稀硅酸盐钻井液防塌性能的影响因素

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.     

硅酸盐钻井液室内试验研究

硅酸盐钻井液的影响因素、配方优选和防塌抑制性等试验表明：硅酸盐钻井液的pH值最好控制在11．0以上；模数为2.8～3．0硅酸盐综合性能最好，其最优加量为2％～4％；室内研制的硅酸盐钻井液基础配方具有良好的防塌抑制性，较强的抗钙、抗劣土污染性能，还具有具有较好的电稳定性、抗温性和可加重性；硅酸盐钻井液与岩心所形成的膜结构降低了岩心污染深度，具有较好的保护油气层性能。     

硅酸盐钻井液综合机理研究

对硅酸盐及硅酸盐钻井液的性能进行研究 ,比较了不同无机盐的防塌能力 ,分析了各组分对硅酸盐钻井液性能的影响。实验结果表明 ,在相同加量下 ,硅酸盐的防塌能力优于其它无机盐 ,硅酸盐与其它防塌剂复配能提高钻井液的防塌能力 ,p H值是影响硅酸盐防塌能力的主要因素     

硅酸盐钻井液防塌机理研究

基于电位、粒径分布、红外稳定性、压力传递和吸附量等测定方法,对硅酸盐钻井液的防塌机理进行的研究结果发现,无机盐类型和浓度以及pH值是硅酸盐粒径分布的主要控制因素,通过影响硅酸盐粒径分布从而影响硅酸盐钻井液的防塌效果,适当的无机盐也有利于协同防塌。通过压力传递实验研究发现,硅酸盐钻井液阻缓压力传递的效果显著,诱导的化学渗透压力效果也非常明显,其膜效率高。这也从另一个侧面反映了钻井液的强封堵能力可能源于在井壁上所形成的硅酸盐与页岩作用的膜,用实验验证了硅酸盐钻井液能够在极短时间内有效封堵井壁。     

川西知新场地区稀硅酸盐防塌钻井液技术

川西知新场地区泥页岩发育,特别是同一裸眼段,含有多层硬脆性泥页岩,极易发生井壁失稳,给钻井施工带来极大的影响。针对现用聚磺钻井液体系防塌封堵能力难以满足需要的实际情况,在深入研究井壁失稳机理的基础上,通过正交实验,研究形成一套以聚磺钻井液为基础的稀硅酸盐防塌钻井液技术。经过性能评价,稀硅酸盐钻井液克服了以往流变性难控制的难题,可控密度为1.40～2.20 g/cm3,并具有较强的防塌封堵能力。研究成果在ZX31井进行了现场应用,实钻三开井径扩大率远低于邻井,表明稀硅酸盐钻井液具有较好的防塌封堵能力,解决了川西知新场地区井壁失稳问题,为知新场-石泉场构造带的勘探开发积累了经验。     

硅酸盐钻井液实验研究

在对硅酸盐钻井液发展进行调研的基础上，针对当前硅酸盐钻井液研究中的不足，进行了室内实验研充，包括：硅酸盐钻井液与常用钻井液处理剂的配伍性；无机盐含量、膨润土含量、硅酸盐模数、硅酸盐加量对硅酸盐钻井淑性能的影响。结果表明。硅酸盐钻井液与含有铵、钙等离子的处理剂如NH4PAN、PAC-141等不配伍，与WF-1和XY-28的配伍性也不是很好，与SD-102、高温高压降滤失剂SPNH、HV-CMC、LV-CMC等处理剂的配伍性鞍山；在兮适的有机处理剂下。KCl和NaCl对硅酸盐钻井液流变性和滤失量的影响较小，而CaCl2的影响较大；硅酸盐的模数越大，钻井液抑制页岩分散的能力越强，防塌性能越好；随着硅酸钠加量的增大，黏土对硅酸钠的吸附量不断增大（在100g／L以上）。硅酸钠加量不变，随着温度的升高。黏土对硅酸钠的吸附量也增大，而且增幅逐渐变大，说明吸附主要为化学吸附。     

硅酸盐钻井液对泥页岩地层井眼稳定性影响研究

油基钻井液的使用对保护环境和降低成本造成了越来越大的压力，研制出一种具有油基钻井液特性而又没有环境污染的水基钻井液成为必然。室内实验验证了硅酸盐钻井液稳定泥页岩地层井壁的机理，当硅酸盐钻井液渗入泥页岩地层时，就会和泥页岩孔隙流体迅速作用，发生聚合和沉淀反应；由凝胶物和硅酸盐沉淀物形成的屏障和高选择性渗透膜系统将进一步阻止滤液侵入和压力渗透，对页岩中的裂缝和裂纹起封堵作用。对硅酸盐钻井液性能研究表明，其流变性可通过控制钻井液的pH值（不小于11）调节；现场硅酸盐加量最好不要超过5％；无论是加重前还是加重后，硅酸盐钻井液的常规性能均能满足钻井工程的一般要求；抗粘土污染能力强。在WZ12-1-7井的应用表明，硅酸盐钻井液在钻进过程中性能良好，钻井、下套管施工顺利。     

