申文琦，尹　達(dá)，王志龍，李　磊，羅　躍，梁紅軍

(1.長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023；2.塔里木油田公司，新疆 庫(kù)爾勒 841000)

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有機(jī)鹽鉆井液沉降穩(wěn)定性研究

申文琦1，尹達(dá)2，王志龍1，李磊2，羅躍1，梁紅軍2

(1.長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 荊州 434023；2.塔里木油田公司，新疆 庫(kù)爾勒 841000)

摘要：為研究鹽水侵污和溫度對(duì)有機(jī)鹽鉆井液沉降穩(wěn)定性的影響，室內(nèi)測(cè)試了不同加量飽和鹽水侵污后的有機(jī)鹽鉆井液分別在20 ℃、120 ℃、150 ℃下的沉降穩(wěn)定性。結(jié)果表明：有機(jī)鹽鉆井液在20 ℃和120 ℃時(shí)的沉降穩(wěn)定性較好，150 ℃時(shí)的沉降穩(wěn)定性較差；飽和鹽水加量和溫度對(duì)有機(jī)鹽鉆井液沉降穩(wěn)定性均有顯著性的影響。

關(guān)鍵詞：鉆井液；沉降穩(wěn)定性；高溫；鹽水侵污

鉆井液沉降是指鉆井液中高密度固相或加重劑下沉而引起的鉆井液密度變化[1]。在深井鉆井中，為了平衡較高的地層壓力，通常需要在鉆井液中加入加重材料，加重材料在重力的作用下容易發(fā)生沉降，并引發(fā)井下漏失、卡鉆等復(fù)雜情況[2]。同時(shí)，鉆井液作為一種分散體系受溫度影響較大，井下的高溫環(huán)境必然導(dǎo)致鉆井液黏度、切力的變化，并影響鉆井液的沉降穩(wěn)定性。因此，鉆井液在高溫條件下的沉降穩(wěn)定性是鉆井液研究必須解決的一個(gè)問(wèn)題。目前主要關(guān)注的是加重劑的靜態(tài)沉降，因此，對(duì)鉆井液沉降性能的評(píng)價(jià)一般在靜態(tài)條件下進(jìn)行[3]。作者考察了鹽水侵污及溫度對(duì)有機(jī)鹽鉆井液沉降穩(wěn)定性的影響。

1實(shí)驗(yàn)

1.1材料、試劑與儀器

有機(jī)鹽鉆井液，取自克深6井，井深為5 170m，現(xiàn)場(chǎng)配方為：膨潤(rùn)土(1.0%～2.5%)+燒堿(0.1%～0.3%)+抗鹽提切劑(2%～4%)+大分子聚合物(0.4%～0.6%)+抗鹽降濾失劑BZ-Redu(1%～3%)+抑制防塌劑BZ-YFT(3%～5%)+抑制潤(rùn)滑劑BZ-YRH(2%～4%)+復(fù)合有機(jī)鹽Ⅰ型BZ-WYJ1(20%～40%)+加重劑。

JJ-1型增力電動(dòng)攪拌器；電熱恒溫干燥箱；密度計(jì)；不銹鋼沉降罐(內(nèi)徑6.35cm，外徑7.60cm，內(nèi)空凈高35cm，高度39cm，容積1 107mL)。

1.2方法

靜態(tài)沉降測(cè)試是評(píng)價(jià)鉆井液在井筒內(nèi)靜態(tài)條件下沉降趨勢(shì)的方法[4]。利用自制的高溫沉降實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)試沉降穩(wěn)定性。測(cè)試方法為：將1L鉆井液攪拌均勻后置于沉降罐中，并置于恒溫箱內(nèi)，控制箱內(nèi)溫度分別為20 ℃、120 ℃、150 ℃，放置24h后取出并冷卻至室溫。用注射器或移液管移除上清液，棄掉上部泥漿1.5cm，測(cè)量上部鉆井液密度(ρtop)，記錄沉降罐液面高度；除去沉降罐中鉆井液10cm，再次測(cè)量鉆井液密度(ρbottom)，兩者之差即為鉆井液的密度差(ρ差)。靜態(tài)沉降因子(SF)按下式計(jì)算：

當(dāng)SF=0.5時(shí)，說(shuō)明沉降穩(wěn)定性良好；當(dāng)SF>0.52時(shí)，說(shuō)明沉降穩(wěn)定性較差[5]。

2結(jié)果與討論

2.1有機(jī)鹽鉆井液的沉降穩(wěn)定性

室內(nèi)以有機(jī)鹽鉆井液為基礎(chǔ)加入不同量的飽和鹽水，充分?jǐn)嚢韬蠓謩e在20 ℃、120 ℃、150 ℃下測(cè)試其沉降穩(wěn)定性，結(jié)果見(jiàn)表1。

表1有機(jī)鹽鉆井液的沉降穩(wěn)定性

Fig.1　Sedimentation stability of organic salt drilling fluid

由表1可知，高溫條件下的沉降實(shí)驗(yàn)的析水量對(duì)密度差的測(cè)試結(jié)果有影響，因此析水量也間接反映了沉降穩(wěn)定性的好壞。在同一溫度下，隨著飽和鹽水加量的增加，密度差逐漸增大，有機(jī)鹽鉆井液表面析水量逐漸增多，即沉降穩(wěn)定性越來(lái)越差。在飽和鹽水加量相同的情況下，隨著溫度的升高，密度差隨之增大，有機(jī)鹽鉆井液表面析水量也越來(lái)越多，即沉降穩(wěn)定性越來(lái)越差。

