張曉崴

（中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司鉆井液公司，北京 100101）

高密度鉆井液穩(wěn)定性和流變性控制技術(shù)

張曉崴

（中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司鉆井液公司，北京 100101）

為能夠最好地改善高密度水基鉆井液固相含量大、固相顆粒的分散程度相對(duì)高、鉆井液體系中自由水量少和積累不易處理的問(wèn)題，使用采油加強(qiáng)固控設(shè)備、控制坂土含量、保持一定的鉆井液的強(qiáng)抑制性等處理工藝技術(shù)，從而使得高密度鉆井液具有很好的流變性的特點(diǎn)。

高密度；穩(wěn)定性；流變性

1 高密度鉆井液穩(wěn)定性控制技術(shù)

想要提升加重劑在鉆井液中的懸浮能力，對(duì)鉆井液的動(dòng)切力和靜切力提升非常重要；然后在加重劑在鉆井液中有一個(gè)比較好的分散特性。在改變加重劑懸浮性過(guò)程中中，很多的思維就是在鉆井液中加入一些結(jié)構(gòu)穩(wěn)定劑，從而達(dá)到加強(qiáng)鉆井液的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的效果，這樣一來(lái)在一定程度上面提升對(duì)加重劑的負(fù)載能力，從而使促使鉆井液的動(dòng)力穩(wěn)定性有所改變。這種方法使懸浮性得到了改變，從而使鉆井液的流變性有所變差，達(dá)到一種不能夠適應(yīng)于高密度鉆井液效果，所以很有必要替換一種方法來(lái)改變高密度水基鉆井液的懸浮穩(wěn)定性，從而達(dá)到高密度鉆井液得當(dāng)一個(gè)穩(wěn)定的控制。

依據(jù)DLVO理論分析，只有提升顆粒間的排斥作用效果，才能促使顆粒保持一個(gè)相對(duì)分散和穩(wěn)定的效果，通過(guò)得出增強(qiáng)排斥作用能的主要策略有以下幾種，第一，加大顆粒表面電位的絕對(duì)值，從而達(dá)到提高顆粒間靜電排斥作用VR；第二，利用高分子分散劑在顆粒表面形成有效的吸附層，從而達(dá)到增強(qiáng)位阻效應(yīng)，從而達(dá)到顆粒間發(fā)生強(qiáng)位阻排斥力Vkj效果；第三，加強(qiáng)顆粒表面對(duì)分散介質(zhì)的潤(rùn)濕性特性，從而達(dá)到提升界面結(jié)構(gòu)化和加大溶劑化膜的厚度，加強(qiáng)溶劑化排斥作用Vs。要想實(shí)現(xiàn)3 種作用的一個(gè)重要方法就是采用一種特殊的處理劑方法，然后吸附在加重劑顆粒表面現(xiàn)象，運(yùn)用其離子基團(tuán)加大顆粒表面的電動(dòng)電位，利用極性基團(tuán)來(lái)提高溶劑化效應(yīng)。3種作用的綜合效應(yīng)加大了顆粒表面排斥能，相對(duì)的阻礙了顆粒聚結(jié)，從而達(dá)到在鉆井液中的分散性和懸浮性。

2 高密度鉆井液流變性控制技術(shù)

2.1 高密度鉆井液流變性控制

首先以提高清除效率為重點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)固控設(shè)備的使用，最大程度上降低鉆屑在鉆井液中的積累程度，這是控制高密度鉆井液流變性的核心。在鉆屑進(jìn)入鉆井液后，在還沒(méi)有發(fā)生發(fā)散的情況下將其清除掉，這樣一來(lái)就可以獲得一個(gè)非常好的清除效率。如果不能夠在第一時(shí)間進(jìn)行清除，在相關(guān)作用下持續(xù)分散開(kāi)來(lái)，這樣一來(lái)會(huì)造成高密度鉆井液流變性越來(lái)越不好，從而被迫進(jìn)入稀釋—加重—再稀釋—再加重的惡性循環(huán)的中去?，F(xiàn)階段對(duì)高密度鉆井液來(lái)說(shuō)，振動(dòng)篩能實(shí)現(xiàn)高效清除鉆屑，相對(duì)來(lái)說(shuō)是目前最好的固控設(shè)備。

2.2 坂土含量的控制

在目前階段，所有的固相中，坂土對(duì)鉆井液流變性影響起著重要作用，想讓高密度鉆井液有一個(gè)很好的流變性，必須對(duì)坂土含量進(jìn)行嚴(yán)格的控制。其中對(duì)坂土含量的控制應(yīng)從低密度時(shí)就開(kāi)始控制，后期隨著鉆井液密度逐漸的提升，坂土含量要控制在比較低的范圍。密度在1.80g/cm3以上時(shí)，密度每提高0.10g/cm3，要加入鉆井液體積3%～5%的處理劑膠液，從而達(dá)到降低坂土含量目的，另外在在密度提高時(shí)，要保持鉆井液流變性的穩(wěn)定性。測(cè)定的密度在2.00g/cm3時(shí)，坂土含量應(yīng)該在15～20g/lt，從而保證鉆井液具有很好的流變性。

2.3 保持鉆井液的強(qiáng)抑制性

目前主要是運(yùn)用強(qiáng)抑制體系，對(duì)黏土、鉆屑、加重劑的分散抑制作用進(jìn)行強(qiáng)化。運(yùn)用陽(yáng)離子鉆井液體系，陽(yáng)離子鉆井液體系有較強(qiáng)的的抑制性、其中大小陽(yáng)離子有效含量要維持在0.3%～0.5%，從而達(dá)到抑制泥巖造漿的目的。

2.4 pH值的合理控制

高密度鉆井段pH值不能太高，相關(guān)數(shù)據(jù)證明，pH值控制在9～9.5之間是合適的，可以在最大程度上保證磺化類藥品的效能發(fā)揮，也可以利用流變性的穩(wěn)定，在高密鉆進(jìn)液中及時(shí)地監(jiān)測(cè)pH值的變化情況，及時(shí)調(diào)整pH值到合理范圍。

3 總結(jié)

影響高密度鉆井液穩(wěn)定性和流變性的兩個(gè)方面，分別是固相顆粒間的吸引力與排斥力?？梢岳靡环N處理劑吸附在加重劑顆粒表面，達(dá)到一種顆粒間的表面斥力加強(qiáng)的一種效果。另外，本文提出了調(diào)控高密度鉆井液穩(wěn)定性和流變性的方法，對(duì)高密度鉆井液的研究和體系調(diào)控具有很好的參考意義。

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High Density Drilling Fluid Stability and Rheology Control Technology

Zhang Xiao-wei

In order to improve the solid content of high density water-based drilling fluid，the dispersion degree of solid particles is relatively high，the free water in drilling fluid system is less and the accumulation is difficult to deal with.Control the content of Osaka soil，to maintain a certain drilling fluid strong inhibition of processing technology，making high-density drilling fluid has a good rheological characteristics.

high density；stability；rheology

TE254.3

B

1003–6490（2017）10–0033–01

2017–07–12

張曉崴（1982—），男，甘肅武威人，工程師，主要從事鉆完井液技術(shù)及鉆井廢棄物環(huán)保技術(shù)方面的研究工作。