张海青[1]2004年在《硅酸盐钻井液防塌性能试验研究》文中研究指明硅酸盐钻井液是一种以硅酸钾或硅酸钠为主要成分的钻井液。硅酸钠具有很强的抑制页岩水化、防止井塌的能力,早在30年代就被人们所认识,并用高波美度硅酸盐(20─50%)泥浆在海湾地区钻井一百多口,取得了比较好的经济技术效果，同时在使用过程中也存在着粘度难以控制、维护处理困难等问题。60年代Darley等人发现低波美度(<20%)硅酸盐泥浆具有好的稳定井壁能力,使用稀硅酸盐无机盐体系钻井叁口。但60年代后期由于聚合物泥浆的应用,硅酸盐泥浆体系的研究较少。近十余年来,由于使用油基和合成基泥浆带来的环保等一系列问题,因此迫切需要研究抑制性非常好的水基泥浆,因此，国外又对硅酸盐泥浆进行了较广泛的深入研究,已形成一大类防塌泥浆体系,在实际应用中也取得很好的效果。 论文中在介绍此类泥浆体系及应用情况的基础上详细分析了硅酸盐钻井液稳定井壁的机理,认为有四个方面：①快速在近井壁堵塞孔隙和微缝,阻止滤液进入地层,减少压力穿透；②抑制页岩中粘土矿物的水化；③其它无机盐的协同稳定作用。 在进行硅酸盐配伍试验、硅酸盐钻井液配方研究后得到了下述结论：(1)用于防塌钻井液的硅酸盐，模数以2.8—3.2为好，加量在2%—5%较好。(2)当用于含KCl的泥浆时，硅酸盐的钠钾比对防塌性能的影响不显着，适量的水溶性钠盐或钾盐可与硅酸盐产生较好的协同作用，提高了泥浆的防塌性能，但不宜直接在硅酸盐钻井液中加入水溶性钙盐；(3)有机处理剂和粘土主要影响硅酸盐钻井液的流变性和滤失性能，对防塌性能基没有直接影响。 在以上基础上提出一种硅酸盐钻井液新配方：3%～5%膨润土+1%～1.3%复合碱+4%～6%KCl+3%～5%复合硅酸盐+0.8%～1.2% PTV+2%～3%SPNH+1%～2%聚合醇防塌润滑剂+0.2%ABS+1%～2%SMT+0.2%抗氧化剂；PTV用作护胶剂。并对该配方做了室内实验性能评价，所确定的泥浆配方性能良好，可以应用于生产实际。
李永久[2]2015年在《川西新场构造深井防塌钻井液技术研究》文中提出针对川西新场构造深井井壁失稳问题,在对国内外防塌钻井液技术进行广泛资料调研的基础上,全面分析地层工程地质特征,开展井壁失稳的机理分析研究,通过对易垮塌层位的岩性、岩石结构、理化性质及X射线衍射和薄片分析,认为川西新场构造的千佛崖组和须五段等地层泥页岩属于硬脆性泥页岩,且有微裂缝和裂隙,并提出新场构造深井防塌钻井液技术对策。通过大量实验研究,优选出抑制效果好的抑制剂聚胺UHIB/有机硅井壁稳定剂、井壁封固剂FGL、封堵剂FST-2、成膜封堵剂JYW-2、可变形封堵材料FDFT-1,形成了适合新场构造深井的防塌处理剂体系；研究出了具有强抑制、封堵性能的强封堵金属离子钻井液体系和硅酸盐钻井液体系。通过在XC7井、X13井、X916-1井、X209井等多口井进行现场试验应用,证明本研究成果形成的防塌钻井液技术能明显减少井壁失稳引起的井下复杂情况,维护了井壁稳定,有效地保障了新场构造深井钻井作业。通过系列井的现场应用试验及不断改进完善,最终形成了一套完整的针对川西新场构造易失稳地层的深井防塌钻井液技术。
丁锐, 李健鹰[3]1999年在《稀硅酸盐钻井液防塌性能的影响因素》文中研究指明以多种稀硅酸盐水溶液和泥浆进行了页岩分散试验和页岩稳定指数试验。结果表明：防塌钻井液所用的硅酸盐模数以２．８～３．２为好，加量在２％～５％较好；当用于含ＫＣｌ的泥浆中时，硅酸盐的钠、钾比例对防塌性能的影响不显着；适量的无机盐可与硅酸盐产生协同作用提高防塌性能，但钙离子过量会破坏泥浆性能。有机处理剂和粘土主要影响硅酸盐钻井液的流变性和滤失性能，而对防塌性能基本上无直接影响。地层特性是影响稀硅酸盐钻井液防塌效果的最复杂因素。
