復合鹽鉆井液流變性調控技術優化與應用

張學光 李云貴

摘要：復合鹽鉆井液體系應用，由于無機鹽含量、固相含量、Ca2+、HCO3-、CO32-污染等因素的影響，影響鉆井液性能的穩定，流變性控制問題逐漸顯露，通過對其的影響因素試驗調整評價，合理優化了鉆井液流變性調控技術，實現了良好的鉆井液流動性。

關鍵詞：復合鹽鉆井液;流變性;流動性

1 優化復合鹽鉆井液流變性調控試驗評價

1.1 鉆井液試驗配方

清水+4%膨潤土+0.2%純堿+0.2%PAM+0.6%WNP+0.5%KFT +1.5%SMP-2 +0.2%NaOH

1.2 無機鹽含量對鉆井液流變性的影響

1.2.1 KCL加量對鉆井液流變性性能的影響

隨著KCl加量的增加，鉆井液的表觀粘度、塑性粘度相對比較平穩，動切力的變化波動上升幅度比較大，當KCl加量超過6%，鉆井液塑性粘度開始增加，動切力呈現出減小的趨勢，流動性逐漸變好，鉆井液流變性能較平穩。

1.2.2 NaCL加量對鉆井液流變性的影響

隨著NaCl加量的增加，鉆井液的表觀粘度、塑性粘度、動切力的變化波動不大，鉆井液流變性能相對比較平穩，當NaCl加量超過5%，鉆井液塑性粘度開始增加，動切力有下降趨勢，流動性逐漸變好。

1.2.3 KCL、NaCL復合對鉆井液流變性的影響

隨著KCl、NaCl加量的增加，鉆井液的表觀粘度先升后降，塑性粘度逐漸降低、動切力的變化波動比較大，先升后降。KCl、NaCl同時加量增加到7%，動切力急劇下降。鉆井液濾失量隨著KCl、NaCl加量的增加，有不同程度的上升，要及時進行降濾失護膠，保持復合鹽鉆井液性能的穩定。

1.2.4 復合鉆井液流變性調整試驗

調整試驗優化非加重復合鹽鉆井液流變性配方。

4%膨潤土+（0.3～0.5）% PAM+（5～6）% NaCl+（6～7）% KCl+（1.5～2）% WNP+（2～3）% SMP-2+（1～2）% KFT+0.2%NaOH

1.3 固相含量對鉆井液流變性的影響

1.3.1 膨潤土加量對鉆井液流變性的影響

隨著膨潤土含量的增加，鉆井液濾失量降低，鉆井液的表觀粘度、塑性粘度、動切力先呈現出逐漸增加的趨勢，之后呈現出快速增大的趨勢，流動性變差。應用復合鹽鉆井液體系，應嚴格控制膨潤土含量在4%～6%。

1.3.2 密度對復合鹽鉆井液流變性的影響

鉆井液密度增加濾失量升高，鉆井液表觀粘度、塑性粘度、動切力呈現出不斷變大的趨勢，隨著重晶石粉加量的增加，要及時補充各類鉆井液處理劑的含量，同時進行稀釋處理，使鉆井液保持良好的流動性。

1.3.3 加重復合鉆井液流變性調整試驗

KFT、SF-1鉆井液處理劑對加重復合鹽鉆井液流變性調整，都能降低鉆井液的表觀粘度、動切力效果，試驗數據對比，高密度復合鹽鉆井液，SF-1對動切力降低明顯高于KFT效果，有利于改善鉆井液流變性。

1.4 鉆井液污染對流變性的影響

1.4.1 CaCl2加量對鉆井液流變性的影響

隨著CaCl2加量的增加，鉆井液濾失量逐漸增加，表觀粘度、塑性粘度呈現出先逐漸增大的趨勢，后逐漸減小;試驗表明：復合鹽鉆井液具有一定的Ca2+污染能力，一般不需要專門進行除Ca2+處理。

