水基成膜鉆井液體系的研究與應(yīng)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(fù)雜地層尤其是強(qiáng)水敏性地層時，傳統(tǒng)鉆井液體系不能達(dá)到較好的護(hù)壁效果，從而導(dǎo)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(shù)理論，這類技術(shù)理論強(qiáng)調(diào)鉆井液的成膜性能，能較好的解決復(fù)雜地層的護(hù)壁問題。該理論認(rèn)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(qiáng)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(shù)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(yùn)用水基鉆井液成膜理論，通過大量正交試驗(yàn)，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(qiáng)的抑制能力。同時運(yùn)用回歸分析方法，找出了在這三種鉆井液體系中，標(biāo)準(zhǔn)巖心膨脹量與時間之間的關(guān)系。植物膠成膜鉆井液體系的研究采用正交試驗(yàn)的設(shè)計(jì)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(fù)配試驗(yàn)，篩選出性能較好的復(fù)配方案，形成對水敏性和破碎性地層有較強(qiáng)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(yàn)的設(shè)計(jì)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(fù)配試驗(yàn)，篩選出性能較好的復(fù)配方案，形成對強(qiáng)水敏性地層有較強(qiáng)抑制、膠結(jié)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(fù)配試驗(yàn)，篩選出性能較好的復(fù)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(fù)配試驗(yàn)，篩選出性能較好的復(fù)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(hù)壁效果。植物膠成膜鉆井液體系在四川地勘局113地質(zhì)隊(duì)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(yīng)用，較好的解決了復(fù)雜地層的護(hù)壁問題和巖心采取率的問題，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。聚合物成膜鉆井液體