赵冲[4]2010年在《硅酸盐钻井液体系在大港油田滩海地区的研究与应用》文中研究指明本文对硅酸盐的化学固壁机理进行了系统的研究,在此基础上优选出与硅酸盐相配伍的各种处理剂,研制出强抑制性硅酸盐钻井液配方。结合大港油田现场生产实际,进行了现场应用,取得显着效果。经实验研究得出:7%硅酸盐溶液的平均粒度最小,封堵效果最佳;模数和pH对硅酸盐胶体粒度的影响最为显着:模数为2.8-3.2的硅酸钠的分布范围最窄;粘土对硅酸盐的吸附主要以化学吸附为主,受温度影响较大;硅酸盐与泥岩作用能形成“封固壳”,有效阻缓压力传递,封堵井壁。通过对钻井液性能评价,实验优选了与硅酸钠配伍的聚合物处理剂、高效降滤失剂、流型调节剂的种类以及适宜加量。研究出适合大港油田的强抑制性KCl/硅酸盐聚合物钻井液配方,体系的抑制性、流变性、滤失性、抗温性能好,API滤失量≤5mL、HTHP滤失量≤12mL、岩屑回收率达90%以上、抗温达120℃、岩芯的渗透率恢复值达到75%以上,具有良好的油层保护效果,可用作钻开储层的钻井液完井液(前提是射孔完井),可根据现场应用条件,选择不同的硅酸盐钻井液方案。研制出的强抑制性硅酸盐钻井液对套管没有腐蚀性。现场完成试验5口井。现场试验表明:硅酸盐钻井液体系具有非常强的抑制能力,所钻钻屑几乎没有分散,回收率平均90%以上,平均井径扩大率小于4%。钻井液体系具有很好的流变性,易于维护,能够满足现场携砂的要求;同时体系具有良好的油层保护效果,目的层井段控制HTHP滤失量平均为13.26mL,岩芯渗透率恢复值达75%,截去污染端恢复值达到90%以上,试验井试油效果良好,其中港561K井获自喷高产,日产原油55.08t。
徐加放, 邱正松, 吕开河, 于连香[5]2007年在《硅酸盐钻井液防塌机理与应用技术》文中提出利用Zetasizer 3000胶体电位-粒度仪、Turbiscan红外分散稳定仪以及SHM泥页岩化学-力学耦合模拟试验装置等先进的实验仪器和研究手段,初步探索了硅酸盐钻井液防止井壁坍塌的微观作用机理。研究表明,浓度为5%的硅酸盐水溶液的粒度分布较窄、颗粒较均匀,协同使用的无机盐最佳加量为3%,且粒度分布受溶液pH值和硅酸盐模数影响较大。硅酸盐胶体溶液Zeta电位为-41.0~-31.0mV,对泥岩钻屑分散体系具有很强的稳定作用;硅酸盐与泥页岩作用可以形成致密的"隔膜",具有较理想的阻止滤液侵入和压力传递的作用。研究开发了硅酸盐钻井液配方,现场试验表明,硅酸盐钻井液流变性好,井壁稳定能力强。
丁锐[6]1998年在《硅酸盐钻井液防塌性能的室内研究》文中认为在一系列硅酸盐水溶液和泥浆中测定了页岩回收率和页岩稳定指数。结果表明，防塌钻井液所用的硅酸盐模数以２．８—３．２为好，加在２％—５％左右较好；当用于含ＫＣｌ的泥浆时，硅酸盐的钠钾比对防塌性能的影响不显着；适量的无机盐可与硅酸盐产生协同作用而提高防塌性能，但钙离子过量会破坏泥浆性能。有机处理剂和粘土主要影响硅酸盐钻井液的流变性和滤失性能，对防塌性能基本上无直接影响。