靜態(tài)沉降因子也可以反映沉降穩(wěn)定性的變化。有機(jī)鹽鉆井液在20 ℃、120 ℃下，SF=0.5，說(shuō)明有機(jī)鹽鉆井液的沉降穩(wěn)定性較好；在150 ℃下，SF=0.52，說(shuō)明有機(jī)鹽鉆井液的沉降穩(wěn)定性較差，受溫度影響較大。在溫度相同時(shí)，隨著飽和鹽水加量的增加，SF增大，說(shuō)明鹽水侵污會(huì)導(dǎo)致有機(jī)鹽鉆井液的沉降穩(wěn)定性變差。在飽和鹽水加量相同時(shí)，隨著溫度的升高，SF增大，說(shuō)明高溫會(huì)影響有機(jī)鹽鉆井液的沉降穩(wěn)定性。

2.2顯著性分析

為了更好地分析有機(jī)鹽鉆井液靜態(tài)條件下的沉降穩(wěn)定性，利用多因素方差分析法對(duì)飽和鹽水加量及溫度對(duì)有機(jī)鹽鉆井液沉降穩(wěn)定性影響的顯著性進(jìn)行分析。首先提出零假設(shè)(H0)：控制變量(飽和鹽水加量和溫度)和它們的交互作用對(duì)觀測(cè)變量(沉降因子SF)沒(méi)有產(chǎn)生顯著性影響。采用F統(tǒng)計(jì)量，選擇主效應(yīng)模型，利用SPSS軟件計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表2。

由表2可看出，溫度與飽和鹽水加量的顯著性都小于0.05，因此，溫度和飽和鹽水加量對(duì)有機(jī)鹽鉆井液體系的沉降穩(wěn)定性都有顯著性的影響，兩者影響能力相當(dāng)。

3結(jié)論

測(cè)試不同加量飽和鹽水侵污后的有機(jī)鹽鉆井液分別在20 ℃、120 ℃、150 ℃下的沉降穩(wěn)定性，研究鹽水侵污和溫度對(duì)有機(jī)鹽鉆井液沉降穩(wěn)定性的影響。結(jié)果表明：有機(jī)鹽鉆井液在20 ℃、120 ℃下，SF=0.5，表明體系的沉降穩(wěn)定性較好；在150 ℃下，SF=0.52，表明有機(jī)鹽鉆井液的沉降穩(wěn)定性較差，受溫度的影響較大。在相同溫度下，隨著飽和鹽水加量的增加，有機(jī)鹽鉆井液的密度差變大，SF增大，沉降穩(wěn)定性變差，表明鹽水侵污會(huì)導(dǎo)致鉆井液的沉降穩(wěn)定性變差。在飽和鹽水加量相同時(shí)，隨著溫度的升高，有機(jī)鹽鉆井液的密度差變大，SF增大，有機(jī)鹽鉆井液的沉降穩(wěn)定性變差，表明溫度會(huì)影響有機(jī)鹽鉆井液的沉降穩(wěn)定性。顯著性分析表明，溫度和飽和鹽水加量對(duì)有機(jī)鹽鉆井液體系的沉降穩(wěn)定性都有顯著性的影響，兩者影響能力相當(dāng)。

表2顯著性分析

Tab.2　Significance analysis

注：因變量為沉降因子；顯著性水平設(shè)為默認(rèn)值0.05。

參考文獻(xiàn)：

[1]張彪.一種鉆井液的沉降穩(wěn)定性的測(cè)試方法：CN 103048218A[P].2013-04-17.

[2]王建，彭芳芳，徐同臺(tái),等.鉆井液沉降穩(wěn)定性測(cè)試與預(yù)測(cè)方法研究進(jìn)展[J].鉆井液與完井液，2012,29(5):79-63.

[3]萬(wàn)秀梅,王平全,常元,等.高溫高密度近飽和鹽水鉆井液室內(nèi)研究[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,12(2):86-88.

[4]王中華.國(guó)內(nèi)外鉆井液技術(shù)進(jìn)展及對(duì)鉆井液的有關(guān)認(rèn)識(shí)[J].中外能源,2011,16(1):48-60.

[5]鄢捷年.鉆井液工藝學(xué)[M].東營(yíng):中國(guó)石油大學(xué)出版社,2001:423-424.

Sedimentation Stability of Organic Salt Drilling Fluid

SHEN Wen-qi1,YIN Da2,WANG Zhi-long1,LI Lei2,LUO Yue1,LIANG Hong-jun2

(1.CollegeofChemistryandEnvironmentalEngineering,YangtzeUniversity,Jingzhou434023,China;2.WorkingStationforTarimOilfield,Kuele841000,China)

Abstract：In order to study the effects of salt water communication and temperature on sedimentation stability of organic salt drilling fluid,the sedimentation stability of organic salt drilling fluid for different dosage of saturated salt water and temperature of 20 ℃,120 ℃ and 150 ℃ was studied respectively.Results showed that,the sedimentation stability of organic salt drilling fluid was good at 20 ℃ and 120 ℃,whilst the sedimentation stability was poor at 150 ℃.And the dosage of saturated salt water and temperature had significant effect on sedimentation stability of organic salt drilling fluid.

Keywords：drilling fluid;sedimentation stability;high temperature;salt water communication

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)資助項(xiàng)目(2011ZX05046)

收稿日期：2016-03-15

作者簡(jiǎn)介：申文琦(1989-)，女，河南濮陽(yáng)人，碩士研究生，研究方向：鉆井液，E-mail：shenwenqi1114@163.com；通訊作者：王志龍，教授，E-mail：wangzl@yangtzeu.edu.cn。

doi：10.3969/j.issn.1672-5425.2016.05.014

中圖分類(lèi)號(hào)：TE 254

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-5425(2016)05-0056-03