1.4.2 碳酸根對鉆井液流變性的影響

隨著Na2CO3濃度的增加到15%，鉆井液的pH值達到最大值11。隨著Na2CO3濃度的增加，鉆井液濾失量增加，表觀粘度、動切力先增加后減小，當Na2CO3濃度達到15%時，鉆井液的流動性最差，鉆井液受到HCO3-、CO32+嚴重污染。

1.4.3 清除HCO3-、CO32-污染鉆井液試驗評價

利用CaO、CaCl2提供一定數量的Ca2+，清除HCO3-、CO32-試驗結果，都可以起到降低HCO3-、CO32-含量的作用，達到調整鉆井液流變性能需求，試驗處理過程明顯存在增稠現象。

2 復合鹽鉆井液流變性調控技術優化

2.1 復合鹽鉆井液轉化

（1）體系轉換前，控制好鉆井液量，采用稀釋法和固控設備，進一步控制鉆井液膨潤土含量在35～40 g/L。

（2）將調整好的基漿鉆井液，2～3個循環周加入5%NaCL、7%KCL，進行復合鹽鉆井液轉化（檢測Cl-濃度在62000mg/l左右）。

（3）根據復合鹽鉆井液轉化后性能再補充處理劑鞏固鉆井液性能;調整鉆井液API失水<5ml，粘度40～45s，pH值9～10。

2.2 復合鹽鉆井液維護

（1）定期檢測膨潤土含量，保持在40～45g/l，若膨潤土含量過低，補充水化好的膨潤土漿。

（2）配制5%NaCl、7%KC1復合溶液（膠液）維護鉆井液，保持復合鹽鉆井液NaCl、KC1有效含量。

（3）加重復合鹽鉆井液嚴格控制固相含量，高密度鉆井液MBT應控制在35～40g/l，同時補充復合鹽膠液，保持鉆井液性能的穩定性。

（4）高密度加重同時配合（1.5～2）%KFT、（0.5～1）%SF-1處理劑，控制鉆井液動切力的上升，保持高密度復合鹽鉆井液良好的流動性。

2.3 鹽膏層污染鉆井液流變性調控

（1）鉆至鹽膏層前，補充鉆井液中NaCL、KCL的有效含量，保持復合鹽鉆井液體系的穩定。

（2）補充鉆井液中各類處理劑含量，增加鉆井液的抗鹽性和護膠能力，維持鉆井液的穩定性。

（3）鉆至鹽膏層時，隨時測量Ca2+、HCO3-、CO32-含量，以利于鉆井液流變性能的調控。

（4）CaO、CaCl2除去HCO3-、CO32-處理，在提高pH值，降低濾失量的同時，加入SF-1調整鉆井液流變性能。

3 應用效果

2018年在羅斜73、羅70井應用。優化的復合鹽鉆井液流變性調整技術，鉆井液轉化及維護，Ca2+、HCO3-、CO32-污染處理，流變性能調整處理可操作性強，使鉆井液保持較好的流動性。

4 結論

（1）通過對影響復合鹽鉆井液流變性因素的調控實驗研究，無機鹽KCl、NaCl含量應不低于10%。

（2）固相含量直接影響鉆井液的調控，非加重復合鹽鉆井液的固相含量應低于10%，膨潤土含量應控制在4%～6%，

（3）復合鹽鉆井液自身均具有一定的抗HCO3-、CO32-污染能力。

參考文獻：

[1]?趙勝英，鄢捷年，丁同偉，等.抗高溫高密度水基鉆井液流變性研究[J].天然氣工業，2007，27（5）：78-81.

[2] 張喜鳳，李天太，施里宇，張斌.深井抗高溫高密度鹽水鉆井液實驗研究[J].西安石油大學學報（自然科學版），2007，22（5）：37-40.

（作者單位：中石化勝利石油工程公司渤海鉆井總公司）