硅钾基防塌钻井液在江汉松滋油田的应用研究

根据江汉松滋油田地层泥页岩的矿物组成、微观结构及理化性能资料．研究出了适于该油田的硅钾基防塌钻井液体系的基本配方．评价了其防塌性能、抗钻屑污染能力及抗温能力．探讨了其防塌机理。现场应用表明．该体系维护容易．防塌效果明显。     

硅酸盐基钻井液的最新进展和发展趋势

在30年代，化学家Philadelphia Quartz与Rice大学的科学家们一起研制出了一种能够稳定地沿美国墨西哥湾岸区遇到的膨胀页岩的硅酸盐基钻井液。页岩抑制仍然是围绕可溶性硅酸盐配制泥浆的主要原因。但是近来，已出现了重新使用硅酸盐基钻井液的一些新理由。这些理由包括极好的环保性能、较低的化学成本和良好的机械钻速(ROP)。此外，硅酸盐基液还提供了像防腐蚀性能、较好的固井作业和失水量防护这样的好处。     

水基硅酸盐钻井液的页岩井眼稳定性研究

结合室内实验数据,分析了硅酸盐钻井液粘土稳定作用的主要影响因素。结果表明,硅酸盐的模数在2.8—3.2、加量在3％—5％时钻井液抑制性能较好,无机盐与硅酸盐的协同效应提高了硅酸盐的抑制性能。提出硅酸盐稳定页岩井壁的机理为:硅酸盐形成凝肢与沉淀堵塞微裂缝与页岩孔隙,阻止滤液进入地层,减少压力穿透;抑制粘土矿物水化膨胀与分散;与无机盐协同作用阻止水进入地层;与粘土矿物反应导致渗透率降低等。     

复合硅酸盐钻井液体系室内研究

对复合硅酸盐钻井液作了详细的室内实验研究，包括：与常用钻井液和钻井液处理剂的配伍性，配方研究（膨润土含量，护胶剂PTV加量，pH值，降粘手段，加药顺序）和应用性能评定（阻止压力传递，滤液中SiO2含量，硅酸盐模数，硅酸盐加量与岩屑回收率，与其他体系钻井液抑制性比较，抗温，抗盐，抗钙性能，抗膨润土污染性能，加重钻井液，润滑剂的使用，电稳定性，岩心伤害）。主要结论如下：（1）硅酸盐对膨润土浆有降粘作用，与含有铵，钙等离子的处理剂如NH4HPAN，PMHC，PAC141等不配伍；（2）硅酸盐必须与护胶剂一起加入淡水钻井液中；（3）pH值是影响哇酸盐钻井液性能特别是粘度的主要因素（pH值应＞12），此外，护胶剂PTV含量，膨润土含量，硅酸盐模数及加量等对硅酸盐钻井液的流变性和滤失量有较大影响，聚合醇防塌润滑剂和表面活性剂ABS共用在改善硅酸盐钻井液润滑性能的同时，还能提高钻井液的高温稳定性。（4）配方适当的硅酸盐钻井液抗温，抗盐，抗钙，抗钻屑污染能力和封堵能力强，抑制性好，润滑性能好，稳定性好，保护储层的效果明显。报道了性能优良的硅酸盐钻井液的配方。     

硅酸盐钻井液的抑制性及其影响因素的研究

硅酸盐钻井液具有良好的井壁稳定作用，且无毒、无荧光、成本低，被认为是具有发展前景的水基钻井液之一。着重研究和探讨了硅酸盐的抑制能力、影响因素及稳定井壁的机理。研究表明，硅酸盐具有较强的抑制能力，抑制效果明显地优于KCl、CaCl2等无机盐类；硅酸盐的模数、加量和钻井液的PH值是影响硅酸盐抑制能力的主要因素；钻井液中硅酸钠的模数为2．8～3．0，加量为3％～4％，且钻井液的pH值维持在11以上时，硅酸钠的抑制效果更好；硅酸盐能与无机盐和聚醇类产生协同作用，从而提高硅酸盐的抑制能力。硅酸盐稳定井壁的机理：硅酸盐与地层矿物反应生成沉淀封堵地层微小裂缝和孔隙，改善和提高了泥页岩的半透膜效率；抑制粘土水化膨胀和分散；降低地层孔隙中压力传递速度；与地层中粘土矿物发生反应。     

