【導讀】指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注。和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作。了明確的說明并表示了謝意。的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；閱覽服務；學校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。

　　

【正文】 10 毛開 1 井鉆井液性能 井深 /m 密度 / g/ T /s FL /mL pH G /Pa/Pa PV / YP /Pa MBT /g/L /mg/L 備注 3061 300 5 10 10/74 41 19 — — — 3075 滴流 15 10/70 50 20 — — — 3075 115 15 34/36 20 37 — 3858 轉(zhuǎn)化中 3078 68 2/15 51 13.5 — 2404 轉(zhuǎn)化后 1500 54 13 2/12 12 — — 轉(zhuǎn)化后 3475 98 5/47 48 23 — — 轉(zhuǎn)化后 具有較強的護壁、固壁性能，可實現(xiàn)近平衡或欠平衡鉆井 強抑制性高鈣鹽聚 合 物鉆井液體系中的鈣離子、聚 合 醇和聚合侶的協(xié)同作用，可實 現(xiàn) 對地層微裂縫的有效 封 堵，具有較強的護壁、固壁性能，能改善膠結(jié)差地層的穩(wěn)定性問題，可擴大鉆井液安 全密度窗口 ，實現(xiàn)近平衡或欠平衡鉆井?，F(xiàn)場應用表明，在易塌地層和儲層使用強抑制性高鈣鹽聚合物鉆井液鉆進時，鉆 井液密度均低于同區(qū) 塊相同地層施工的鉆井液密度。 塔河油田鹽下地層含石炭下統(tǒng)和奧陶系兩套壓力體系，石炭系下統(tǒng)巴楚 組和 奧陶系 上 統(tǒng)桑塔木 組 含泥巖和泥質(zhì)灰?guī)r段，泥巖易剝落、掉塊、坍塌，為了保證 該井段井壁穩(wěn)定和目 的層實現(xiàn)低密度 欠平衡鉆進，鹽下地層一般設計為兩個開次，四開泥巖段鉆井液設計密度一般為 ～ ,五開目的層鉆井液沒計密度為～ 。 T759 井四開鉆遇的 5343～ 5745m 井段，屬于石炭系 下統(tǒng)，原設計此井段泥漿密度為 左右，二開卡套管后修改了井身結(jié)構(gòu)后，設計密度改為～ ，而鄰井的鉆井液密度在 ～ ，由 于 石炭系地層的不穩(wěn)定性，低密度有 可 能使井壁出現(xiàn)剝落、掉塊，嚴重時出現(xiàn) 井 塌，鄰井 T756 井在相強抑制性高鈣鹽聚合物鉆井液體系的研究 第 13頁（共 24頁） 同地層使 用 密度為 的鉆 井 液鉆進仍然不能有效控制井壁掉塊。新型抑制性鉆井液的研究 第 14 頁（共 25 頁） T759 井使 用 密度 的強抑制性高鈣鹽聚合物鉆井液，安全貫穿石炭系下統(tǒng)和 整 個奧陶系地層，除在鉆進過程中，有少 量 掉塊以外，其余施工一 切 正常，起下鉆順利、無掛卡，下鉆均一次順利到底，電測一次成功。應 用 強抑制性高鈣鹽聚合物鉆 井 液確保了鹽下泥 巖 段欠平衡鉆進的 井 下安全。表 11 列出了部分應用井與其對應鄰 井在同一井段的實鉆鉆井液密度。 表 11 同井段實鉆鉆井液密度對比 井號 井段 /m 鉆井液密度 / g/ 備注 中 1H（應用井） 4440～ 4745 ～ 有掉塊 中 1（對比井） 4479～ 4722 ～ 聚磺鉆井液，曾井壁發(fā)生坍塌 T759（應用井） 5343～ 5745 ～ 鹽下泥巖，有少量掉塊 T756（對比井） 5426～ 5805 ～ 鉀鹽聚合物鉆井液，掉塊較大 TK1108（應用井） 5403～ 6060 ～ 鹽下泥巖，有少量掉塊 A1051（對比井） 鹽下泥巖段 ～ 聚磺鉆井液，掉塊較多 白 61（應用井） 2670～ 4200 ～ 該區(qū)塊三開鉆井液密度一般在～ g/ 白 43（對比井） 3090～ 4192 ～ 對配漿水水質(zhì)不敏感，解決了沙漠干旱地區(qū)鉆井用水的難題 強抑制高鈣鹽聚合物鉆井液對配漿水水質(zhì)不敏感， 可用 咸水配漿維護，在沙漠等十旱缺水地區(qū) 施工可大 幅度減少運輸?shù)?工作量。 