水基磺化钻井液的流变性规律.pdf

第 2 9卷 第 2期 2 0 1 2年 3月 钻井液与完井液 DRI LLI NG FLUI D COM PLETI ON FLUI D V ．0 l _ 2 9 No ． 2 M a t ．201 2 【 理论研究与应用技术 】 水基磺化钻井液的流变性规律 张斌 ， 张欢庆 ， 周志世 ， 邬光辉 ， 刘毅 ， 吕志强 1 ． 塔里木油田公司，新疆库尔勒 ； 2 ． 中国石油勘探开发研究院塔里木分院，新疆库尔勒 张斌等．水基磺化钻井液的流变性规律 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 2 ，2 9 2 1 2 ． 1 4 ． 摘要实验分别选取了塔里木油田低、中、高密度具有代表性的几口深井的水基磺化钻井液，使用高温高压流 变仪 F a r m 7 5 ，对高温高压下温度及压力对该钻井液性能的影响进行 了研究。结果表明，在 】 8 0℃以下，表观黏度 随温度升高而降低，在 1 8 0 ～2 3 0℃范围内表观黏度随温度升高而升高 ； 塑性黏度在 5 0 2 3 0 o C 范围内随温度升高 而降低； 动切力在 1 0 0℃以内随温度升高而降低 ， 在 1 0 0 --2 3 0 c c范围内随温度升高而升高； 压力和温度同时变化时， 水基磺化钻井液各流变参数的变化规律与温度对各参数的影响规律相同，温度是影响钻井液流变性的主要因素。 关键词水基磺化钻井液 ； 流变性 ； 规律 ；影响因素 中图分类号 T E 2 5 4 文献标识码A 文章编号1 0 0 1 ． 5 6 2 0 2 0 1 20 2 ． 0 0 1 2 ． 0 3 研究人员对高温高压对水基钻井液流变性的影 响进行了研究，认为温度对其影响较大 [】 之 J ，压力 影响较小，但是对水基磺化钻井液在高温高压下的 流变参数变化规律没有详细的阐述和研究。 基于此， 开展了温度 、压力对水基磺化钻井液流变性影响规 律 的研究 ，以期指导生产 ，保障钻井安全 [ 3 - 6 ] o 1 流变仪对水基磺化钻井液测量的影响 1 ． 1 实验用水基磺化钻井液及成分 为了使实验具有代表性，分别选取了塔里木油 田具有代表性的轮东 1 、 大北 3 、 大北 1 0 3 井的低、 中、 高密度水基磺化钻井液进行实验，其成分和性能见 表 l ，配方如下 。 水 基 磺 化 钻 井 液 3 ％～5 ％膨 润 土 0 ． 2 ％～0． 6 ％ Na OH 5 ％～8 ％磺 化 处 理 剂 2 ％～4 ％ 沥青 2 ％润滑剂 加重剂 密度在 2 ． 0 g ／ c m 以下用重 晶石加重 ，密度在 2 ． 0 g ／ c m 以上用 铁矿粉与重 晶石按 2 1的比例加重 其 中 磺 化 处 理 剂 主 要 为 S MP 一 1 、S MP ． 2 、 S P N H、P S C 一 2及 S P N C中 2 到 3 种复配。各井钻 井 液的主处理剂及加量为 轮东 1 井 ，3 ％S MP 1 2 ％P S C ． 2 1 ％WF T； 大北 3井 ， 4 ％～6 ％ S MP ． 1 2 ％ S P N H 2 ％～ 3 ％ 沥青 ； 大北 1 0 3 井， 4 ％～ 6 ％ S MP ． 1 3 ％～5 ％ S P N H 2％～ 3 ％ 沥青 。 表 1 水基磺化钻井液的成分及性能 1 ． 2 Z N N． D 6 与F a n n 7 5 对钻井液流变性的测量 为了能够建立钻井液常规测量仪器Z N N ． D 6 与 F a r m 7 5 流变仪测量数据之间的关系，以便了解高 温高压下 F a r m 7 5 流变仪测量数据和常规仪器数据 的变化规律，指导现场及时对钻井液性能进行调 整，以深井现场出口测量温度 5 0℃为参考，研究 了Z N N D 6 与F a r m 7 5 流变仪数据之间的关系，测 第一作者简介 张斌，高级工程师，1 9 9 0 年毕业于江汉石油学院应用化学专业，现在塔里木油田建设工程有限责任公 司工作。地址 新疆库尔勒塔里木油田建设工程有限责任公司 ； 邮政编码 8 4 1 0 0 0； E - ma i l z h a n g h u a n q 0 6 1 9 s i n a ． t o m。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 9卷 第 2期 张斌等水基磺化钻 井液的流变性规律 1 3 量数据均按照密度从低到高排列 ，实验结果见表 2 。 从表 2可知 ，常压下 ，不 同密度 的钻井液在 5 0℃ 时的 Z N N D 6 流变仪 6 0 o 与 3 o 0 读值较 F a n n 7 5的 读值要低 动切力相近 ， 和 读值与 F a n n 7 5 读值接 近 ； 测量钻井液表观黏度和塑性黏度常用 的 Z NN． D6流变仪 的测量数据较 F a n n 7 5的测量数据 要稍偏小 ，动 、静切力相近。 