硅铝钻井液体系的室内研究及现场应用

在常规硅酸盐钻井液基础上,引入偏铝酸盐,研制了硅酸盐-铝酸盐防塌钻井液体系,并对硅酸盐-铝酸盐钻井液的抗污染、抑制性、封堵和封固性进行了室内研究与评价。结果表明,硅酸盐-铝酸盐钻井液具有抗10%钙土污染、15%钻屑污染以及CO32-和HCO3-污染能力,对泥页岩岩屑滚动回收率达95%以上,具有良好的抑制性;岩心浸泡实验表明硅铝钻井液具有良好的防塌能力,岩心抗压试验表明硅铝钻井液使岩心抗压强度提高了37.5%;对低孔低渗岩心的封堵率达99%,表明该体系具有较强的物理封堵和化学封固性能。该硅铝钻井液在内蒙意15井进行了现场应用,取得了一定的井壁稳定效果,并体现了较好的保护和发现油层的作用。     

国内外硅酸盐钻井液研究应用现状

详细叙述了国内外硅酸盐钻井液研究应用现状,包括硅酸盐的抑制性、硅酸盐钻井液的防塌机理、硅酸盐钻井液的研究情况和应用情况,最后介绍了笔者对硅酸盐钻井液的研究情况及认识。     

硅酸盐钻井液防塌机理与应用技术

利用Zetasizer3000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．O～-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。图6表3参11     

pH值对硅酸盐钻井液性能的影响

硅酸盐钻井液体系的流变性能、防塌性能以及油层保护性能受pH值影响最甚。采用常规方法研究了不同pH值下硅酸盐钻井液体系的性能,采用动态光散射技术研究了聚硅酸粒子的粒径分布和表面电荷。研究表明:pH值对体系的失水影响最大;对黏度影响则不同,在低浓度(1.0%)时pH值对体系的黏度影响不大,在高浓度(5.0%)时黏度随着pH值增加迅速下降;而防塌性能随着pH值增加先增强后减弱,在pH=8.0处达到最强;pH值通过控制聚硅酸粒子的粒径分布和表面电荷控制聚硅酸粒子的絮凝程度,从而影响到聚硅酸/造浆黏土和聚硅酸/井壁黏土之间的作用。该研究结果有利于人们从本质上认识硅酸盐钻井液体系的宏观性能,进一步促进硅酸盐钻井液体系的应用。     

长垣东部深井井壁失稳及技术对策

大庆油田在长垣东部深层油气田勘探开发过程中存在井眼不稳定问题。在对深层失稳井段资料调研的基础上，开展了易塌地层泥页岩水化膨胀及分散特性评价以及比亲水量研究。通过泥页岩--试液模拟作用的化学位差反渗透实验以及压力传递实验等，探讨了不同条件下泥页岩水化应力变化规律。利用井壁稳定性模拟实验装置（SHM仪），评价了不同钻井液防塌效果。理论分析和实验表明，当使用水基钻井液在复杂泥页岩地层钻进时，如何控制泥页岩压力传递和流体侵入是解决泥页岩井壁不稳的技术关键。使用长垣东部深层泥页岩与硅酸盐钻井液作用的实验表明，硅酸盐钻井液能显著降低泥岩渗透率，阻止钻井液滤液与孔隙压力的传递，改善膜效率，有助于充分发挥化学位差诱导的反渗透防塌作用效果。     

硅酸盐钻井液体系的研究与应用

硅酸盐钻井液被普遍认为是最具发展前景的水基钻井液体系之一。为更好地解决井壁失稳的问题,近年来,国内外一些研究机构将研究开发重点转向具有良好防塌性能,不污染环境,材料费用低等优点的硅酸盐钻井液体系。着重阐述了硅酸盐模数、加量、有机处理剂的类型、pH值等因素对硅酸盐钻井液体系性能的影响。同时,对一种优质硅酸盐钻井液——SILDRIL体系的组成、性能及现场应用情况进行了讨论,为今后进一步应用好该体系提供了经验。     

苏丹地区硅酸盐钻井液发泡原因及消泡对策分析

硅酸盐钻井液具有良好的防塌性能,在苏丹地区的长期现场使用情况表明,硅酸盐钻井液具有抑制性强、性能稳定、易于维护等特点,但经常遇到钻井液起泡且难于去除的现象,一定程度上影响了钻井液性能的稳定.通过实验对苏丹项目常用的钻井液处理剂在硅酸盐钻井液体系中的发泡效果进行了评价,井对硅酸盐钻井液体系泡沫产生的机理进行了分析,提出了控制硅酸盐钻井液体系发泡的对策.实验证明,硅酸钠和CO2反应是引起硅酸盐钻井液体系容易发泡的主要原因,消泡剂和润滑剂配合使用可以起到较好的消泡效果;温度、pH值和大分子聚合物处理剂对泡沫的稳定性有一定影响.     

硅酸盐基钻井液

新型可溶性硅酸盐水基钻井液钻（微）裂缝页岩、白垩岩等易出现复杂情况的地层，具有不可比拟的优越性，另外，这些无机体系对环境无害，并且价格也不贵。本篇详细地介绍了硅酸盐基泥浆的井眼稳定性机理及其钻井液工程设计。另外还给出油田试验结果。这些给果证明了新泥浆体系稳定井壁的能力。