海洋深水水基钻井液低温流变实验和配方优选.docx

东北石油大学学报第37卷第6期2013年12月

JOURNALOFNORTHEASTPETROLEUMUNIVERSITYVol.37No.6Dec.2013

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DOI10.3969/j.issn.2095-4107.2013.06.013

海洋深水水基钻井液低温流变实验和配方优选

霍宝玉1,闫志怡1,张晓崴2,孔方清1,杨新春1,杜奋飞

(1.四川仁智油田技术服务股份有限公司，四川绵阳621000;2.中国石油集团长城钻探工程有限公司钻井液公司，北京100101)

摘要：针对海洋深水钻井作业具有环境温度低、钻井液用量大、海底页岩稳定性差等特点，通过低温流变实验优选钻井液配方并评价配伍性，研制环保、低伤害深水水基钻井液体系.考虑体系稳定性，以生物聚合物黄原胶稳定流型，以聚阴离子纤维素和改性淀粉降低滤失量，以无机盐和聚合醇稳定泥页岩地层、提高体系润滑性能.结果表明：该钻井液体系密度为1.05～2.00g/cm3,抗温为120℃,热滚时间为16h,不同测试温度(60、20、4℃)下具有恒定动切力，以及良好的悬浮稳定性和较强的抑制性.该钻井液体系可有效缓解低温钻井液增稠，防止振动筛跑浆等发生，节约非生产作业时间；对岩心渗透率伤害率为12.63%、对发光细菌的半数致死浓度(EC50)大于1.2×10?mg/L,可降低外来流体对油气层的伤害，保护海洋环境。

关键词：深水钻井；水基钻井液；低温增稠；低伤害；环保型；低温流变实验

中图分类号：TE254.3文献标识码：A文章编号：2095-4107(2013)06-0094-07

0引言

随着全球原油消耗的不断增长，陆上和浅海的原油产量已不能满足需求，海上能源开采已由浅海向深海发展.海洋深水钻井面临钻井平台远离海岸、运送淡水和黏土费用昂贵、钻井液用量大、海底页岩稳定性差、井眼清洁困难等问题，对钻井液研究提出较高要求[1-3].

常用海洋深水钻井液包括高盐木质素磺酸盐钻井液、高盐PHPA聚合物钻井液、无固相甲酸盐钻井液、油基钻井液及合成基钻井液等[4-5].高盐类钻井液中盐类质量分数高，为维护井眼清洁，必须进行频繁的短程起下钻，增加钻井成本，而且高盐类钻井液稳定性差，常出现水土分层、重晶石下沉等现象，给深水钻井施工带来不利影响.无固相甲酸盐钻井液、油基钻井液、合成基钻井液虽然能减少井下复杂情况的发生，但成本昂贵，一旦发生井下漏失，损失巨大，且油基钻井液存在潜在的安全隐患[6-7].

海洋深水钻井的环境、温度特殊，泥线温度低，钻井液在泥线附近表现为降温过程，水深1500m时泥线温度为4℃左右，一些地区可以降至0℃左右.随着温度降低，常规水基钻井液动切力和低剪切速率下的黏度波动较大，黏切性急剧上升，流变性变差，甚至出现胶凝现象[8-103.钻井液低温增稠易发生振动筛跑浆，引起井漏和高当量循环密度(ECD),使压力难以控制[11].

海洋深水水基钻井液应用于海洋深水钻井，为保护海洋环境、减小产层伤害、避免黏土低温增稠对钻井液低温流变性的影响，以及抑制性差引起的泥页岩水化分散现象，钻井液配方应具有特点：(1)无生物毒性，达到排放标准；(2)良好的低温流变性，即：泥线温度、动切力和低剪切速率下的黏度波动尽量小，满足正常钻进要求；(3)有利于产层保护；(4)必须具有较强的抑制泥页岩水化分散性能[12-133.综合考虑，选用以海水为基液，对黏温不敏感、环保的添加剂组成的无黏土相钻井液体系配方.笔者设计低温流变测试装置、优选处理剂并评价其配伍性，配制密度调节范围宽、体系性能稳定、抑制性及抗污染性强的环保、低伤害海洋深水水基钻井液体系。

收稿日期：2010-10-14;编辑：张兆虹

作者简介：霍宝玉(1980一),硕士，工程师，主要从事钻井液、完井液技术方面的研究.

第6期霍宝玉等：海洋深水水基钻井液低温流变实验和配方优选

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1实验

1.1实验装置

海洋深水钻井液低温环境模拟装置主要有低温流变仪和低温实验室.低温流变仪测试较为繁琐；低温实验室耗能高、利用率低[14].考虑实验需求，设计低温流变测试装置(见图1),包括4部分：(1)恒温冰柜，控温范围为一10～20℃,主要功能是模拟海洋深水泥线