260超高温钻井液 1127

厚德、创新、优质、亲和——共赢
1、干热岩的概念
干热岩，又称增强型地热系统（EGS），是一种从低渗透率和低孔隙度的 岩层（干热岩）中提取热量从而获取大量热能的一种工程。 其普遍埋藏于距地表 3-10km的深处，其温度范围很广，在150-650℃之 间。 现阶段，干热岩地热资源是专指埋深较浅、温度较高、有开发经济价值的 热岩体。
Pyro-drill高温水基钻井液体系性能
钻井液性能 密度（kg/m3） FV（s/L,57℃） AV(mPa·s) PV (mPa·s) YP(Pa) GEL(Pa) ￠6/3 FLAPI(ml) FLHTHP(ml) pH Cl-(mg/l) Ca2+(mg/l) MBT（kg/m3） 老化以前 2.22 56 51 38 13 6.7/9.6 15/14 5 12 10.5 13000 120 21.39 201度老化16h后 2.22 53 48.5 28 20.5 12.5/18.2 26/39 3.6 15.6 8.5 13000 120 21.39
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3、国外超高温钻井液技术现状
1984 年，前苏联在科拉半岛钻成世界第一口超深井Gr-3井，井深 12260m，1991 年 第二次侧钻至 12869m，至今仍保持着世界最深井的记录，井底温度 215℃。
科拉半岛采用的低固相聚合物泥浆体系
秋明 cr-6 井，井深 7502m，7025m 时井温 205℃，采用抗高温高密度聚合物钻井 液体系。
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3、国外超高温钻井液技术现状
世界上钻井技术水平居前列的是美国、加拿大、英国和前苏联。这些国家 的钻井设备好，钻井技术整体水平较高。 1984 年，前苏联在科拉半岛钻成世界第一口超深井Gr-3井，井深 12260m， 1991 年第二次侧钻至 12869m，至今仍保持着世界最深井的记录，井底温度 215℃； 美国成功钻成多口9000m 以上的深井，罗杰斯 1 井，井深 9583m；已登1井， 井深9159m；瑟弗兰奇1-9#井，井深 9043m。美国索尔顿湖高温地热科学钻 探，井深 3200m，温度 353℃； 德国 KTB 科学深钻，井深 9101m，井温 280℃； 日本葛根田地热区WD-1A井，井深3729m处曾钻遇500℃超高温地层。
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国内外抗高温钻井液使用情况—国外
钻井液类型 钻井液体系 SIV钻井液体系 海泡石类 应用地区或公司 西德KTB-HB 井深/井底温度 233℃ 238℃ 5181m/260℃ 260℃ 177℃ 207℃ 232℃ 210℃ 207℃ 232℃ 220℃ 200℃ 海泡石钻井液体系 加利福利亚南部 皂石-海泡石聚合物钻井液 美国 低胶体钻井液体系 麦克巴公司 高固相抗絮凝聚合物钻井液体 系 抗钙聚合物钻井液体系 聚合物类 TSD和TSF聚合物钻井液体系 抗高温聚合物Polynox体系 低胶体PHPA钻井液 低石灰TSPD-LPC钻井液 高温石灰钻井液 西德 莫比尔湾 Baroid公司 特点 SIV是一种合成多层硅，结构 类似于天然的膨胀性微晶高 岭石，抗温370℃。 海泡石在高温下保持可逆的 胶体结构 对固相要求严格 磺化聚合物降滤失剂与纤维 素衍生物协同效应提高抗温 低分子和中分子聚合物形成 稳定剂 控制粘土含量 在石灰-钾-褐煤体系中加入 提高钙粒子溶解性的聚合物 解絮凝剂、抗高温降滤失剂 和稳定剂复合应用 适度控制高温粘土分散、调 整钻井液流变性 -
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4、国内超高温钻井液技术现状
国内井底温度大于200℃的深井、超深井如: 新疆油田在克拉玛依莫索湾背斜上所钻的莫深1井，设计井深达7380m，井底 温度超过200℃； 胜利油田完成的胜科1井，完钻井深7026m，测试井底温度超过235℃； 河南油田施工的泌深1井，完钻井深6005m，静止24h后实测井底温度236℃； 在松辽盆地徐家围子所钻的徐深22井，完钻井深5320m，井底温度213℃； 在松辽盆地所钻的长深5井，完钻井深5321m，井底温度超过200℃； 在南海莺琼地区所钻的崖城21-1-3井，井深4688m，井底温度206℃。 在西藏羊八井地热田地热井 ZK4001 井， 1500m 处放喷，井口温度达到 200℃； 在西藏羊八井地热田地热井ZK4002井，井深 2006.8m，井底温度 329.8℃， 保持目前国内钻探施工钻遇温度的最高记录。
