适合西部地区新型硅酸盐钻井液技术研究

酸 盐钻 井液 技 术 ， 具 有 一定 的推 广应 用价 值 。
关键 词 ： 钻 井液 ； 硅 酸盐； 流 变性 ； 处理 维 护
中 图分 类号 ： Ｔ Ｅ ２ ５ ４ 文献 标识 码 ： Ａ 文章 编号 ： １ ０ ０ ４ — ５ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７ — ０ ０ ４ ５ — ０ ３ 我 国早 期 的硅 酸盐 钻井 液 体 系 的主 要技 术 局 限性 （ ３ ） 两性 离 子酚 醛 树脂 （ Ｓ Ｐ Ｇ 一２ ） 。Ｓ Ｐ Ｇ 一２ 是 用 天
液 的性 能 如 下 ： Ｆ ５ ３ ｓ 、 ｐ ＝ １ ． ３ ０ ｇ ／ ｃ ｍ 、 尸 ２ １ ｍＰ ａ ・ Ｓ 、 Ｙ ｐ ＝
１ １ ． ５ Ｐａ、 ｙＪ ） ／ ＰＶ － ０． ５５、 Ｇｅ ／ ＝４ ／ ８Ｐ ａ、儿 ＝３ ． ２ ｍｌ 、ＦＬ｜ Ｉ Ｔ Ｈ Ｐ － ￣ －
循 环 钻 井 液 中加 入 高 效 复 合 硅 酸 盐 剂 ｃ ｓ Ｎ Ｐ —ｌ ２ ５ ０ ０ ｋ ｇ ， 含 量达 到 ｌ ％ ～３ ％的设计 要 求 ， 并配合 Ｎ ａ Ｏ Ｈ、 Ｐ Ａ Ｍ ｓ 一９ ０ ０、 Ｌ ｖ —ｃ Ｍ ｃ 、 Ｄ Ｈ 一５ ０ 、 ｓ Ｈ ｃ 一２ 等处理剂调
理 的关键 。体 系是依靠优质 的流型调节剂 （ 包括增粘 剂和降粘剂等） 来处理钻井液 以达到 良好 的剪切稀 释 特 性 的 。主要 通过 调 整增 粘 剂 的加量 来 获得 较高 的动
切 力 和流变 值 。
１ ０ ． Ｏ ｍｌ 、Ｖ ｏ ＝ １ ． ０ ％ 、Ｅ＝ １ ６ ％ 、Ｇ＝ ４ ０ ｋ ｇ ／ ｍ 、
是流变性 难以控制 、 要求 ｐ Ｈ值太高 、 高温高压失水较 难控制 ， 新型硅酸盐钻井液 的基础配方为 ： ３ ％～５ ％膨 润土＋ ０ ． ３ ％～ ０ ． ８ ％纯碱＋ ０ ． ２ ％～ ０ ． ３ ％聚合 物包 被剂 ＋ ３ ％～５ ％磺 甲基 酚醛树脂类 产品＋ ２ ％～ ３ ％封堵 类剂＋
０ ． １ ％、 ｐ Ｈ＝ ９． ５。
０ ． ０ ７、 ：
（ ２ ） 硅 酸 盐 聚 合 物 胶 液 的 配 制 。选 定 容 积 大 约
（ ２ １ 滤失量 ， 尤其高温高压失水是硅酸盐体系重要 的控制指标 。大多数 的抗高温抗盐降滤失剂都可用作 硅 酸盐 钻 井 液 的 降滤 失 剂 ， 其 加 量 可 根据 滤 失 量 的要
３ 新 型硅 酸盐钻 井 液体 系维护 处理 措施 ３ ． １ 高效 复合 硅酸 盐剂 Ｃ Ｓ ＮＰ －１ 合 理加 量控 制
硅 酸盐 含量 过度 降低 ， 一 旦 出现 这种 情况 ， 由于 无法 在 较 短 的 时 间 内补 充 足够 的硅 酸 盐 ， 将 会 造 成体 系性 能 的波动 ， 严 重 时可能 影 响井 下 安全 。 （ ３ ） 在 中一粗 砂 岩地 层钻 进 时 ， 由于地 层 的渗透 性
胀 。Ａ ０ Ｐ 一１ 的主要作用是抑制粘土水化膨胀 ， 抑制页 岩剥落掉块 ， 与大多数处理剂 的配伍性较好 。它 的特 点是与硅酸盐 、 聚合醇配伍性好 ， 具有较强 的抗盐污染
能 力 和 良好 的保 护 油 气层 效 果 。在 硅 酸盐 钻 井液 体 系
中加量 为 ０ ． ８ ％～ ２ ． Ｏ ％