塔中油田中 1H 井位于沙漠腹地，井場距離最近的淡水水源超過 300 公里，淡水運輸極其困難和昂貴，該井3572～ 5271m“ X”井段使用強抑制性高鈣鹽聚合物體系過程中 ，僅用 50 淡水用于膨潤 土漿 的配制，現(xiàn)場鉆井液性能維護均使用礦化度在 3000mg/L 的地下咸水。該體系固相容量 限大可減少泥漿的排放量，其良好的抗污染能力為廢水的再利用提供了可能，從而減少了廢水坑的占地血積降低了環(huán)保費用。該體系在 中 1H 井的施工 過 程中 沒有排放一方廢泥漿，為搞好沙漠鉆井的環(huán)境保護 工作指明了方 向。 結(jié)論 (1)在處理劑 研 制與篩選的基礎上，綜合化學抑制、物理封堵、化學封固、合強抑制性乳酸高分子聚合物鉆井液體系的研究 第 15頁（共 25頁） 理密度的有效 應力支撐等防塌方法，針對裂縫發(fā)育的硬脆性泥頁巖地層及泥巖分散膨脹型地層 研 究形成了強抑制性高鈣鹽聚合物鉆井液體系。 (2)該體系 中 游離鈣離 子 濃度達到 1500mg/L 以上，保證了足夠的游離鈣和聚合鋁 AOP兩 性離子 磺酸鹽 CPS20 聚合醇、 KCl、瀝青類產(chǎn)品 等處理劑協(xié)同作用，通過提高泥漿濾液的抑制性和封堵、造壁、護壁作 用，解決了強水敏地層、膠結(jié)差、易破碎、易垮塌地層、水敏地層等的不 穩(wěn)定問題和鉆井液難處理的問題，達到穩(wěn)定井壁、減少泥頁巖水化膨脹和剝落掉塊、減小井徑擴大 率的目的，從而避免井下 復雜情況發(fā)生，提高井身質(zhì) 量 和 固井質(zhì)量。 (3)該體系具有強的抗溫、 抗 污染能力，抗溫可達 180℃ 、抗鹽達飽和、抗鈣鎂達 30000mg/L,可有 效解決高溫情況下石膏、鹽、低密度固相及碳酸 根離子和碳酸氫根離子 對鉆井液的污染。 (4)該體系在 本 研究應用范 圍內(nèi)解決了 塔 河油田 、塔中油 田二疊系、三 疊系、石炭系和中原 油田 橋 口、白 廟地區(qū)硬脆性泥頁巖地層的坍塌掉塊問題 ；解決了高密度鉆井液鉆遇鹽膏層、高含鈣鹽水層及碳酸根離子 污染時引起的井下事故，保證了鉆井工程的正常進行。 (5)應用井未出現(xiàn)井 下 復雜情況 (因為鉆井液的問題 )，井徑規(guī)則，應用井平均井徑擴大率小 于 ％，起下鉆順利，下 套管一次成功率 100％ ，電測一次成功率％。 3 強抑制性乳酸高分子聚合物鉆井液體系的研究 室內(nèi)研究 新型強抑制性鉆井液體系配方與基本性能 新型強抑制性鉆井液體系主要由高分子量的陽離子聚合物、改變鉆井液體系連續(xù)相的納米級乳化石蠟和有機硅醇抑制劑 3 種主劑組成。陽離子聚合物由于其帶正電荷，中和能力強，聚合物鏈長，架橋作用好，能以較快的速度和較強的靜電作用力中和鉆土礦物的負電荷，以單分子層形式單躺在 黏 土上，使 黏 土的比表面和負電荷大大下降，從而使 黏 土的水敏性基本喪失而起到穩(wěn)定 黏 土的作用。納米級乳化石蠟在改變鉆井液體系連續(xù)相的同時，在與高分子乳液聚合物同一種乳化劑的作用下，使濾液鈍化，有效地防止油侵、鹽侵和鈣鎂離子侵，使鉆井液具有很好的抗污新型抑制性鉆井液的研究 第 16 頁（共 24 頁） 染性強抑制性乳酸高分子聚合物鉆井液體系的研究 第 15頁（共 25頁） 能。有機硅醇抑制劑分子中的 SiOH 鍵易與 黏 土 上 的 SiOH 鍵縮聚成 SiOSi 鍵，產(chǎn)生牢固的化學吸附作用，在 黏土 表面形成一層甲基朝外的吸附層，使 黏 土親水性表面反轉(zhuǎn)為親油性，阻 止了 黏 土和層間的水化作用，減弱了鉆井液中 黏 土顆粒間的相互作用力，削弱了網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，具有較好的抑制泥頁 巖水化能力、防塌作用以及鉆井液稀釋能力和潤滑性能。通過室內(nèi)實驗優(yōu)選了鉆井液體系處理劑，進行了配方研究，優(yōu)化性能參數(shù)，確定新型強抑制性鉆井液配 方：（ 3～ 6）％ 膨潤土漿 ＋ (～)％ 陽離子乳液聚合物 (DS301)＋（ ～ ) ％ 有機硅醇抑制 劑 (DS302)＋(2～ 3) ％ 乳化石蠟 (RHJ1)＋ (～ ) ％磺甲基酚醛樹脂＋ (～ ) ％ 磺化褐煤 ＋ 適量電性增強劑。性能見表 l2。 