浅谈一种新型无固相钻井液

浅谈一种新型无固相钻井液
摘要：无固相钻井液不含固相物质，主要成分为高分子聚合物，其综合流变性能、防塌护壁、降滤失性能均优于普通钻井液，是钻井液的发展方向，新型无固相钻井液是优质处理剂的复配产品，具有推广价值。

关键词：无固相流变性能钻井液
随着科技的飞速发展，地质勘探、工程勘察行业对钻井液的要求越来越高，新型钻井液的研究日益被重视。

好的钻井液应具备防漏、防塌、减阻、携带能力强等特点。

近年来兴起的小口径金刚石绳索取心钻井技术要求必须使用无固相钻井液，它不但可防塌、防漏，更能防止钻杆内壁结泥皮和降低压损。

1、钻井液的作用机理和研制
1.1 作用机理探讨
SWG的有效成分防塌剂、降滤失剂、稀释剂都是有机高分子物质，其性能是由有机高分子的分子结构决定的。

ST-1防塌剂是采用反相乳液聚合法制得的一种部分水解的聚丙烯酰胺油包水型高分子胶乳，其主要成分为聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺以微颗粒的形式分散在饱和烷烃的介质中，它是以C-C链为骨架，在碳链上按一定规律重复分布着酰胺基与羧钠的柔软性很大的链状高分子聚合物。

分子量为600～800万，水解度为20%～30%。

整个长链由一种或两种链节交替组成。

每个链节中的原子或原子团也是链状分布的，故线性好、柔软性大，可弯曲和扭转，每个链节为一个作用基团。

以上特点使整个分子链具有很强的变形能力和架桥能力。

以上物质通过助剂与添加剂复配后，使得各自的功能更加突出，充分体现出低密度、低粘度、低滤失、护壁功能强、润滑性能好的优点。

泥浆的比重是影响钻速的较大因素。

无固相泥浆SWG比重很低，仅为1.010～1.005g/cm3，所以可有效保持较高钻速；选择性絮凝作用.钻井液中长链型高分子化合物具有众多的能溶于水的强吸附基团，其分子链有强的旋转作用，使随钻进时进入钻井液的井壁固体颗粒聚集在一起而产生沉降，从而保持了无固相泥浆的清洁；降失水作用。

SWG中众多的水化基团，特别是-OCH2COO-，可使粘粒周围（特别是表面）吸附溶剂化水膜增厚，电位大大提高，粘粒间静电斥力也增大，提高了粘粒（特别是聚结趋势大的细粘粒）的聚结稳定性，并使钻井液中自由水减少，于是形成的泥饼薄而致密，故滤失量下降；护壁、防塌性能。

钻井液在井底温度作用下，通过分裂蒸发，颗粒相互聚结，在液固界面上具一定的吸附作用，在井壁上形成具有一定强度的膜；润滑作用。

钻井液中ST-1、降滤失剂等都具有一定润滑性，可在摩擦面上形成一层与介质性质不同的薄膜，这层薄层叫边界膜，它具有良好的润滑性和一定的强度，大大降低钻具、岩屑之间的磨擦阻力，同时减少自由水向井壁的渗滤。

1.2 实验过程
无固相钻井液的研究实质是处理剂的研究，优质的处理剂会使无固相钻井液具有优良的性能。

（1）ST-1防塌剂、降滤失剂与稀释剂之间比例的选择。

ST-1防塌剂、降滤失剂与稀释剂之间适当的比例是SWG具有优异性能的重要因素，经正交试验确定，当ST-1防塌剂、降滤失剂与稀释剂之间的比例为7：10：25时，复配液性能为最佳。

（2）助剂的选择。

多种助剂将使ST-1、降滤失剂、稀释剂有机地结合在一起，从而使性能得到充分的发挥。

2、室内SWG复配钻井液性能
2.1 一般流变性能试验
通过试验（表1）可以看出，SWG具有良好的降失水功能。

综合流变性能随SWG的增加得到改善。

2.2 防塌浸泡试验
取辽宁省昌图县古榆树勘探区红色泥岩制成（∮11×18mm），人工岩心，标为1、2号试验样，放入不同浓度无固相泥浆SWG中做浸泡试验，试验证明SWG 具有优良的防塌护壁功能，试验情况和垮塌时间如表2。

2.3 润滑试验
从（表1）润滑系数可以看出，SWG润滑减阻性能明显。

2.4 抗干扰试验
主要检测SWG的抗盐能力。

（表3）看出SWG具有较强的抗干扰能力，这将大大降低实际工作中的泥浆成本。

3、结语
无因相钻井液处理剂SWG采用高分子聚合物与无机盐类复合制成；该钻井液与低固相钻井液相比，无固相含量，钻井速度高，防塌、防渗、润滑性能好；高分子聚合物易于溶解，无毒无害，不污染环境，操作方便；密度低、无固相、综合流变性能好，特别适用于绳索取芯钻进；抗干扰能力强，适用性广，性能价格比较好，易于推广。