抗高温钻井液

铬-磺甲基褐煤。既是抗高温 稀释剂又是降失水剂，抗钙能 力比NaC强，抗盐不超过3% 。盐、钙侵污都将降低它的使 用温度和对泥浆中土相含量的 要求。与铁铬盐配合使用，可 大大提高抗盐抗钙能力。
四、抗高温钻井液处理剂
表活剂
非离子型表面活性剂（如SP80、OP10）能降低泥浆的高温失水量 ；烷基芳基磺酸盐等可以降低泥饼摩擦系数，防止粘卡；在盐水泥浆 中使用AS可以稳定泥浆的PH值以及使泥浆混油良好等。
3)钻井液中黏土颗粒的
高温钝化
实验发现，黏土悬浮体经高温作用后，黏土粒子表面活性降 低，这就是黏土粒子表面高温钝化。高温钝化后钻井液的分 散度、黏度增加的同时，动切力和静切力却增加不多，有时 甚至下降，这个现象在悬浮体中黏土含量较低时普遍存在。
三、抗高温钻井液理论
高温对处理剂的作用
(1)降解。高温降解是有机高分子化合物因高温而产生分子链断裂的现象。对于钻井液处理
⑥固控设备选择及使用、维护要点。
⑦环保要求及措施。
五、抗高温钻井液体系

设计要求
热稳定性好。在井底最 高温度下至少经历24h后 性能保持良好，起下钻 长时间静止后性能变化 幅度不大。
分层段所选用的泥浆相 互转化方便。 对所钻储层损害程度低， 室内试验渗透率恢复值 大于60％，中途或完井 测试结果表皮系数或堵 塞程度低。
一、抗高温钻井液简介
反映在钻井液上有如下问题:
①高温高密度钻井液的流变性控制问题:在重晶石加重 的高密度钻井液中，高含量的重晶石导致高摩擦压 降，高密度带来高固相，而高温降低钻井液的黏土 容限，导致重晶石的静态和动态的沉降，危及井的 安全。高固相含量引起钻井液黏度、切力过高变稠 ，同时产生加重剂沉降问题。深井施工中经常因钻
三、抗高温钻井液理论
高温对黏土的作用
1)黏土的高温分散作用
通过实验得知，钻井液中黏土的高温分散本质上是水化分散，而高 温只是激化了这种作用而已。高温分散作用使钻井液中黏土粒子浓 度增加，因此，对钻井液的流变性有很大的影响，而且这种影响是 不可逆的和不可恢复的。
2)黏土的高温聚结作用
黏土粒子高温聚结对钻井液性能的影响很明显，主要是因为高温 聚结使钻井液中的颗粒数目减少，粒径增大，从而增大了滤饼的 渗透率，使滤饼质量降低，增加钻井液滤失量。
四、抗高温钻井液处理剂
降滤失剂
01 02 抗盐土
降粘剂
03 04
表活剂
抗高温处理剂的作用，首先，是有 效的控制高温对粘土的各种作用并把他 们的影响减小到最低限度，以保证泥浆 的热稳定性，使泥浆中的粘土在任何温 度条件下都处于处理剂的保护下，保证 泥浆具有适应井下任一井段工程及地质 要求的良好性能。其次，是有意识的利 用高温对处理剂的交联反应来提高泥浆 的热稳定性。因此合理的选择处理剂及 其复配，认清其使用条件以充分发挥它 的效能，是建立和使用深井泥浆体系的 关键。
五、抗高温钻井液体系
3.根据地层特点与潜在的井下复杂情况选择处理剂
例如所钻深部地层中存在层理、裂缝发育并以伊利石等不易水化膨胀粘土矿物为主 的坍塌泥页岩时，则在泥浆配方中必须加入l％一3％沥青类的封堵剂，沥青的软化点必 须高于井温，而且高温高压降滤失剂的加量亦相应增加。如塌层以伊蒙混层为主，则泥 浆中还需加人NaCl或KCl或低分子量阳离子聚合物或低分子量两性离子聚合物等抑制剂
依据所钻井深部裸眼井段最高地层压力系数，按下述数值附加，达到既 不喷又不漏，并能保持井壁稳定。油层、水层、异常压力泥页岩附加值 0.05~0.10，气层附加值0.10~0.25。如果钻遇存在构造应力的泥页岩层，则泥 浆密度根据构造应力与孔隙压力大小来附加。
2 泥浆滤失量
(2)粘度随着温度升 高而增大。通常为聚 结性强、粘土含量高 的钻井液，结构粘度 很强（包括“卡片房 子”结构和“聚合物 －粘土粒子”的空间 网架结构），大大超 过了塑性粘度对钻井 液粘度的贡献。
(3)粘度随温度的升高 先降低再增大。各类水 基钻井液在较宽的温度 范围内（常温－高温） 普遍表现为这种趋势。 研究表明，这种因温度 而变化的性质有可能是 可逆的。因此，它能较 好地反应钻井液从井口 －井底－井口循环过程 中性能的实际变化情况 。