颜鹏[7]2015年在《植物胶冲洗液交联机理及其防塌改性研究》文中研究指明随着我国经济建设发展速度的加快,国家对矿产资源需求量逐渐增大,然而我国大部分的老矿山已出现资源枯竭的现象,未来地质找矿无疑将需要向更深、更复杂地层的方向拓展。因此,岩心钻探工程就会经常钻遇松散破碎、易垮塌等复杂地层。植物胶是一种天然植物高分子聚合物,具有很好的亲水性和可溶性,其胶液经过适当的改性处理后具有良好的粘结性、粘滞性、降失水性、流变性、润滑性、防塌性、携岩能力和减震性能,对孔壁和岩心都可起到很好的保护作用。植物胶冲洗液配制简单,性能稳定,可实现自然降解,具有很好的环保性,集中体现了无固相冲洗液的优良性能。工程实践证明,在松散破碎、易垮塌等复杂地层下使用普通冲洗液进行钻探,易出现钻进效率低、钻孔垮塌、取心率低和施工成本高等问题,而采用植物胶冲洗液往往会收到很好的成效。为了更好地降低植物胶冲洗液使用成本,在植物胶冲洗液中加入交联剂增加其粘度是必不可少的措施,因此弄清楚植物胶冲洗液与交联剂的交联过程,对正确掌握交联剂的使用方法至关重要。本文分别选取了种子类植物胶:瓜尔胶、香豆胶、田菁胶和胡里豆胶,根茎类植物胶:魔芋胶,作为研究对象。采用红外光谱法,分析得出这五种植物胶各自所含的主要成分:瓜尔胶、香豆胶、田菁胶和胡里豆胶的主要成分为半乳甘露聚糖,魔芋胶的主要成分为葡甘露聚糖。结合核磁共振,分析得出瓜尔胶、香豆胶、田菁胶和胡里豆胶半乳甘露聚糖中半乳糖和甘露糖的摩尔比。经过对植物胶交联剂的筛选,确定使用有机硼作为植物胶冲洗液的交联剂。在交联实验中发现选取的五种植物胶与有机硼混合后,属于半乳甘露聚糖类的植物胶可与有机硼发生交联反应,而葡甘露聚糖类的魔芋胶与有机硼不会发生交联反应。在此基础上对比分析了五种植物胶交联前后红外光谱图,证实了由交联实验提出的观点,并分析得出半乳甘露聚糖与有机硼交联,实质上是半乳甘露聚糖中半乳糖支链上的羟基与有机硼释放出来的硼酸根离子发生络合反应。并且进一步采用粘度法分析提出瓜尔胶冲洗液交联体系的交联反应机理:在有机硼加量很少时,植物胶与有机硼混合后,由于溶液中只有少量的硼酸根离子存在,这些硼酸根离子会先与半乳甘露聚糖链上靠近链两端的半乳糖发生络合反应,从而使半乳甘露聚糖分子两端的半乳糖支链通过有机硼而彼此链接起来,形成更长的多糖链,即分子间的交联,随着有机硼缓慢的电离出较多的硼酸根离子,这些硼酸根离子就会与其他支链上的半乳糖发生络合反应,使半乳甘露聚糖分子的形态由不规则的线状发生卷曲和收缩的变化形成线团状,即发生分子内的交联。在提出了这一交联反应机理后,使用粒度分析法分析了交联过程中胶体粒度的变化,而这一变化与提出的交联反应机理正好吻合,从而证实了这一观点。通过对硅酸盐防塌机理和不同模数硅酸钠防塌效果的研究,分析得出模数为3.2模的硅酸钠,其粒径分布最均匀,分布范围最集中,因而提出其防塌性最佳。利用不同模数硅酸钠的植物胶冲洗液浸泡标准岩心,通过观察岩心的坍塌程度可以看出,使用3.2模硅酸钠的植物胶冲洗液岩心的完整度最高,说明防塌效果最好。在确定了植物胶冲洗液体系的组成后,通过正交法分析得出了该冲洗液体系的优化配方为:5‰GH+1‰有机硼+2‰S-PHP+2%Na2O·n Si O2(其中有机硼是有机硼和水按1:2比例的混合液、Na2O·n Si O2为3.2模的水玻璃溶液)。对优化配方综合性能进行评价实验得出,GH植物胶冲洗液防塌体系在各项综合性能上可以满足钻探所需综合性能的要求。通过膨胀量实验、页岩回收率实验以及半透膜微观结构分析得出,GH植物胶冲洗液防塌体系的防塌效果较好,能够满足复杂地层的防塌性能要求。
康毅力, 陈强, 游利军, 林冲, 程秋菊[8]2016年在《钻井液作用下页岩破裂失稳行为试验》文中进行了进一步梳理为揭示富有机质脆性页岩与钻井液之间的相互作用对井壁失稳潜在影响,以层理发育的脆性页岩为研究对象,利用蒸馏水、油基钻井液、硅酸盐钻井液及其滤液,开展钻井液高温浸泡试验,从宏观和微观方面描述页岩破裂失稳过程与机制。结果表明:钻井液侵入带来的水化膨胀与碱液侵蚀是页岩化学损伤的主要形式,也是诱发脆性页岩破裂失稳的直接原因;钻井液作用下,页岩主要沿层理面破裂,破裂根本原因是层理微缝的扩展、延伸乃至贯通形成宏观裂缝,诱发页岩失稳。室内试验与现场应用均证实,提高钻井液封堵性、降低滤失量,减弱水化与碱液侵蚀对页岩破裂失稳影响,有助于提高井壁稳定性,也是页岩气井防塌水基钻井液体系设计的主要技术思路。
