硅醇防塌钻井液体系介绍

硅醇防塌钻井液体系介绍

我公司针对含盐、含膏的破碎地层而研究的硅醇防塌钻井液体系，成功地解决了破碎性、易坍塌地层的防塌问题，松散型强水敏地层的井径扩大率控制、.以及防漏、堵漏等方面应用都取得了显著的技术、经济效益，本文就硅醇防塌钻井液的研究过程、流变参数变化规律、抗污染能力、及现场应用效果进行介绍

研究目的

钻井过程中经常遇到结构松散、胶结性差、类似“干打垒”式的破碎性地层，另外还有一种长段盐膏层，里面夹裹着泥岩、灰岩和砾石，石膏一旦溶解，夹裹着的这些东西便迅速坍塌下来，给井眼造成极大危险，严重威胁着钻井施工。例如胜利油田的胜坨、滨州、利津、临盘等地区的深井，都不同程度遇到了含砾石的破碎性地层，屡屡发生井壁坍塌问题，最典型的是南方海相地层的破碎地层和长段石膏层，引发了多次钻井卡钻事故，造成了惨重的经济损失。为避免类似情况发生，钻井液必须解决破碎地层和盐膏层的防塌问题，.以解安全钻井的燃眉之急。

技术思路

防塌技术一直是国内外钻井液工艺的研究重点，从防塌机理上讲，采用的方法不外乎两大类，一是用物理的方法，提高钻井液密度，增加对井壁的支撑力，改善钻井液流变性，提高携岩能力；二是用化学的方法，抑制地层水化膨胀，从而达到防塌的目的。这方面的研究

取得了可喜的成绩，出现了合成基钻井液、三磺钻井液、聚合醇钻井液、钙醇钻井液、正电体系钻井液等新型的钻井液体系。

但是对于破碎性地层和盐膏层，上述单纯靠抑制水化分散的方法是束手无策的。用提高钻井液密度的方法又受到地层漏失压力的限制，也不利于油气层保护。对于这种破碎性地层和盐膏层，如何解决它的防塌问题，乃是当务之急。硅醇防塌钻井液体系就是在这种想法的基础上提出来进行研究的。它的防塌机理有别于上述两类方法，它是破碎性、含盐膏地层最新的防塌方法，应属于第三类新型的钻井液防塌工艺。它对钻井液工艺技术的发展，.具有深远的意义。

为固化井壁、达到防塌的目的，我们以硅钾基防塌剂为切入点，.它固化井壁的作用机理是：

1、这种钻井液中的硅基官能团与其它官能团协同作用，使粘土产生脱水收缩而变硬，井壁的强度得到提高。

2、在较高温度下，硅醇基官能团与粘土的铝醇基发生化学缩合反应生成一种新型不易水化膨胀的新矿物，使破碎块相互胶结，形成牢固的整体，井壁从而得到固化。

3、钻井液中硅基官能团进入地层孔隙和微裂缝中，遇PH值低于9的地层水能形成三维凝胶结构和不溶沉淀物，快速在井壁处堵塞微裂缝和微孔隙，从而在井壁周围形成封闭带。

4、其中的钾离子进入黏土晶格中，又可拟制黏土水化膨胀分散，进一步强化防塌作用。

在防塌方案中还引入了聚合醇和低荧光防塌封堵剂：

聚合醇在一定温度下，它可以以油滴的形式析出，并粘附到井壁上，增加井壁的憎水性，阻止滤液进入地层，从而达到防塌的目的，同时井壁吸附的这些油化膜还有效地降低钻具的摩擦阻力。

低荧光防塌封堵剂的颗粒具有高温变形的特性，能镶嵌到地层微孔隙、微裂缝中去，能够很好的防止泥页岩坍塌，同时它还具有压缩泥饼，降低高温高压失水和润滑泥饼的作用，可以降低钻具的摩擦阻力。

硅醇防塌钻井液体系主体工艺配方：

４％般土粉+０.８％纯碱+３％硅钾基防塌剂+３％聚合醇防塌剂+３％低荧光防塌封堵剂+４％磺化酚醛树脂+１％抗盐抗温降滤失剂。

钻井液性能可控范围：

密度１.１５－２.１０ｇ／ｃｍ3，黏度６０－１２０Ｓ，

塑性粘度１５－３５ｍＰａ.Ｓ，动切力１０－３０Ｐａ

ＡＰＩ失水５－３ｍｌ，高温高压失水２０－１０ｍｌ。

实验情况

1.抗盐、膏实验

为尽量接近现场实际，我们用某井的泥浆作为实验基浆，其中抗盐实验见表1、图1，抗膏实验见表2、图2。

.

图2 抗膏实验曲线

1020304050601

2

3

456

7

8

实验编号

通常钻井液遇盐、膏侵后，粘、切急剧增加，甚至失去流动性，同时失水也急剧增加，甚至全失。

但有趣的是，在本实验中，钻井液经污染后，粘、切不仅没增加，反而还有所降低，失水只有稍稍增加。当石膏加量达到５％以后，钻井液的表观

粘度才达到原浆的数值，但再补加２％的SAK－１，表观粘度又可降低，这一现象说明：石膏侵到一定程度，SAK－１消耗到一定数量，钻井液表观粘度开始回升，补加SAK－１又可再降下来，“污染”和“抗污染”是矛盾的统一，在实际施工中，只要正确处理好这对矛盾的关系，就可得心应手地保持钻井液性能稳定。

2.*****加量、及PH值对流变性影响的实验

同样也用毛坝1井现场泥浆作为实验基浆，实验的有关情况见表3、图3及表4、图4：

表3 *****对流变性影响的实验数据

图3 *****对流变性影响的变化曲线

102030405060700

0.5

1

2

3

4

SAK-1加量 %

表4 PH 值对流变性影响的实验数据

图4 PH 值对流变性影响的实验曲线

1020304050607080900

0.751 1.2

NaHO加量 %

由表3、图3可以看出：该钻井液流变性随*****加量的变化可分为五个阶段，当加量<0.5%时，粘、切呈下降趋势，当加量在0.5--1%时，粘、切呈上升趋势，当加量在1--2%时，表观粘度、塑性粘度均大幅下降，而动切力、静切力变化不大，当加量在2—3%时，粘、切相对稳定，当加量>4%以后，表观粘度、塑性粘度、静切力都急剧升高，而动切力则没变。

只所以产生这种现象，我们分析认为：因为*****中含有解絮凝的成分，

当加量较少时，解絮凝为主，因而粘、切下降；随*****加量增大，钻井液的液相粘度增加，同时*****中的（－ＳｉＯ3=）根、 k +离子开始与粘土作用，使钻井液的结构强度增加，所以粘、切均上升；当*****加到一定程度，粘土颗粒变粗，相当于粘土体积分数减少，因而表现出粘度下降、动切力、静切力基本稳定的情况；再加大*****含量，其中的硅、钾基成分增加了液相粘度，所以钻井液的粘度不再降低，因此钻井液的粘、切都相对稳定；当*****加到