三、抗高温钻井液理论
高温对性能的影响
升温使钻井液的造壁性能变坏，即泥饼变厚，渗透性变大，滤失量增 高。高温对钻井液的流变性的影响比较复杂。大概可分为以下三种情况。
(1)粘度随着温度的 升高而降低。通常抗 温能力较强、粘土含 量较低的分散钻井液 体系表现出这种趋势 。这种钻井液体系流 变性的构成中，非结 构粘度所占的比重大 于结构粘度。
四、抗高温钻井液处理剂
降滤失剂
CMC的抗温能 力并不高，但 是CMC的抗盐 能力很强，在 使用盐水、饱 和盐水泥浆时 仍是广泛使用 的处理剂。 SMP1/SMP2。 属于特种树脂 的抗高温处理 剂。试验中抗 温能力曾达到 250℃。 水解聚丙烯腈 及其衍生物。 其抗钙、抗盐 能力较差，目 前正在研究改 性以制成抗盐 、抗钙、抗高 温的衍生物。
一、抗高温钻井液简介
问题
深井钻井中的主要问题
③钻井、完井过程中 的储层保护效果仍不 是很好。
④环境保护问题。
②井漏、井斜等井 下复杂情况仍是制 约钻井速度的瓶颈。
①深井钻井周期长、 机械钻速低、成本 高，在高温、高压 及酸性气体的影响 下，MWD/LWD工 具无用武之地，地 下情况的反馈也主 要靠钻井液。
。若钻遇渗透性好，已发生漏失的低压砂岩层，则泥浆中可增加单向应力封闭剂或超细
碳酸钙粉。
4.根据井别及地层压力来选择处理剂
例如探井不能用有荧光防卡剂。定向斜井与重泥浆需选用抗高温润滑剂。
五、抗高温钻井液体系
5. 根据环保要求选择处理剂
例如对环保有严格要求的地区不能使用有害的处理剂，例如红矾和含铬的处理剂。
SMC 简称磺化 褐煤，又 称为磺甲 基腐殖酸 。
四、抗高温钻井液处理剂
降粘剂
铁铬盐。130℃左右开始降 解，使用Na2Cr2O7或 K2Cr2O7可将抗温能力提高 到180℃。可用于淡水、盐 水、饱和盐水，与铬腐殖 酸或SMC配合使用效果大 为提高。
铬-磺甲基单宁（SMT）。黑 褐色晶性粉末，易溶于水。 抗钙能力可达1000ppm以上。 抗盐能力不超过1%。高温条 件下稀释效果显著下降，但 在饱和盐水中仍有一定的稀 释能力。
剂，高温降解包括高分子主链断裂，亲水基团与主链联结链的断裂2个方面，前者使处 理剂分子量降低，部分或全部失去高分子性质，从而导致处理剂部分或全部失效，后者 降低处理剂亲水性或吸附能力，从而使处理剂抗盐抗钙能力和效能降低，以致丧失其作 用。
(2)交联。一般的有机高分子处理剂(特别是天然高分子)都能发生高温交联，高温交联可能
油基钻井液是一种以油为外向（分散介质）、水为内向（分散质）的乳状 液。常用沥青、有机酸、碱、添加剂及柴油混配而成，并采用调节其酸、 碱皂及柴油浓度的方法，维护所需黏度及胶凝性能。其含水量不超过5%（ 有的已扩大到10%以内） 油包水型钻井液是一种以油为外向（分散介质）、水为内向（分散质） 的乳状液。常用脂肪酸和胺的衍生物、高分子量皂类等乳化剂及水含量 来控制流变性及电稳定性。其含水量可高达50%以上。
一、抗高温钻井液简介
②需要提高机械钻速的抗高温钻井液体系，需 要降低钻井液的固相含量，提高钻井液及泥饼 的润滑性; ③需要环境保护性能好的高性能钻井液。 ④钻井液中处理剂种类多、用量大，维护困难 ，处理剂的抗高温性能、耐盐性、抗污染能力 都需要提高
二、抗高温钻井液类型
水基
抗高温淡水钻井液体系主要对付井底温度在140℃以上、易吸水膨胀分 散的地层，以防塌、防缩、防漏为主要工作。其技术要点要求钻井液强 抑制、有效封堵与造壁、优良流变性，大都采用聚磺水基钻井液体系， 如KPAM-聚磺体系、两性聚磺体系、阳离子聚磺体系、聚磺非渗透钻井液 等。
五、抗高温钻井液体系

设计内容
压下的滤失量、泥饼、流变性能、润滑性能以及静止老化后性能变化幅度、 抗温、盐膏的能力。
①分井段的泥浆类型、配方、性能(除一般常规性能外)应增加膨润土含量、高温高
②泥浆转化、处理与维护方法。
