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1、學(xué)兔兔www.xuetutu.com第27卷第5期鉆井液與完井液V．01．27No．52010年9月DRILLINGFLUID&COMPLETIONFLUIDSept．2010文章編號：1001．5620(2010)05—0008—04超高密度水基鉆井液濾失造壁性控制原理匡韶華，蒲曉林，柳燕麗(1．遼河油田鉆采工藝研究院，遼寧盤錦；2．西南石油大學(xué)CNPC鉆井液重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都)摘要加重利是影響超高密度水基鉆井液濾失造壁性的重要因素。從理論上分析了加重劑沉降以及加重劑表面水化作用對鉆井液濾失造壁性的影響，得出加重劑顆粒的沉降
2、以及其表面水化能力是影響濾失造壁性的重要因素。由此提出了穩(wěn)定超高密度水基鉆井液靜態(tài)濾失的技術(shù)思路，即通過改善加重劑的沉降穩(wěn)定性和表面水化能力來控制鉆井液的濾失造壁性。提出了采用一種能吸附在加重劑表面，增大其表面Zeta電位絕對值和水化能力的處理劑來改善超高密度水基鉆井液濾失造壁性的技術(shù)方法。研究出一種潤濕分散利GR，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評價了其對加重劑表面Zeta電位的影響，以及對超高密度水基鉆井液沉降穩(wěn)定性和濾失量的影響。研究結(jié)果表明，GR可顯著提高加重劑的Zeta電位絕對值，并能明顯改善鉆井液的沉降穩(wěn)定性和濾失造壁性，從而驗(yàn)證了該技
3、術(shù)方法的可行性。關(guān)鍵詞水基鉆井液；超高密度；濾失造壁性；沉降穩(wěn)定性；潤濕分散劑中圖分類號：TE254．2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A超高密度水基鉆井液(p=2．30g／cm)已成為解決情況見圖1。阻礙深井超深井、異常高壓井鉆井發(fā)展難題的關(guān)鍵技術(shù)之一【1]。流變性和濾失造壁性是超高密度水基鉆井液的2個主要技術(shù)難點(diǎn)_2]。目前，中國對超高密度水基鉆井液的研究和應(yīng)用較多[3-6]，但主要集中為流變性的調(diào)控方法，有關(guān)超高密度水基鉆井液濾失造壁性能的研究很少。傳統(tǒng)鉆井液主要依靠降濾失劑吸附在黏土顆粒上來形成致密泥餅，從而達(dá)到降濾失的目的，而超高密度
4、水基鉆井液的固相含量高、黏土含量極少甚至沒有，單純依靠增加降濾失劑加量很難降低超高密度鉆井液的濾失量。加重圖1靜態(tài)濾失過程中顆粒受力及濾餅結(jié)構(gòu)示意劑是影響超高密度鉆井液性能的主要因素，研究了考慮浮力后鉆井液中固相顆粒的重力為：加重劑對鉆井液濾失造暨的影響，并探討了超高密度水基鉆井液濾失造壁性的調(diào)控思路和方法。Go：(p一)g(1)j1靜態(tài)濾失過程中顆粒運(yùn)動的計算模型式中，G為固相顆粒浮重，N；為顆粒半徑，mm；P、P分別為固相顆粒和液體的密度，g／cm。為了便于分析，將鉆井液中的固相顆粒作球形鉆井液的濾失速率會產(chǎn)生流體動力學(xué)
5、作用力，處理，設(shè)定向下的力為正，向上的力為負(fù)。這種作用力拖動顆粒向?yàn)V餅方向沉積，將其稱為1．1顆粒在靜態(tài)濾失過程中的受力分析顆粒沉積力。焦棣和sharma利用流體動力學(xué)原理，鉆井液中的固相顆粒在靜態(tài)濾失過程中的受力分析出鉆井液濾失過程中顆粒的沉積力為：第一作者簡介：匡韶華，在讀碩士研究生，1985年生，現(xiàn)在主要從事油氣井工作液方面的研究工作。地址：遼寧省盤錦市興隆臺區(qū)惠賓街91號紀(jì)檢督察科；郵政編碼124010；E—mail：kuangshaohua@163．corn。學(xué)兔兔www.xuetutu.com第27卷第5期匡韶華
6、等：超高密度水基鉆井液濾失造壁性控制原理9對于賓漢流體，將式(1)、(2)、(4)代人式(7)有：?2”2PfI(一)J1A]?式中，a為顆粒形狀系數(shù)；q為濾失速率，em／s；)g+l23n~IPs叫J(8)為鉆井液中同相的體積分?jǐn)?shù)，％；A為濾失面積，=6r~laR(Vs—Vf)+4。roem。于是，賓漢流型鉆井液靜態(tài)濾失過程中，顆粒；K為稠度系數(shù)，mPa·S；n為流性指數(shù)。的沉降速度為：鉆井液濾失過程中，固相顆粒在沉積力和重力的作用下向下運(yùn)動，運(yùn)動過程中必受到流體對它的?r++【s舶--pf)g--Z"0]J阻力。而在不同
7、流體巾，顆粒所受到的阻力不同。牛頓流體中，南Stokes定律可知阻力大小為：+=6兀(—Vf)(3)等’南r式中，為顆粒受到的阻力；為流體黏度，對于赫一巴流體，將式(1)、(2)、(5)代人(7)mPa·S；v為顆粒沉降速度，cm／s；Vf為流體流動速度，式有：cm／s。研究表明高密度鉆井液流變性一般遵從賓漢模)2Q3niPs『(10式和赫一巴模式，故需對Stokes定律進(jìn)行改進(jìn)。=6r~KR(Vs一o+4xRvo蔡樹棠按Stokes解的流速分布，得到了低雷諾于是，赫一巴流型鉆井液靜態(tài)濾失過程中，顆數(shù)下球體在賓漢流體中所受的
8、阻力為]：粒的沉降速度為：=6rt#R(vs—Vf)+4rtR(4)式中，右邊第1項(xiàng)為牛頓流體的Stokes阻力公式，(Ps-&)第2項(xiàng)代表了屈服應(yīng)力的作用，為鉆井液動切力。(11)劉永建[9推導(dǎo)出球形顆粒在赫．巴流體中作直3gI2P。l2(1一)A【3，，rJ線運(yùn)動時所受的阻力為：=6兀