杨勇[9]2010年在《硅酸盐钻井液在辽河油田水平井的应用研究》文中研究说明针对辽河油田杜84-馆平57水平井实际情况,对不同模数的硅酸盐的抑制性进行了试验研究,得出结论模数较高的硅酸盐的抑制性比模数较低的强,硅酸盐体系中加入一定量的KCL可以大大的提高体系的抑制性。通过常用处理剂与硅酸钠配伍性的研究可知,在基浆中铵盐与硅酸钠的加入顺序对失水影响较大。先加铵盐后加硅酸钠,滤失性好、失水较小。先加硅酸钠、后加铵盐失水较大、铵盐起不到降滤失作用,硅酸钠与铵盐的配伍性不好,在土含量比较高的聚合物钻井液中,加入硅酸钠后,粘切急剧增加,失水增大,而在土含量比较少的KPAM、CMC聚合物钻井液中,加入硅酸钠后,粘切则有所下降。硅酸钠也降滤失剂的加入次序对基浆的流变性能没有影响。对硅酸盐钻井液的防塌机理进行了分析,并研究硅酸盐钻井液配方。体系具有很好的抑制页岩膨胀分散的能力,岩屑回收率达100%,试验井平均井径扩大率<8%。优选出的硅酸盐钻井液具有很强的抑制性、防塌性。岩屑滚动回收率可达到100%,岩心渗透率恢复值达到90%以上,体系抗温可达到120℃。杜84-馆平57水平井及其他水平井现场应用表明,通过使用硅酸盐钻井液提高了机械钻速,有利于保护油气层,该钻井液体系针对水平井具有良好的流变性,很强的抑制性,返出的岩屑规则,体系携岩能力强,有利于井眼清洁。研究出的硅酸盐钻井液对套管没有腐蚀性,使用安全。
张红红[10]2007年在《油页岩勘探无固相聚合物钻井液研究与应用》文中研究指明论文结合吉林省地勘局委托项目“强抑制性无固相聚合物钻井液的研制”,研制了适用于吉林省油页岩勘探工作的强抑制无固相聚合物钻井液体系。所研制的以硅酸盐、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺为主剂的几种无固相聚合物钻井液体系,具有抑制能力强,护壁效果好,良好的流变性、润滑性和携粉能力,解决了绳索取芯钻进油页岩地层时存在的孔壁坍塌、缩径、内管结泥皮等问题,减少了对岩矿芯的污染,提高了岩矿芯的采取率和生产效率。所研制的钻井液体系,在实际使用中取得了良好的技术经济效益。
参考文献：
[1]. 硅酸盐钻井液防塌性能试验研究[D]. 张海青. 吉林大学. 2004
[2]. 川西新场构造深井防塌钻井液技术研究[D]. 李永久. 西南石油大学. 2015
[3]. 稀硅酸盐钻井液防塌性能的影响因素[J]. 丁锐, 李健鹰. 石油学报. 1999
[4]. 硅酸盐钻井液体系在大港油田滩海地区的研究与应用[D]. 赵冲. 东北石油大学. 2010
[5]. 硅酸盐钻井液防塌机理与应用技术[J]. 徐加放, 邱正松, 吕开河, 于连香. 石油勘探与开发. 2007
[6]. 硅酸盐钻井液防塌性能的室内研究[J]. 丁锐. 油田化学. 1998
[7]. 植物胶冲洗液交联机理及其防塌改性研究[D]. 颜鹏. 成都理工大学. 2015
[8]. 钻井液作用下页岩破裂失稳行为试验[J]. 康毅力, 陈强, 游利军, 林冲, 程秋菊. 中国石油大学学报(自然科学版). 2016
[9]. 硅酸盐钻井液在辽河油田水平井的应用研究[D]. 杨勇. 东北石油大学. 2010
[10]. 油页岩勘探无固相聚合物钻井液研究与应用[D]. 张红红. 吉林大学. 2007