抗高温高密度水基钻井液作用机理及性能研究

摘要

深并高密度水基钻井液面临的主要技术难题是高温流变性和高温滤失性的有效调控，技术核心是钻井液的高温胶体稳定性。搞清高密度水基钻井液抗高温作用机理，研制应用抗高温高密度水基钻井液体系是技术关键。本文首先研制开发了一台高温高压动态评价实验装置-LH-1钻井液高温高压多功能动态评价实验仪，以及三种抗高温的处理剂--高温护胶剂GHJ-1、抗高温降滤失剂GJZA-1和抗高温抗盐钙降粘剂JNL-1，以此为基础研制开发了两套抗高温高密度盐水和淡水钻井液体系，并进行了抗高温作用机理和综合性能评价。针对两套高密度钻井液体系，进行了高温高压流变性研究。 本文研制的高温高压动态评价实验装置能够模拟钻井液流动状态，能在高温（≤300℃）和高压（≤40MPa）动态条件下评价钻井液的多种高温高压性能，如钻井液的高温高压动态、静态滤失，动态、静态堵漏，动态、静态老化，动态岩屑分散和动态封堵性能等。该仪器所测实验数据准确可靠，智能化操控与数据采集处理，操作简便。高温护胶剂GHJ-1护胶效果好，抗温可达240℃，抗盐、钙性能优良，与深井常用的磺化类处理剂配伍性良好，能大幅度提高钻井液体系的整体性能。树脂类降滤失剂GJZA-1降滤失性能良好，对钻井液体系具有一定的降粘效果。聚合物降粘剂JNL-1抗温可达240℃，抗盐、钙性能优良，能够很好地调节高密度钻井液体系的高温高压流变性能。研制的密度为2.2g/cm3、抗温220℃的盐水钻井液配方和密度2.2g/cm3、抗温240℃的淡水钻井液两种体系抑制能力好、抗污染能力强、流变性和降滤失性易于调控，保护油气层效果好。H-B模式是描述高密度水基钻井液高温流变性的最佳模式。所建立的预测钻井液表观粘度的数学模型能够较准确地描述与温度、压力之间的关系。

目录

文摘

英文文摘

声明

创新点摘要

第1章引言

1.1抗高温高密度水基钻井液体系国内外研究与应用现状

1.2钻井液高温高压性能评价技术国内外研究与应用现状

1.3抗高温高密度水基钻井液体系及评价技术研究的目的和意义

1.4本文研究的主要内容及技术要求

第2章抗高温高密度水基钻井液关键技术分析

2.1深井、超深井钻井液技术的主要难点

2.2高温对水基钻井液性能的影响

2.3水基钻井液高温作用原理

2.4抗高温处理剂作用机理及分子结构特征

2.5小结

第3章钻井液高温高压动态评价实验仪的研制

3.1仪器功能设计

3.2仪器结构与工作原理

3.3仪器的主要功能与技术指标

3.4实验操作方法

3.5仪器操控性实验

3.6 小 结

第4章抗高温水基钻井液处理剂的研制与评价

4.1水基钻井液高温护胶剂GHJ-1的研制与评价

4.2抗高温抗盐钙降滤失剂GJZA研制与评价

4.3抗高温聚合物降粘剂JNL-1的研制与评价

4.4 小 结

第5章抗高温高密度水基钻井液体系的研究

5.1高密度水基钻井液滤失造壁性控制原理

5.2钻井液添加剂的优选

5.3体系基浆配方优选

5.4盐水钻井液体系配方优选及评价

5.5淡水体系配方优选及评价

5.6体系综合性能评价

5.7抗高温高密度钻井液流变性影响因素研究

5.8小结

第6章抗高温高密度水基钻井液体系流变性研究

6.1描述钻井液流变性常用的流变模式

6.2抗高温高密度钻井液体系高温高压流变性测试

6.3测试结果及讨论

6.4钻井液在高温高压下的流变模式

6.5高密度钻井液高温高压下表现粘度数学模型的建立

6.6小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间取得的研究成果

致谢

作者简介