配浆材料：海泡石、皂石、微晶高岭石等
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国内外抗高温钻井液使用情况—国内
钻井液类型 磺化钻井液 钻井液体系 SMC钻井液 SMC-FCLS混油钻井液 三磺泥浆 聚磺钻井液 Pyrodrill聚合物体系 油基泥浆体系 油基 合成基钻井液 有机硅氟聚合物钻井液 抗高温高密度海泡石钻井液 耐温耐盐共聚物钻井液 关基井 塔里木油田 南海莺琼崖城21-1-3井 南海莺琼地区 LD22-1-7井 南海莺琼地区 YC21-1-4井 辽河、胜利和大庆油田 应用地区或公司 井深/井底温度 180~200℃ 180℃ 7175m/180℃ 180~200℃ 4688m/206℃ 4568m/207℃ 5250/210℃ 180~230℃，现场 195℃ 180℃ 220℃
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国内外各公司高温钻井液组成情况
材料 KOH KCL Polydrill 抗高温降滤失聚合物 RSTF /SMC 高温降滤失剂 SOLTEX Desco 磺化单宁 XP-20K 改性含钾褐煤 RESINEX 有机树酯 PAC-LV 低粘聚阴离子纤维素 MC-VIS 生物聚合物 POLYDRILL 抗高温聚合物
3.5-5.5 厚德、创新、优质、亲和 ——共赢
国内外各公司高温钻井液组成情况 • Baroid
Polynox
聚合物包被剂：VSVA（乙烯酰胺-乙烯磺酸盐共 聚物） AKTA（抗高温流型调节剂） 高温降滤失剂：Lignox（丙烯酸-木质素共聚物） Baronex（聚阴离子纤维素） Carbonex（褐煤类非离子型处理剂） DexTrid（淀粉） 无机盐：Ca(OH)2
260℃超高温钻井液体系室内研究
——干热岩地热井钻井液体系研究
汇报人:王荐
湖北汉科新技术股份有限公司 二O一五年十一月
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ห้องสมุดไป่ตู้报内容
一、国内外干热岩超高温钻井液技术现状 二、超高温钻井液技术难点及胶体稳定技术 三、超高温钻井液处理剂优选及体系构建 四、超高温钻井液体系性能评价
崖城13-1-10DUREATHERM 高温水基钻井液
浓度（kg/m3） 1.5-3.2 26-28 3.5-5.5 10-15/15-20 5-10 1.0-3.0 15-30 5-18 2.5-3.5 1.5-2.5 性能 密度 g/cm³ FV sec/qt YP @ 49℃ lb/100ft2 10s/10m 切力 lb/100ft2 FL ml/30min. HTHP@ 176 ℃ ml/30min. MBT kg/m3 pH LGS % K+ mg/l 前期 1.19-1.21 43－50 18-21 4-5/8-9 4.1-4.5 8.5-8.0 HTHP@ 176 ℃ ml/30min. 2-4 10.0-10.5 1.8-2.0 15000-16000 后期 1.10-1.20 43-44 13-23 4/10-11 4.5-4.8 7.5-8.0 4.3-28 9.0-10.5 2.0-3.0 15000-12000
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2、干热岩开发对钻井液要求
(1) 不需高密度钻井液控制井喷； (2) 井温高,要求使用150℃-260℃能保持钻井液性能稳定的处理剂； (3) 禁止使用含重金属的制剂,以便于保护环境； (4) 以膨润土微细固相颗粒为主体的钻井液,要保持低固相含量； (5) 必须配备固相控制设备。
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国内外各公司高温钻井液组成情况
• Milpark
Pyro-Drill 聚合物包被剂：COP-1（AMPS/AM共聚物） COP-1（AMPS/AAM共聚物） 高温降滤失剂：SSMA（磺化苯乙烯—马来酸酐共 聚物） Chemral-x（改性褐煤） Filtrex（褐煤树脂） 无机盐：Ca(OH)2