表 12 新型強抑制性鉆井液基本性能 試驗條件 AV/ YP/Pa FL/mL 初切 /Pa 終切 /Pa Kf FLHTHP/mL Zeta/mV 常溫 25～ 55 10～20 5～ 15 1～ 5 1～ 15 ﹤ 10～ 25 25～ 30 150℃ /16h高溫老化后 20～ 50 5～ 15 5～ 20 1～ 5 1～ 15 ﹤ 10～ 25 30～ 25 鉆井液性能評價 以優(yōu)選出的半透膜劑強抑制性鉆井液基 本 配方為準，通過鉆井液鉆屑回收率試驗和抗 鹽 污染性、抗水污染、抗鈣污染性、抗鉆屑污染性、 高 密度性、抗溫性能評價等進行了綜合測試，表明該鉆井液體系性能良好。 (1) 鉆井液鉆屑回收率試驗 利 用原有鉆井液體系和強抑制性鉆井液休系進行對比試驗，結(jié)果表明研制的半透膜劑強抑制性鉆井液配方的抑制能力大大增強 (表 13)。 新型抑制性鉆井液的研究 第 16 頁（共 24 頁） 表 13 鉆井液鉆屑回收率試驗（井深： 1701～ 2304m） 序號 原有鉆井液體系 強抑制性鉆井液體系 體系 1 號 體系 2 號 體系 1 號 體系 2 號 回收率（％） 漏斗鉆度（ s） 61 40 41 (2)鉆井液抗鹽污染性能評價 通過對強抑制性鉆井液體系中分別加入 1％ 、 2％、 3％ 氯化鈉，測試鉆井液熱滾前后鉆井液的性能，試驗結(jié)果表明強抑制性鉆井液配方的抗 鹽 能力也較強 (見表14)。 表 14 強抑制性鉆井液配方的抗鹽污染性能 性能 序號 AV （ ） PV () YP (Pa) GEL (Pa) FL30 (ml) HTHPFL30 (ml) 1 1％ NaCl 2 2％ NaCl 3 3％ NaCl 120℃熱滾 16h 后 1 1％ NaCl 2 2％ NaCl 3 1％ NaCl (3)鉆井液抗水污染性能 通過對強抑制性鉆井液體系中分別加入 5％、 10％、 15％ 水，測試鉆井液熱滾前后鉆井液的性能，試驗結(jié)果表明抗水污染能力較強 (表 15)。 強抑制性乳酸高分子聚合物鉆井液體系的研究 第 21頁（共 25頁） 表 15 強抑制性鉆井液配方的抗水污染性能 性能 序號 AV （ ） PV () YP (Pa) GEL (Pa) FL30 (ml) HTHPFL30 (ml) 1 5％水 2 10％水 3 15％水 120℃熱滾 16h 后 1 5％水 2 10％水 3 15％水 (4)鉆井液抗鈣污染性能 在強抑制性鉆井液體系中分別加入 ％、 ％、 ％ 的氯化鈣，測試鉆井液熱滾前后的性能，試驗結(jié)果表明強抑制性鉆井液配方的抗鈣污染能力較強 (表16)。 表 16 強抑制性鉆井液的抗鈣污染試驗 性能 序號 AV （ ） PV () YP (Pa) GEL (Pa) FL30 (ml) HTHPFL30 (ml) 1.(％ ) 17 15 2 2.(％ ) 14 7 7 3.(％ ) 120℃熱滾 16h 后 1.(％ ) 10 2.(％ ) 7 11 3.(％ ) (5)高密度鉆井液性能評價 新型抑制性鉆井液的研究 第 18 頁（共 24 頁） 在強抑制性鉆井液體系中加入重晶石分別配制成密度為 、 的較高 密度鉆井液，測試鉆井液熱滾 （ 120℃ ） 前后的性能，試驗結(jié)果表明強抑制性鉆井液配方的懸浮能力較強，流變性能較好 (表 17)。 強抑制性乳酸高分子聚合物鉆井液體系的研究 第 19頁（共 25頁） 表 17 強抑制性鉆井液配方的較高密度鉆井液的性能 性能 序號 AV （ ） PV () YP (Pa) GEL (Pa) FL30 (ml) HTHPFL30 (ml) 1 熱滾前 熱滾后 熱滾前 熱滾后 (6)鉆井液抗溫性能評價 將強抑制性鉆井液體系中分別在 120℃ 、 140℃ 下老化 16h,測試鉆井液老化前后的性能，試驗結(jié)果表明強抑制性鉆井液配方在， 140℃ 下條件的性能仍良好 (表 18)。 表 18 強抑制性鉆井液配方的抗溫性能 性能 序號 AV （ ） PV () YP (Pa) GEL (Pa) FL30 (ml) HTHPFL30 (ml) 1 常溫 120℃ 140℃ 現(xiàn)場應用 鉆井液包被抑制性強 鉆井液良好的防塌抑制性使大古 1井在整個二開施工過程中返出的錄井巖屑層次分明，成型性好， PDC 鉆頭切削痕跡幾乎沒有任何變化。 短起及下鉆順利 大古 1 并二開 2300～ 4964m 井段共短起 17 次，每次均暢通、無阻卡現(xiàn)象，短起下一次到底率 100％ 。說明鉆井液懸浮穩(wěn)定性強、潤滑性好。大古 1 井作為區(qū)域探井二開平