处 理 剂 加 完后 ， 开动 搅 拌 机 充 分搅 拌 ５ ｈ ， 准 备 循 环 入 井 。加 入 ２ ０ ％高浓 度 硅 酸 盐 聚 合 物胶 液 以后 ， 原 聚磺 钻井 液 的的 粘度 和切 力 有增 加 的趋 势 ， 钻 井 液 的 中 压 失水 增 加 ｌ ｍＬ ， 高 温高 压 失水 增 加 ２ ｍＬ ， 其 它性 能 变 化
整 钻 井 液 的性 能 ， 实 现 了硅 酸 盐 钻 井 液 的 成 功 转 化 。
转化 前后 的钻 井液 性 能对 比如 表 １ 。可 以看 出 ： 加人 硅
酸盐后钻井液的粘切微增 ， 滚动 回收率有 明显的提高 ， 但钻井液性能的维护必须配合 １ １ 左右的ｐ Ｈ 值。
表１ 钻 井 液转 换 前 后 性 能 对 比
砂层的深度为 ３ ． ２ ｃ ｍ， 继续承压 ３ ０ ｍ ｉ ｎ 后， 侵入砂层深度
为３ ． ５ ｃ ｍ（ 砂 由４ ０目标 准筛 筛 出 ） 。 （ ２ ） 聚合 铝 剂 Ａ Ｏ Ｐ 一１ 。Ａ ０ Ｐ 一１ 是 由多 种 聚 铝 酸 盐、 醋 酸 乙脂 等 经 多 步 聚合 而 成 的 ， Ａ ０ Ｐ 一１ 与 多 种 离 子（ Ｋ 、 Ｃ ａ 、 Ｓ ｉ ０ ３ ２ － 等） 结 合 使 用 可 抑 制 多 种 泥 页 岩 膨
盐钻井液的配伍性好 ， 是体系的配伍剂 ， 其合适的加量
为ｌ ％～ ３ ％。
（ ５ ） 聚合 醇剂 （ ｃ ｘ 一１ ４ １ ） 。Ｃ ｘ 一１ ４ １ 是 由烯醇 类 单 体、 酯类 单体 聚合 而成 ， 分 子骨 架 上除 了多 元 醇羟 基外 还 引入 了一 定 比例 的有 机 季铵 盐 阳离 子 。在合 成 的 抑
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西 部探 矿 工程
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适合 西部地 区新型硅酸盐钻 井液技术研 究
张 路
（ 达 内时代 科 技集 团有 限公 司， 北京 １ ０ ０ １ ０ １ ） 摘 要： 研 究 的新 型硅 酸 盐 钻 井液 体 系具 有仅 次 于油基 钻 井液 的抑 制 性 、 能 够在 近 井壁 形成 质 量较
求 及现 场小 型试 验来 确定 。 （ ３ ） 保 证 适 当 的硅酸 盐浓 度 是用 好该 体 系 的关 键 因
４ ０ ｍ 。 钻井液循环罐并清洗干净 ， 放满清水后依次加入
２ ０ ０ ｋ ｇ 纯碱 、 ３ ０ ０ ｋ ｇ 烧碱 、 ２ ０ ０ ０ ｋ ｇ 高 效 复合 硅 酸 盐 剂 Ｃ Ｓ
１ ０一ｌ ２ 之间。
较小 ， 但ｐ Ｈ 值必须保持在 １ １ 左右。表观上来看钻井液 的流变性较好 ， 可 以进行现场钻井液体系的转化 。
（ ３ ） 硅 酸盐 钻井 液 的形 成 。经 过 现场 小 型实 验 ， 向
（ ６ ） 钻井液大型处理前必须做好小型实验 ， 认 真分
析 实验结 果 ， 预测 大型 处理 时可 能 出现 的复 杂情 况 。 ２ 新型 硅酸 盐钻 井液体 系配制措 施 （ １ ） 对 原 钻 井 液 体 系 的 预处 理 。对 上 一 开 次 使用 的聚 磺钻 井 液 进 行 预 处 理 ， 向循 环钻 井 液 中一 次性 加 入 处理 剂 。两 个循 环 周 以后 ， 钻井 液循 环 均匀 ， 使 钻井
