高密度鉆井液穩定性和流變性控制技術

張曉崴

（中國石油集團長城鉆探工程有限公司鉆井液公司，北京 100101）

高密度鉆井液穩定性和流變性控制技術

張曉崴

（中國石油集團長城鉆探工程有限公司鉆井液公司，北京 100101）

為能夠最好地改善高密度水基鉆井液固相含量大、固相顆粒的分散程度相對高、鉆井液體系中自由水量少和積累不易處理的問題，使用采油加強固控設備、控制坂土含量、保持一定的鉆井液的強抑制性等處理工藝技術，從而使得高密度鉆井液具有很好的流變性的特點。

高密度；穩定性；流變性

1 高密度鉆井液穩定性控制技術

想要提升加重劑在鉆井液中的懸浮能力，對鉆井液的動切力和靜切力提升非常重要；然后在加重劑在鉆井液中有一個比較好的分散特性。在改變加重劑懸浮性過程中中，很多的思維就是在鉆井液中加入一些結構穩定劑，從而達到加強鉆井液的空間網狀結構的效果，這樣一來在一定程度上面提升對加重劑的負載能力，從而使促使鉆井液的動力穩定性有所改變。這種方法使懸浮性得到了改變，從而使鉆井液的流變性有所變差，達到一種不能夠適應于高密度鉆井液效果，所以很有必要替換一種方法來改變高密度水基鉆井液的懸浮穩定性，從而達到高密度鉆井液得當一個穩定的控制。

依據DLVO理論分析，只有提升顆粒間的排斥作用效果，才能促使顆粒保持一個相對分散和穩定的效果，通過得出增強排斥作用能的主要策略有以下幾種，第一，加大顆粒表面電位的絕對值，從而達到提高顆粒間靜電排斥作用VR；第二，利用高分子分散劑在顆粒表面形成有效的吸附層，從而達到增強位阻效應，從而達到顆粒間發生強位阻排斥力Vkj效果；第三，加強顆粒表面對分散介質的潤濕性特性，從而達到提升界面結構化和加大溶劑化膜的厚度，加強溶劑化排斥作用Vs。要想實現3 種作用的一個重要方法就是采用一種特殊的處理劑方法，然后吸附在加重劑顆粒表面現象，運用其離子基團加大顆粒表面的電動電位，利用極性基團來提高溶劑化效應。3種作用的綜合效應加大了顆粒表面排斥能，相對的阻礙了顆粒聚結，從而達到在鉆井液中的分散性和懸浮性。

2 高密度鉆井液流變性控制技術

2.1 高密度鉆井液流變性控制

首先以提高清除效率為重點，加強對固控設備的使用，最大程度上降低鉆屑在鉆井液中的積累程度，這是控制高密度鉆井液流變性的核心。在鉆屑進入鉆井液后，在還沒有發生發散的情況下將其清除掉，這樣一來就可以獲得一個非常好的清除效率。如果不能夠在第一時間進行清除，在相關作用下持續分散開來，這樣一來會造成高密度鉆井液流變性越來越不好，從而被迫進入稀釋—加重—再稀釋—再加重的惡性循環的中去。現階段對高密度鉆井液來說，振動篩能實現高效清除鉆屑，相對來說是目前最好的固控設備。

2.2 坂土含量的控制

在目前階段，所有的固相中，坂土對鉆井液流變性影響起著重要作用，想讓高密度鉆井液有一個很好的流變性，必須對坂土含量進行嚴格的控制。其中對坂土含量的控制應從低密度時就開始控制，后期隨著鉆井液密度逐漸的提升，坂土含量要控制在比較低的范圍。密度在1.80g/cm3以上時，密度每提高0.10g/cm3，要加入鉆井液體積3%～5%的處理劑膠液，從而達到降低坂土含量目的，另外在在密度提高時，要保持鉆井液流變性的穩定性。測定的密度在2.00g/cm3時，坂土含量應該在15～20g/lt，從而保證鉆井液具有很好的流變性。

2.3 保持鉆井液的強抑制性

目前主要是運用強抑制體系，對黏土、鉆屑、加重劑的分散抑制作用進行強化。運用陽離子鉆井液體系，陽離子鉆井液體系有較強的的抑制性、其中大小陽離子有效含量要維持在0.3%～0.5%，從而達到抑制泥巖造漿的目的。

2.4 pH值的合理控制

高密度鉆井段pH值不能太高，相關數據證明，pH值控制在9～9.5之間是合適的，可以在最大程度上保證磺化類藥品的效能發揮，也可以利用流變性的穩定，在高密鉆進液中及時地監測pH值的變化情況，及時調整pH值到合理范圍。

3 總結

影響高密度鉆井液穩定性和流變性的兩個方面，分別是固相顆粒間的吸引力與排斥力。可以利用一種處理劑吸附在加重劑顆粒表面，達到一種顆粒間的表面斥力加強的一種效果。另外，本文提出了調控高密度鉆井液穩定性和流變性的方法，對高密度鉆井液的研究和體系調控具有很好的參考意義。

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High Density Drilling Fluid Stability and Rheology Control Technology

Zhang Xiao-wei

In order to improve the solid content of high density water-based drilling fluid，the dispersion degree of solid particles is relatively high，the free water in drilling fluid system is less and the accumulation is difficult to deal with.Control the content of Osaka soil，to maintain a certain drilling fluid strong inhibition of processing technology，making high-density drilling fluid has a good rheological characteristics.

high density；stability；rheology

TE254.3

B

1003–6490（2017）10–0033–01

2017–07–12

張曉崴（1982—），男，甘肅武威人，工程師，主要從事鉆完井液技術及鉆井廢棄物環保技術方面的研究工作。