【正文】 說明鉆井液懸浮穩(wěn)定性強、潤滑性好。 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)。 (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)。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，削弱了網架結構，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。 (5)應用井未出現井 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％。 結論 (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。 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 幅度減少運輸淡水的 工作量。 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構后，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 能使井壁出現剝落、掉塊，嚴重時出現 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。表 10 列出了毛開 1 井高密度鉆井液受膏鹽污染后轉化為強抑制高鈣鹽聚合物鉆井液的鉆井液性能 。 表 9 桑株 1 井二開鉆井液性能 井深 /m 密度 / g/ T /s FL /mL pH G /Pa/Pa PV / YP /Pa MBT /g/L /mg/L 備注 630 38 25 2/6 8 3 49 996 轉化前 700 41 19 2/7 7 3 49 1200 轉化后 923 39 10 1/4 8 49 1520 — 1130 49 1/8 17 4 48 1570 — 1500 54 13 2/12 12 — — 地層出水 1700 44 1/3 12 3 45 1450 — 解決了高密度鉆井液流變性控制及抗污染問題 超高密度鉆井液因為固相含 量 高，其流變性控制困難，易被低密度 固 相和無機鹽污染，導致鉆井液性能的惡化 。在井深 804m和 1018m 分別鉆遇石膏夾層，鉆井液性能穩(wěn)定，說明強抑制性高鈣鹽聚合物鉆井液體系 抗 鈣能力強。 新型抑制性鉆井液的研究 第 12 頁（共 24 頁） 桑株 1 井是中石化西部勘探指揮部在昆侖山腹地布置的一日重點區(qū)域探井 。表8 列出了部分應 用 井與其對應鄰 井 的井徑數據。 新型抑制性鉆井液的研究 第 10 頁（共 25 頁） 強抑制性高鈣鹽聚合物鉆井液體系的研究 第 11頁（共 24頁） 解決了硬脆性地層的坍塌掉塊問題 中原油田黃河南的白廟、橋口地區(qū)普遍存在泥頁巖垮塌和掉塊現象。 表 7 不同鉆井液粒度分布 顆粒大小 鉆井液體系 粒度分布 ﹤ m m～5 m 5 m～ m m～ m ﹥ m 飽和鹽水聚磺井漿 強抑制性高鈣鹽聚合物鉆井液 現場應用 強抑制性高鈣鹽聚合物鉆井液自 2020 年研制成功以來，在中原、塔河、塔中、西南等油田推廣應用。 表 5 鉆井液抗膨潤土侵試驗 序號 AV / PV / YP /Pa FL /mL 初切 /Pa 終切 /Pa pH 1 高鈣鹽基漿 33 24 9 15 10 150℃ /16h 14 2 4 9 2 高鈣鹽基漿 +1％土 33 25 8 21 10 150℃ /16h 20 16 4 5 10 3 高鈣鹽基漿 +5％土 40 27 13 33 9 150℃ /16h 20 1 9 4 高鈣鹽基漿 +10％土 50 34 16 7 32 9 150℃ /16h 33 4 10 9 5 徐 23 井鉆井液 150℃/16h 34 27 7 — — — 6 徐 23 井鉆井液 +1％土 43 29 14 — — — 150℃ /16h 39 30 9 2 8 8 7 徐 23 井鉆井液 +3％土 36 7 30 8 150℃ /16h 61 44 17 8 8 徐 23 井鉆井液 +5％土 流動性差 150℃ /16h (6)高溫性能 為驗證體系的抗溫性能，對不同密度強抑制性高鈣鹽聚合物鉆井液進行了150℃ 和 180℃ 抗溫 試驗，所配鉆井液經過不同溫度、 l6h、 32h 熱滾動后，其性能變化見表 6。在所配制好的鉆井液中加入不同量的 CaCl2，經過 150℃ /l6h 后測定鉆井 液性能，考察鈣污染后鉆井液性能變化，結果 見 表 4。 表 2 封固井壁性能評價 巖心原始滲透率 / 濾濕量 /mL 1min 5min 15min 30min 60min 強抑制性高鈣鹽聚合物鉆井液 聚磺飽和鹽鉆井液 (3)氯化鈉污染 為 了 考察鉆井液 抗 鹽污染能力，進行 NaC1 污染實驗。 ％～ ％ 坂 土 漿 ＋ ％～ ％ LvCMC＋ ％～ ％ Siop＋ ％～％ CPS2020＋ ％～ ％ SMP＋ ％～ ％ SMC＋ ％～ ＋％～ ％ ZSC201＋ ％ NaOH＋ ％～ ％ CaCl2＋ ％～ ％ KCI＋％～ ％ 聚 合醇 或瀝青類產品 ＋ 重晶石 鉆井液性能評價 (1)抑制性能 為了考察體系的防塌能力，進行了頁巖滾動回收率試驗，同時和飽和鹽水聚磺井漿進行了對比，試驗結果見表 1。 2 強抑制性高鈣鹽聚合物鉆井液體系的研究 室內研究 鉆井液 方面 (1)實驗用材料 無機一有機單體聚合物 Siop、 兩性離 子 磺酸鹽聚合物 CPS20 聚合 鋁 防塌劑 AOP 固相化學清潔劑 ZSC201 為工 業(yè) 品，中原 油 田鉆井院生產 ； 磺化酚醛樹脂 SMP 、 磺化褐煤 SMC、 聚合醇、羚甲基纖維素為工 業(yè) 品 ； 氯化鈣、氯化鈉、氯化鉀、鈉膨潤 土 為工業(yè)品。 穩(wěn)定泥頁巖井壁的相關措施 鉆井工藝 方面 (1)起下鉆速度不宜過快，避免過高的抽吸壓力而降低鉆井液作用于井壁的壓力或者過高的壓力激動而使得作用于井壁的壓力過高，這對于坍塌性或者裂縫性泥頁巖影響尤其大； (2)鉆井過程中泵壓不宜過高，避免鉆井液在環(huán)空中返速過大，對井壁造成沖刷作用； (3)在設計井眼軌道和鉆井過程中形成井眼軌跡時避免出現井眼方位變化大，狗腿角過大而造成應力集中； (4)鉆進過程中應避免嚴重的機械碰擊，特別是在易塌地層； (5)在極易坍塌或者水化膨脹極強的淺部井段可選擇下套管來隔開。再加上泥頁巖與鉆井液相互接觸時，會發(fā)生一些不利的化學變化，將減弱其膠結力。由于泥頁巖的新型抑制性鉆井液的研究 第 6 頁（共 24 頁） 滲透率較低，約為 106 1012D，因此，在鉆進泥頁巖地層時，通常不產生 “ 正常 ”的鉆井液濾液漏失，然而在孔隙壓力和鉆井液液柱壓力不平衡時，將會在兩者之間出現壓力傳遞，最終逐漸達到平衡狀態(tài)。粘土礦物間形成擴散雙電層，雙電層斥力和滲透壓共同作用而產生的水化作用為滲透水化。 離子水化 ：離子水化是指粘土礦物所含硅酸鹽晶片上的補償性陽離子周圍形成水化殼。 當泥頁巖與鉆井液接觸時，在水力梯度和化學勢梯度的驅動下，引起水和離子的傳遞，包括鉆井液液柱壓力與孔隙壓力之間的壓力差驅動的達西流以及由鉆井液與泥頁巖之間的化學勢差驅動的離子擴散。因為歸根到底，井壁巖石的破壞和失穩(wěn)都是力 (巖石應力，化學應力，工程所引發(fā)的各種力 )的作用結果，其實質是井壁巖石所受應力超過了其強度而誘發(fā)失穩(wěn)破壞。鉆井過程中，井眼的形成打破了地層原有的力學和化學平衡，盡管有井壁泥餅的保護，但泥頁巖地層與鉆井液在井下溫度和壓力條件下接觸將產生如下的相互作用 : 1） 離子交換作用； 2） 泥頁巖和鉆井液中水的化學勢差異產生的滲透作用； 3） 在井底壓差作用下鉆井液中水沿泥頁巖的微裂隙的侵入； 4） 毛管力作用產生的滲析。當井內液柱壓力偏低時，可能使井壁巖石產生剪切破壞，此時，塑性巖石將向井內產生塑性蠕動而導致縮頸，脆性巖石則會產生坍塌掉塊 ,造成井徑擴大。 力學方面 處于地層深處的巖石，受上覆地層壓力、水平方向的地應力和地層孔隙流體壓力的作用。 無論無機還是有機抑制劑都在不斷發(fā)展，最終目的是要尋找到抑制效果好、適應性強、抗性強、對基 漿常規(guī)性能影響不大、來源廣、價格低的處理劑。聚陰離子處理劑主要包括聚丙烯酸類、聚丙烯酰胺類、聚丙烯腈類和腐植酸類，其中 PAC 、 PAM、 PHPA、 KPAM、 KPAN 和腐殖酸鉀等是現場使用較多的試劑，抑制機理是橋聯、絮凝和包被作用、成膜效應；聚陽離子處理劑主要包括大小陽離子，該 類是抑制效果好但對環(huán)境影響較大且價格較高的處理劑，抑制機理是中和作用、絮凝和包被作用；兩性離子聚合物主要有 XY27 和 FA 系列，雖然該類處理劑引入陰陽離子同時達到抑制效果，但具體的抑制機理并不十分明確。無機類抑制性鉆井液在近幾十年也有所發(fā)展，比如硅酸鹽、季銨鹽、甲酸鹽和乙酸鹽等。 無機類抑制性鉆井液是使用較早的一類。鉆井液體系抑制性的不足，可能導致一系列復雜情況的出現。 本文針對 不同地區(qū)，不同地層情況對新型抑制性鉆井液性能和結構的要求，選取了幾種得到 廣泛使用的新型抑制性鉆井液。 審查意見： Ⅴ 指導教師簽名： 評定成績（百分制）： _______分 （注：此頁不夠，請轉反面） Ⅳ 長江大學工程技術學院畢業(yè)設計 (論文 )評閱教師評語 學生姓名 專業(yè)班級 畢業(yè)設計 (論文 )題目 評閱教師 職 稱 評閱日期 評閱參考內容： 畢業(yè)設計 (論文 )的研究內容、研究方法及研究結果， 難度及工作量，質量和水平， 存在的主要問題與 不足。 6 主要參考文獻及資料名 [1] 曹紅英，梁興，里群 .蘇北盆地白駒低滲透高凝油田強抑制性鉆井液體系的研究與評價 [ J ].鉆井液與完井液， 2020（ 5） . [2] 王薦 , 舒福昌 , 吳彬 , 等 1 強抑制聚胺鉆井液體系室內研究 [ J ] 1 油田化學 , 2020 , 24 (4) : 296～ 300. [3] 徐同臺，井壁不穩(wěn)定地層的分類及泥漿技術對策，鉆井液與完井液， 1