高温高压钻井用微锰加重的高性能水基钻井液

摘要

虽然油基钻井液因具有较好的热稳定性、高钻速(ROP)以及良好的页岩抑制作用而成为复杂井钻井液的首选,但是后期处理费用较高、不环保并且可能导致储层伤害,所以开发可替代油基钻井液的高性能水基钻井液是未来的发展趋势之一.甲酸钾广泛应用于无伤害钻井液和完井液中,特别是在敏感性地层中,如页岩及其他含有易水化黏土的地层.饱和甲酸钾盐水的密度上限为1.57g/cm3,重晶石在甲酸钾盐水中可微量溶解,生成有毒的甲酸钡,并且溶解度随着温度的升高而增加,因此不建议使用重晶石作为提高甲酸盐钻井液密度的补充加重材料.Micromax微锰是一种高密度(4.8g/cm3)可酸溶微球材料(D50≈1μm),在全球范围内,微锰与甲酸钾盐水一起被成功应用于许多钻井作业中,特别是在敏感性地层中.与油基钻井液相比,甲酸钾/微锰钻井液环保,并且具有优异的页岩抑制性、较好的热稳定性以及更好的储层保护性.本文通过大量的实验工作,采用甲酸钾/微锰体系作为各种高温高压钻井条件下的钻井液和完井液进行试验,成功开发出了一种高性能水基钻井、完井液体系,并探索最佳的混合配制方法.另外,本文提出一种新型高密度2.6g/cm3钻井液的设计,并在200℃高温条件下进行老化试验.该新型钻井液具有低塑性黏度48mPa·s,在175℃下5μm陶瓷圆盘上的高温高压滤失量≤15mL,并具有0.02g/cm3的低动态沉降.本文还进行甲酸钾/微锰钻井液的岩心驱替试验,测量在砂岩地层中的渗透率恢复值.此外,本文还会介绍甲酸钾/微锰钻井液的应用案例.