超深井鉆井液高溫穩(wěn)定機(jī)理與應(yīng)用研究.pdf

1、針對當(dāng)前我國超深井高溫鉆井液技術(shù)存在的突出問題，本文結(jié)合目前國家“863”課題“超深井高溫高壓條件下新型鉆井液技術(shù)研究”有關(guān)專題的部分研究內(nèi)容，在較深入探討超深井高溫水基鉆井液作用機(jī)理的基礎(chǔ)上，新開發(fā)出抗240℃高溫、抗鹽聚合物降濾失劑(HTP-1)與降粘劑(HTP-2)，并在國內(nèi)目前井底溫度最高的科探井中成功地進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn)。 本文在超深井高溫水基鉆井液主要特點(diǎn)分析的基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)考察老化溫度、pH值及膨潤土含量對膨潤土

2、基漿主要性能的影響，探討了水基鉆井液高溫作用機(jī)理。 根據(jù)水基鉆井液抗高溫抗鹽聚合物處理劑分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與要求，利用高分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本原理，研發(fā)出抗高溫(240℃以上)抗鹽聚合物降濾失劑(HTP-1)和降粘劑(HTP-2)；通過紅外光譜分析和“粘度法”表征了兩者的分子結(jié)構(gòu)特征；借助熱重分析、紫外一可見光光度法以及水溶液特性粘度測試等手段，證明了新研制的兩種處理劑的抗高溫、抗鹽鈣能力強(qiáng)，優(yōu)于目前國內(nèi)外代表性同類產(chǎn)品。通過吸附量測試、粒

3、徑分布測試、膠體穩(wěn)定性測試，以及濾餅滲透率和可壓縮性測試等實(shí)驗(yàn)分析表明，高溫聚合物降濾失劑HTP-1在粘土顆粒上的吸附牢固，能明顯改善鉆井液中顆粒級配、膠體穩(wěn)定性以及泥餅質(zhì)量。X-射線衍射、(電位以及粒徑測試等實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：高溫聚合物降粘劑HTP-2在較寬的pH值范圍內(nèi)降粘效果好且穩(wěn)定；HTP-2通過吸附在粘土顆粒表面，改變其ζ電位及粒徑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)降低粘度、切力及穩(wěn)定體系的目的；HTP-2使蒙脫石的晶層間距減小，HTP-2主要吸附在粘土

4、顆粒邊面。 以本文研制的高溫抗鹽聚合物降濾失劑和降粘劑為關(guān)鍵高溫處理劑，進(jìn)一步優(yōu)化研制出一套超深井高溫水基鉆井液體系配方。該體系具有較好的抗溫和耐溫性能(抗250℃，并在240℃下能保持較長時(shí)間穩(wěn)定)、較好的抗鈣抗鹽能力和加重性能．(2.4.g/cm<'3>)，以及較好的抑制性、潤滑性和抗劣土污染能力等。 最后，成功地進(jìn)行了兩種高溫抗鹽聚合物處理劑(HTP-1、HTP-2)的工業(yè)化中試生產(chǎn)，在勝科1超深井高溫(約235℃