表 2 Z NN． D 6与F a r m 7 5 对 3口并钻井液流变性的测量数据 2 温度、压力对钻井液性能的影响规律 2 ． 1 压 力 使用高温高压流变仪 F a n n 7 5 模拟井下条件， 在 1 5 0℃下测试 了压力变化对钻井液各流变参数的影 响规 律 ，结果见表 3 。由表 3可以看 出，在 1 5 0℃ 下 ，表观黏度 、塑性黏度、动切力随压力升高变化 较小， 读值不变或略增加，说明压力对水基磺化 钻井液流变参数的影响较小。 表 3 压力对水基磺化钻井液性能的影响 1 ． 1 5 8 ． 5 1 0 0 1 ． 7 4 1 8 ． 5 2 ． 4 0 5 6 ． O 7 1 9 5 9 1 ．5 4 0 ． 5 6 3 1 7 2 ． 2 温 度 压力为 1 0 0 MP a时，温度对水基磺化钻井液表 观黏度、塑性黏度、动切力和 读值的影响见图 l ～图 4 。由此可以看出 ，在同一压力下 ，在 1 8 0℃ 以内， 表观黏度随温度升高而降低， 在 1 8 0 ～2 3 0 c C 内，随温度升高而升高 ； 塑性黏度随温度升高而降 低 ； 在 1 0 0℃以内，动切力随温度升高而降低 ； 在 l 0 0 ～2 3 0 ，随温度升高而升高 ； 值在 1 5 0℃ 以内随温度升高而略有 降低 ，在 1 5 0 ～2 3 0℃随温 度升高而有较大幅度升高。 j 四 蝼 ℃ 图 1 温度对钻井液表观黏度的影响规律 ℃ 图 2 温度对钻井液塑性黏度的影响规律 图 3 温度对钻井液动切力的影响规律 ℃ 图 4 温度对钻井液 读值的影响规律 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 4 钻 井 液 与 完 井 液 2 0 1 2年 3月 2 ． 3 压力、温度同时变化 为了更好地反映钻井液性能在井下随温度和压 力的变化而变化的情况 ，以密度为 1 ． 7 4 g ／ c m3 的水 基磺化钻井液为例，对压力和温度同时变化对钻井 液表观黏度、塑性黏度、动切力和 读值的影响 规律进行 了研究 ，结果见图 5 ～图 8 。 图 5 温度和压力同时变化对钻井液性能的影响规律 刀℃ 图 6 温度和压力同时变化对钻井液性能的影响规律 ℃ 图7 温度和压力同时变化对钻井液性能的影响规律 蝼 由此可 以看 出，在压力和温度同时变化时 ，水 基磺化钻井液的各流变参数变化规律与温度对各参 数的影响规律相同。 3 结论 与认 识 1 ． Z NN D 6与 F a n n 7 5在常压 、5 0℃下的测量 数据表明，前者测量 的表观与塑性黏度都较后者稍 低 ，但 2者测量的动、静切力值接近。 2 ． 温度对水基磺 化钻井液 的流变性影 响规律 为 在 1 8 0 c c以下 ，表观黏度 随温度升高而降低 ， 在 1 8 0 ～2 3 0 o C内表观黏度随温度升高而升高 ； 在 5 0 2 3 0 cc 内塑性黏度随温度升高而降低 ； 动切力 在 1 0 0℃以内随温度升高而降低，在 l 0 0 ～2 3 0℃ 内随温度升高而升高 ； 静切力 读数 在 1 5 0 ℃以 内，随温度升高而略有降低，在 1 5 0 2 3 0℃随温 度升高而有较大幅度升高。 3 ． 在压力和温度 同时变化时 ，水基磺化钻井液 的各流变参数变化规律与温度对各参数的影响规律 相同，温度是影响钻井液流变性的主要 因素 。 4 ． 由于 F a n n 7 5 靠电磁驱动，测试用铁矿粉加 重的钻井液时，性能可能出现偏差。 参 考 文 献 [ 1 ] 王兰， 马光长， 吴琦 ． 水基钻井液高温流变特性研究 [ J ] ． 钻采工艺， 2 0 0 9 ，3 2 6 2 O ． 2 1 ，2 6 ． [ 2 】 王富华，王瑞和，刘江华 ，等 ． 高密度水基钻井液高温 高压流变性研究 [ J ] ． 石油学报，2 0 1 0 2 3 0 6 ． 3 1 0 ． [ 3 ] 卜 海，徐同台，孙金声，等 ． 高温对钻井液高温黏土的 作用及作用原理 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 1 0 ，2 7 2 23． 25． [ 4 ] 吴彬，向兴金 ，张岩，等 ． 深水低温条件下水基钻井 液的流变性研究 [ J ] ． 钻井液与完井液，2 0 0 6 ，2 3 3 l 2． 1 3． [ 5 ] 王富华 ，王瑞和，王力，等 ． 深井水基钻井液流变性影 响因素的实验研究 [ J ] ． 钻井液与完井液， 2 0 1 0 ， 2 7 1 1 7 20． [ 6 ]6 张敬畅，范国辉，曹维良． 新型磺化腐植酸钻井液添加 剂的研究 [ J 】 ． 钻井液与完井液 ，2 0 0 7 ，2 4 5 1 ． 5 ． 图 8 温度和压力同时变化对钻井液性能的影响规律 收稿 日期2 O 1 1 - 0 9 ． 0 2 ；H GF 1 2 0 1 N6 ；编辑 王小娜 ∞ 南 量 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m