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ ２ － １ ７
制剂 中含有一０ Ｈ 、 酯基 、 一Ｎ 一 或醚基键等官能团 ， 其 性能特点包括 ： 抑制性强 ； 抗 温 抗 盐性 好 液 的配伍 性 好 ， 在硅 酸 盐钻 井 液 中 的合适 加量 为 ２ ％～ ５ ％。 １ 新 型硅 酸盐钻 井 液体 系应 用原则
要定期补充高效复合硅酸盐剂， 保证其加量为 ｌ ％～ ３ ％ 是 十分重 要 的 。
（ ４ １ 在 正 常钻进 过 程 中还要 定 时检 测钻 井液 矿 化度
及碱度 ， 保证体系具有最佳 的处理剂浓度和抑制性 。
（ ５ １ 为 确 保 钻 井 液 的 流变 性 能 的稳 定 ， 施 工期 间要 加 密 硅 酸盐 钻 井 液 ｐ Ｈ值 的测 点 ， 严格地控制 ｐ Ｈ值 在
作者简 介 ： 张路（ １ ９ ８ １ 一 ） ， 男（ 汉族 ） ， 北 京朝 阳人 ， Ｔ程师 ， 中国地质大学 （ 北京 ） 能源学院在职研究生 ， 研究方向 ： 油气井 工程。
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ｆ ｌ １ 合 理流 变性 的调整 是硅 酸盐 钻 井液 现场 维 护处
Ｎ Ｐ —ｌ 、 ５ ０ ０ ｋ ｇ Ｐ ＡＭＳ －９ ０ ０ 、 ５ ０ ０ ｋ ｇ Ｌ Ｖ —Ｃ ＭＣ、 ２ ５ ０ ０ ｋ ｇ抗
素之一 。实际的抑制能力不仅与硅酸盐浓度有关 ， 而
且也 受地 层 页岩 的化学 组成 及 性质 影 响 。钻进 过程 中
高温抗盐降失水剂 ｓ Ｈ ｃ 一２ 、 １ ０ ０ ｋ ｇ Ｈ Ｖ －Ｃ Ｍ Ｃ ， 往硅酸盐 溶 液 中加 入 Ｈ Ｖ —ｃ ＭＣ、 聚合 物包 被 剂 和其 它流 型 调节 剂 时 为 防止 鱼 眼 的发 生 ， 加 入 处理 剂 时要 缓 慢 。 所有
２ ％ ～３ ％ 超细碳 酸钙＋ １ ％ ～２ ％润 滑 剂 ＋１ ％ ～３ ％高 效 复合硅 酸 盐剂 。 新 型 硅酸盐 钻 井液 主处 理 剂主 要包 括 以下几 类 ：
然原材料为主料与 阳离子单体在高温高压下反应而得 的抗 高温抗盐降滤失剂 ， 是磺化酚醛树脂 的改性替代 产 品。它的主要优点是 ： 在高温高矿化度条件下 ， 保持 钻井液性能稳定 ， 有效地降低钻井液 的高温高压滤失 量； 有 利 于稳 定 井 壁 ， 抑 制 水 敏 性 泥 岩 的造 浆 ； 与硅 酸
层 岩 石表 面迅 速 形 成 致 密且 强 韧 的薄 膜 ， 能 阻 碍 滤 液
经１ ５ ０ ％高 温 连 续 热 滚 １ ６ ｈ ， 用 于 泥饼 封 堵 承 压 强 度 实验 ， 在０ ． ７ ＭＰ ａ 的压 力 下 ， 承压 ５ ａｉ ｒ ｎ 后， 钻 井 液侵 入
和 固相 颗 粒 的运 移 ， 有 利 于 支 撑 和保 护 井 壁 。与 硅 酸
ＫＣＩ ＋１ ％ Ｎａ ＯＨ＋２ ％ ＣＳ ＮＰ一 １ 。
合反 应制 成 的高效成膜 剂 ， 并 兼有保 护油 气层 的作
用 。它 的特 点 是 抗 盐 污 染 能力 强 ， 与其 它处 理 剂 的配
伍性好 ， 抗 温 性 好 可适 用 于 各 种 深 井 。其 作 用 机 理 是
依靠独特 的分子 间作用力 ， 可在地层孔 隙内表面和地