水基成膜鉆井液體系的研究與應用.pdf

1、目前，隨著金剛石繩索取心工藝在地質(zhì)取心鉆探工程中的普及，鉆井液與繩索取心工藝相匹配的問題也隨之凸顯出來，諸如鉆井液的流變性能不滿足繩索取心工藝對鉆井液的要求、鉆遇復雜地層尤其是強水敏性地層時，傳統(tǒng)鉆井液體系不能達到較好的護壁效果，從而導致孔內(nèi)垮塌等問題。在石油鉆探工程中出現(xiàn)了新型水基鉆井液成膜技術理論，這類技術理論強調(diào)鉆井液的成膜性能，能較好的解決復雜地層的護壁問題。該理論認為，通過在水基鉆井液中加入一種或幾種具有成膜性能的處理劑，使鉆

2、井液能在泥頁巖等這類強水敏性地層孔壁上形成一種高質(zhì)量的膜，減弱或阻止鉆井液濾液侵入地層，從而維持孔壁穩(wěn)定，防止孔內(nèi)事故的發(fā)生。因此，將水基鉆井液成膜技術與理論引入到地質(zhì)取心鉆探工程中，并加以研究，使之形成與繩索取心工藝相匹配的鉆井液體系，以期解決這些問題是很有必要的。本文從金剛石繩索取心鉆探工藝對鉆井液的要求出發(fā)，運用水基鉆井液成膜理論，通過大量正交試驗，研究和開發(fā)了三種水基成膜鉆井液體系，分別是：植物膠成膜鉆井液體系、硅酸鹽成膜鉆井液

3、體系和聚合物成膜鉆井液體系，這三種水基成膜鉆井液體系具有良好的成膜性能，對水敏性地層具有較強的抑制能力。同時運用回歸分析方法，找出了在這三種鉆井液體系中，標準巖心膨脹量與時間之間的關系。植物膠成膜鉆井液體系的研究采用正交試驗的設計和分析方法，使用了KL植物膠作為成膜主劑，并通過與成膜助劑PAM、PVA以及Na2SiO3的復配試驗，篩選出性能較好的復配方案，形成對水敏性和破碎性地層有較強抑制能力的植物膠成膜鉆井液體系。硅酸鹽成膜鉆井液體系

4、的研究同樣采用正交試驗的設計和分析方法，使用了硅酸鈉作為成膜主劑，并通過與成膜助劑PAM和抑制劑KCl的復配試驗，篩選出性能較好的復配方案，形成對強水敏性地層有較強抑制、膠結能力的硅酸鹽成膜鉆井液體系。
　　 聚合物成膜鉆井液體系包括XY系列聚合物成膜鉆井液體系和DP聚合物成膜鉆井液體系兩大部分。XY系列聚合物成膜鉆井液體系使用了丙烯酸類聚合物作為成膜主劑，并通過與成膜助劑WST-100和S-1的復配試驗，篩選出性能較好的復配方

5、案。DP聚合物成膜鉆井液體系使用了聚合醇類聚合物作為成膜主劑，并通過與成膜助劑P和成膜助劑C的復配試驗，篩選出性能較好的復配方案。這兩種聚合物成膜鉆井液體系對水敏性地層都有較好的綜合護壁效果。植物膠成膜鉆井液體系在四川地勘局113地質(zhì)隊所屬古敘煤田石寶礦段ZK003孔和ZK6403孔和重慶巫山二郎廟滑坡勘察工程的BZK2孔和BZK19孔中得到應用，較好的解決了復雜地層的護壁問題和巖心采取率的問題，取得了較好的經(jīng)濟效益。聚合物成膜鉆井液體