安全高效。