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4、国内超高温钻井液技术现状
（1）高温地热钻井－分散性抗高温钻井液体系 西藏羊八(ZK4002地热井)采用的是分散性抗高温钻井液体系。该体系由北京探矿工程 研究所研究设计，体系基本配方为 :5%膨润土 +3%地热 93 ，其中地热93 是由褐煤与有机 高分子亲水物质复配而成，具有良好的高温降失水效果和稀释效果，综合性能良好。该体 系在高温高压条件下性能稳定，完成ZK4002井施工，井底温度329.8℃。 （2）石油深井—聚磺钻井液体系 目前国内石油系统施工的高温深井多采用聚磺钻井液体系。聚磺泥浆的基本组成为: 膨润土+高分子聚合物+磺化酚醛树脂(或同类产品)+褐煤类产品+纤维素(或淀粉等)。聚 磺钻井液体系也在深孔钻探得到发展。 1）泌深1井，钻进深度6005m，井底温度达到241℃，采用的钻井液体系为:4%膨润 土+1.2%抗高温降滤失剂RCS-18+3%改性树脂类处理剂CQ－11 +3%改性褐煤沥青类树 脂CQ－22+3%HTP－1+2%HTP－2 +3%耐高温防塌降滤失剂KP－8 +1%SF－26 +3% 白油+重晶石（密度为1.2 g/cm3)。 2）胜科1井，完钻井深为7026m，井底温度为235℃。主要采用国外抗高温钻井液材 料，研制了超高温水基钻井液体系，其主要处理剂包括:Driscal D抗高温聚合物降滤失剂、 Desco单宁基产品及磺化沥青Soltex。
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国内外各公司高温钻井液组成情况 都具有相似的组成，即 抗高温聚合物 高温降滤失剂 无机盐
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国内外各公司高温钻井液组成情况 • M-I
Durathem System
聚合物包被剂：PHPA EMI-164 高温降滤失剂：Desco（磺化单宁） Resinex（褐煤树脂） Polypac（聚阴离子纤维素） Spersene（铁铬木质素磺酸盐） 无机盐：Ca(OH)2
石灰钻井液
抗高温钙处理钻井 高温石膏钻井液 液 无固相改性硅酸盐/磺化高聚物-共聚物体系 分散性褐煤-聚合物钻井液 抗高温水基钻井液EHT 水基高温泥浆G-500S体系
德国KTB 280℃ 密西西比海域 7178m/（212.8℃） （Chcvom） 埃克森公司 日本三岛井 215.5℃ 6300m/225℃
秋明超深井采用的高密度聚合物泥浆体系
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3、国外超高温钻井液技术现状
德国 KTB 科学钻探，井深 9101m，井温 280℃
D-H/HOE/Pyrodrill 钻井液体系
美国
1985 年在索尔顿 S2-14 孔，以研究高温地热为中心的科学钻探孔，井深3220m，地温 353℃；1988 年巴耶斯井 1762m，井底温度 295℃。美国高温井钻进所采用的钻井液主要有： 1）聚磺钻井液体系，如由 Magcobar 公司提供的抗高温 DURATHERM 水基 钻井液体系，主要材料为粘土、PAC、XP-20（改性褐煤）、Resiner（特殊树脂）， pH 为 10.5-11.5。 2）海泡石聚合物钻井液：将粘土换成海泡石土，抗温能力明显提高。 3）分散性褐煤—聚合物钻井液体系：由 Chevorn 服务公司研制，采用该体 系在密西西比海域，成功钻进7178.04m，井底温度 212.8℃（Cook J.M.，1993）。
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国内外各公司高温钻井液组成情况
milpark公司的PYRO-DRILL体系
Pyro-drill高温水基钻井液体系基本配方
材料加量 Density water Bontenite Barite Caustic soda Milgel Miltemp Chermtrol-x Pyrotrol Kermseal Polydrill 材料加量 密度g/cm3) 水（%） 膨润土（kg/m3） 重晶石(kg/m3) 烧碱（kg/m3） （kg/m3） （kg/m3） （kg/m3） （kg/m3） （kg/m3） （kg/m3） 数据 1.80 71.4 24.68 992.8 2～3 17-43 2.4～8.6 8～17 0.71～5.7 0.71～17 11～17