团开发应用 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２～５４２５．２０１６．０５．０１４ ＷＷＷ．ｈｘｙｓｗｇｃ．ｃｏｍ ２０１６，ｖｏＩ．３３ Ｎｏ．０５亿学与佳物Ｚ狸 Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ＆Ｂｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 有机盐钻井液沉降稳定性研究 申文琦 。尹 达 ，王志龙 ，李 磊 ，罗 跃 ，梁红军。 （１．长江大学化学与环境工程学院，湖北荆州４３４０２３；２．塔里木油田公司，库尔勒８４１０００） 摘 要：为研究盐水侵污和温度对有机盐钻井液沉降稳定性的影响，室内测试了不同加量饱和盐水侵污后的有机盐 钻井液分别在２Ｏ℃、１２０℃、１５０℃下的沉降稳定性。结果表明：有机盐钻井液在２Ｏ℃和１２０℃时的沉降稳定性较好， １５０℃时的沉降稳定性较差；饱和盐水加量和温度对有机盐钻井液沉降稳定性均有显著性的影响。 关键词：钻井液；沉降稳定性；高温；盐水侵污 中图分类号：ＴＥ ２５４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—５４２５（２０１６）０５—００５６—０３ Ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓａｌｔ Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｆｌｕｉｄ ＳＨＥＮ Ｗｅｎ—ｑｉ ，ＹＩＮ Ｄａ ，ＷＡＮＧ Ｚｈｉ—ｌｏｎｇ ，ＬＩ Ｌｅｉ ，ＬＵＯ Ｙｕｅ ，ＬＩＡＮＧ Ｈｏｎｇ－ｊｕｎ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｙａｎｇｔｚｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎｇｚｈｏｕ ４３４０２３，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｗｏｒｋｉｎｇ Ｓｔａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｔａｒｉｍ ０ｉｌｆｉｅｌｄ，Ｋｕｅｌｅ ８４１０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓａｌｔ ｗａｔｅｒ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｓｔａｂｉｌ— ｉｔｙ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｓａｌｔ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｌｕｉｄ，ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｓａｌｔ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｆｏｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｓａｔｕｒａｔｅｄ ｓａｌｔ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ２Ｏ℃，１２Ｏ℃ａｎｄ １５０℃ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ， ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｓａｌｔ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｗａｓ ｇｏｏｄ ａｔ ２０℃ａｎｄ １ ２０℃。ｗｈｉｌｓｔ ｔｈｅ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｗａｓ ｐｏｏｒ ａｔ １ ５０℃．Ａｎｄ ｔｈｅ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｓａｔｕｒａｔｅｄ ｓａｌｔ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｈａｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｓａｌｔ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｌｕｉｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｌｕｉｄ；ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｓａｌｔ ｗａｔｅｒ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ 钻井液沉降是指钻井液中高密度固相或加重剂下 沉而引起的钻井液密度变化［１］。在深井钻井中，为了 １ 实验 １．１材料、试剂与仪器 平衡较高的地层压力，通常需要在钻井液中加入加重 材料，加重材料在重力的作用下容易发生沉降，并引发 有机盐钻井液，取自克深６井，井深为５ １７０ ｍ，现 场配方为：膨润土（１．０ ～２．５ ）＋烧碱（０．１ ～ ０．３ ）＋抗盐提切剂（２ ～４ ）＋大分子聚合物 井下漏失、卡钻等复杂情况 ］。同时，钻井液作为一种 分散体系受温度影响较大，井下的高温环境必然导致 钻井液黏度、切力的变化，并影响钻井液的沉降稳定 性。因此，钻井液在高温条件下的沉降稳定性是钻井 （０．４ ９／６～０．６％）＋抗盐降滤失剂ＢＺ—Ｒｅｄｕ（１ ～３ ） ＋抑制防塌剂ＢＺ—ＹＦＴ（３ ～５ ）＋抑制润滑剂ＢＺ— ＹＲＨ（２ ～４ ）＋复合有机盐工型ＢＺ—ｗＹ儿（２Ｏ ～液研究必须解决的一个问题。