超深井钻井液高温稳定机理与应用研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:pptcwu
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针对当前我国超深井高温钻井液技术存在的突出问题,本文结合目前国家“863”课题“超深井高温高压条件下新型钻井液技术研究”有关专题的部分研究内容,在较深入探讨超深井高温水基钻井液作用机理的基础上,新开发出抗240℃高温、抗盐聚合物降滤失剂(HTP-1)与降粘剂(HTP-2),并在国内目前井底温度最高的科探井中成功地进行了现场应用试验。 本文在超深井高温水基钻井液主要特点分析的基础上,通过实验考察老化温度、pH值及膨润土含量对膨润土基浆主要性能的影响,探讨了水基钻井液高温作用机理。 根据水基钻井液抗高温抗盐聚合物处理剂分子结构特点与要求,利用高分子结构设计基本原理,研发出抗高温(240℃以上)抗盐聚合物降滤失剂(HTP-1)和降粘剂(HTP-2);通过红外光谱分析和“粘度法”表征了两者的分子结构特征;借助热重分析、紫外一可见光光度法以及水溶液特性粘度测试等手段,证明了新研制的两种处理剂的抗高温、抗盐钙能力强,优于目前国内外代表性同类产品。通过吸附量测试、粒径分布测试、胶体稳定性测试,以及滤饼渗透率和可压缩性测试等实验分析表明,高温聚合物降滤失剂HTP-1在粘土颗粒上的吸附牢固,能明显改善钻井液中颗粒级配、胶体稳定性以及泥饼质量。X-射线衍射、(电位以及粒径测试等实验结果表明:高温聚合物降粘剂HTP-2在较宽的pH值范围内降粘效果好且稳定;HTP-2通过吸附在粘土颗粒表面,改变其ζ电位及粒径,进而实现降低粘度、切力及稳定体系的目的;HTP-2使蒙脱石的晶层间距减小,HTP-2主要吸附在粘土颗粒边面。 以本文研制的高温抗盐聚合物降滤失剂和降粘剂为关键高温处理剂,进一步优化研制出一套超深井高温水基钻井液体系配方。该体系具有较好的抗温和耐温性能(抗250℃,并在240℃下能保持较长时间稳定)、较好的抗钙抗盐能力和加重性能.(2.4.g/cm<3>),以及较好的抑制性、润滑性和抗劣土污染能力等。 最后,成功地进行了两种高温抗盐聚合物处理剂(HTP-1、HTP-2)的工业化中试生产,在胜科1超深井高温(约235℃~240℃,1.72g/cm<3>)井段的现场应用试验中取得较好效果,能取代国外抗高温聚合物。
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