③泥浆处理剂消耗量与成本。
④井下复杂情况提示与处理方法。 ⑤处理剂及泥浆量的储备。
五、抗高温钻井液体系
五、抗高温钻井液体系
设计依据
①根据深部裸眼井段地层的压力 系数、破裂压力、构造应力和工 ②根据深部地层的岩性、组构、矿 物组分和理化性能以及所钻井的井 身结构、当地环保要求、已钻井过 程所遇到的各种井下复杂情况和井 的类别来选择泥浆类型。
程地质的要求来确定泥浆密度。
③根据完井方式、深部储层的矿物组 分、各种矿物含量分布情况，孔隙度 、渗透率、孔隙结构、孔喉直径、储 层水敏、酸敏、速敏的系列流体试验 结果和已钻井储层损害情况等资料来 确定钻开储层的泥浆类型与配方。
产生2个结果。一是高分子交联过度，形成三维的空间网状结构，成为体型高聚物，则 处理剂失去水溶性，整个体系成为冻胶，处理剂完全失效;二是处理剂交联适当，增大 分子量，抵消了降解的破坏作用，从而保持以至增大处理剂的效能。另外，2种处理剂 适当交联可使其亲水能力和吸附能力互为补充，其结果相当于处理剂进一步改性增效。
符合所钻地区环保要求。 成本合理、可行。
④
如用于可溶性盐类地层 钻进，所选用的泥浆必 须具备耐膏盐的特性。
能有效防止所钻地层的喷、 漏、卡、塌．减少井下复杂 情况与事故。 配方利于钻来自百度文库井机械钻速的提高。
五、抗高温钻井液体系
配方的选择
为了使深井泥浆在高温高压下能满足深井钻井的需要。在确定泥浆配方时必须考
内容提要
一
抗高温钻井液类型 二 三 抗高温钻井液处理剂 四 五 抗高温钻井液发展方向 六 抗高温钻井液案例 抗高温钻井液理论 抗高温钻井液简介
一、抗高温钻井液简介
概念
抗高温淡水钻井液体系主要对付井底温度在140℃以上、易吸水膨
胀分散的地层，以防塌、防缩、防漏为主要工作。
用途
钻向超深井、复杂井等，在钻井过程中既要做到安全、快速、科学 钻进，又要最大限度地保护好油气层。
油基
油包水基
合成基
合成基钻井液是以人工合成的有机物为连续相、盐水为分散相，再配合乳 化剂、降滤失剂、流型改进剂等，与油基钻井液不同的是将柴油或矿物油 换成可以生物降解又无毒的改性植物油类。目前已开发并在现场应用见到 效果的有酯基钻井液、醚基钻井液和聚α-烯烃基钻井液三大类，近期又研 发出第二代合成基钻井液，主要成分是LAO´s（直链α-烯烃）、LP´s（直 链α-石蜡）、LP´s（内α-烯烃）、气制油等。
井液流动困难、循环阻力大、激动压力高而发生井
漏、钻井液失稳、固化、高温胶凝等复杂情况。采 用稀释剂减稠进一步恶化加重剂沉降，采用结构稳 定剂提高切力以悬浮加重剂会导致流变性变差。经
常陷入“加重-增稠-降黏-加重剂沉降-密度下降-再次
加重”的恶性循环，高密度钻井液流变性与沉降稳 定性控制已成为深井钻井的关键技术。
虑下述问题：
1.处理剂降解温度及组配成泥浆后的抗温能力
各种处理剂复配后常可以增效。因此组成配方时，不仅考虑单个处理剂的抗温能力 ，还必须对各种处理剂进行优选优配，以求获得此种泥浆的最高抗温能力与最佳的性能 。
2.处理剂抗盐膏能力必须与泥浆含盐量、钙离子含量相匹配
例如单宁碱液不抗盐不能用于盐水泥浆；水解聚丙烯睛不抗氯化钙，不能用于高含钙 泥浆；但多种处理剂相匹配，却提高泥浆的抗盐、钙能力。
④根据完钻井深、地温梯度、泥浆 类型、工程要求来选择处理剂。并 按照钻井用水矿化度及已钻井泥浆 使用情况，通过室内试验确定泥浆 配方及分层段各类泥浆转化方法。
⑤根据井身结构、钻井参数(泵量 、泵压)、钻头类型、地温梯度、 地层特点、泥浆密度等来确定泥 浆性能。
⑥根据地层特点、泵量、泥浆性 能与成本来选用固控设备。进行 泥浆设计时还必须考虑环保的要 求。
6.对储层损害程度选择处理剂
确定钻井深部油气层钻井液或完井液配方时，不仅考虑泥浆在高温、高压下具有良 好性能，还必须确保在高温高压下对油气层损害程度为最低。
7.根据温度、含盐量等选择处理剂
泥浆处理剂加量往往随温度、含盐量及泥浆中粘土、总固相含量的增高而增大。
五、抗高温钻井液体系
性能的范围
1 密度