目前主要关注的是加重 剂的静态沉降，因此，对钻井液沉降性能的评价一般在 静态条件下进行 ］。作者考察了盐水侵污及温度对有 ４０ ）＋加重剂。 饱和盐水，自制，配制方法为：称取３．７ ｋｇ ＮａＣ１、 １３．８ ｇ ＣａＣ１２、８．３ ｇ ＭｇＣ１２、７６．４ ｇ ＫＣ１、２９．５ ｇ 机盐钻井液沉降稳定性的影响。 Ｎａ ＳＯ 加到１Ｏ Ｉ 蒸馏水中，搅拌均匀使其充分溶解， 基金项目：国家科技重大专项资助项目（２０１１ＺＸＯ５Ｏ４６） 收稿日期：２０１６－０３—１５ 作者简介：中文琦（１９８９一），女，河南濮阳人，硕士研究生，研究方向：钻井液，Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｈｅｎｗｅｎｑｉｌ¨４＠１６３．ｃｏｒｎ；通讯作者：王志龙， 教授，Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｚｌ＠ｙａｎｇｔｚｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。 申文琦等：有机盐钻井液沉降稳定性研究／２０１６年舅５期 测定盐水中各离子浓度，分别为：Ｃ１—１８４ ０６７×１０ 、 Ｃａ ４９５×１０一 、Ｍｇ０ ２１Ｏ×１Ｏ一。、Ｋ ４ ０００×１０一。、 Ｓｏ 一２ ０００ｘ１０一。 １．５ ｃｍ，测量上部钻井液密度（１０ 。 ），记录沉降罐液面 高度；除去沉降罐中钻井液１０ ｃｍ，再次测量钻井液密 度（ＩＤ …），两者之差即为钻井液的密度差（ ）。静态 ＪＪ一１型增力电动搅拌器；电热恒温干燥箱；密度 沉降因子（ＳＦ）按下式计算： ＳＦ＝ ！！ ｐｒｏｐ￣－／Ｏｂｏｔｔｏｍ 计；不锈钢沉降罐（内径６．３５ ｃｍ，外径７．６０ ｃｍ，内空 净高３５ ｃｍ，高度３９ ｃｍ，容积１ １０７ ｍＬ）。 １．２方法 当ＳＦ一０．５时，说明沉降稳定性良好；当ＳＦ＞ ０．５２时，说明沉降稳定性较差 ］。 静态沉降测试是评价钻井液在井筒内静态条件下 沉降趋势的方法 ］。利用自制的高温沉降实验装置测 试沉降稳定性。测试方法为：将１ Ｌ钻井液搅拌均匀 ２结果与讨论 ２．１ 有机盐钻井液的沉降稳定性 室内以有机盐钻井液为基础加入不同量的饱和盐 后置于沉降罐中，并置于恒温箱内，控制箱内温度分别 为２Ｏ ｏＣ、１２０℃、１５０℃，放置２４ ｈ后取出并冷却至室 温。用注射器或移液管移除上清液，弃掉上部泥浆 表１ Ｆｉｇ．１ 水，充分搅拌后分别在２Ｏ℃、１２Ｏ℃、１５０℃下测试其 沉降稳定性，结果见表１。 有机盐钻井液的沉降稳定性 Ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｏｒｇａｎｉｃ ｓａｌｔ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｆｌｕｉｄ 由表ｌ可知，高温条件下的沉降实验的析水量对 密度差的测试结果有影响，因此析水量也间接反映了 沉降稳定性的好坏。在同一温度下，随着饱和盐水加 量的增加，密度差逐渐增大，有机盐钻井液表面析水量 逐渐增多，即沉降稳定性越来越差。在饱和盐水加量 相同的情况下，随着温度的升高，密度差随之增大，有 机盐钻井液表面析水量也越来越多，即沉降稳定性越 来越差。 静态沉降因子也可以反映沉降稳定性的变化。有 机盐钻井液在２Ｏ℃、１２０℃下，ＳＦ一０．５，说明有机盐 钻井液的沉降稳定性较好；在１５０℃下，ＳＦ一０．５２，说 明有机盐钻井液的沉降稳定性较差，受温度影响较大。 在温度相同时，随着饱和盐水加量的增加，ＳＦ增大，说 明盐水侵污会导致有机盐钻井液的沉降稳定性变差。 在饱和盐水加量相同时，随着温度的升高，ＳＦ增大，说 明高温会影响有机盐钻井液的沉降稳定性。 ２．２显著性分析 为了更好地分析有机盐钻井液静态条件下的沉降 稳定性，利用多因素方差分析法对饱和盐水加量及温 度对有机盐钻井液沉降稳定性影响的显著性进行分 析。首先提出零假设（Ｈ。）：控制变量（饱和盐水加量 和温度）和它们的交互作用对观测变量（沉降因子ＳＦ） 没有产生显著性影响。采用Ｆ统计量，选择主效应模 型，利用ＳＰＳＳ软件计算，结果见表２。 由表２可看出，温度与饱和盐水加量的显著性都 小于０．０５，因此，温度和饱和盐水加量对有机盐钻井 液体系的沉降稳定性都有显著性的影响，两者影响能 力相当。 ３ 结论 测试不同加量饱和盐水侵污后的有机盐钻井液分 别在２０℃、ｌ２Ｏ℃、１５０℃下的沉降稳定性，研究盐水 侵污和温度对有机盐钻井液沉降稳定性的影响。结果 申文琦等：有机盐钻井液沉降稳定性研究／２０１６年■５朋 表２ 显著性分析 Ｔａｂ．２ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ 源 Ⅲ类平方和自由度 均方 Ｆ 显著性 注：因变量为沉降因子；显著性水平设为默认值０．０５。 表明：有机盐钻井液在２０℃、１２０℃下，ＳＦ－－０．５，表明 体系的沉降稳定性较好；在１５０℃下，ＳＦ一０．５２，表明 有机盐钻井液的沉降稳定性较差，受温度的影响较大。 在相同温度下，随着饱和盐水加量的增加，有机盐钻井 液的密度差变大，ＳＦ增大，沉降稳定性变差，表明盐水 侵污会导致钻井液的沉降稳定性变差。在饱和盐水加 量相同时，随着温度的升高，有机盐钻井液的密度差变 大，ＳＦ增大，有机盐钻井液的沉降稳定性变差，表明温 度会影响有机盐钻井液的沉降稳定性。显著性分析表 明，温度和饱和盐水加量对有机盐钻井液体系的沉降 稳定性都有显著性的影响，两者影响能力相当。 参考文献： ［１］张彪．一种钻井液的沉降稳定性的测试方法：ＣＮ １０３０４８２１８Ａ ［Ｐ］．２０１３—０４—１７． Ｅ２］王建，彭芳芳，徐同台，等．钻井液沉降稳定性测试与预测方法研 究进展ＥＪ］．钻井液与完井液，２０１２，２９（５）：７９—６ ７． ［３］万秀梅，王平全，常元，等．高温高密度近饱和盐水钻井液窒内研 究［Ｊ］．重庆科技学院学报（自然科学版），２０１ｏ，１２（２）：８６ ８８． Ｅ４］王中华．国内外钻井液技术进展及对钻井液的有关认识［Ｊ］．中外 能源，２０１１，１６（１）：４８ ６０． Ｅｓ］鄢捷年．钻井液工艺学［Ｍ］．东营：中国石油大学出版社，２００１： ４２３—４２４．
