高密度鉆井低下水的流變特性
流變性的控制是高密度鉆井液施工的關鍵技術難題。對高密度鉆井液進行了分類,以密度)粒度)黏度曲線確定了最優化加重劑粒度分布,通過優化基漿配制工藝、優選強抑制鉆井液體系、優化加重劑與鉆井液的粒度分布研究,應用超微細、亞微態粒子穩定技術,強化固相控制,形成一套優化的高密度陽離子鉆井液技術工藝。高密度鉆井液屬于較稠的膠體懸浮體,其特點是密度高、固相高、膠體強度高、流動性差。影響流變性的主要因素有密度、溫度、黏土含量、固相含量、固相分散度、粒度分布以及所選用的鉆井液體系的抗污染、抗高溫、抑制能力等,其中加重劑的粒度分布對體系的黏切影響較大。
通過優化陽離子鉆井液配方,嚴格控制固相含量、黏土含量,合理調節體系粒度分布,形成了一套高密度鉆井液流變性控制技術,首次在長301井實現了零事故鉆井。對于高密度鉆井液的定義,還未形成統一的認識或標準。影響高密度鉆井液的關鍵技術難題是流變性問題,依據密度對流變性的影響,繪制密度)黏度曲線,以隨著密度的升高,黏度出現突變的/拐點為分界,密度高于/拐點0的鉆井液稱為高密度鉆井液。
多數情況下,并不是一開始鉆井就遇到高壓油、氣、水層或強蠕變、塑性流動性地層,所以一般先用常規密度鉆井液鉆進,在鉆遇特殊地層時才要求提高鉆井液密度, 特別是在深井施工中,如果全部排放(回收)掉原鉆井液,會造成鉆井液的大量浪費,導致鉆井成本大幅度上升。直接加重又會造成高密度鉆井液流變性的不好調節或失控。在加重前,應先用固控設備、強抑制劑將黏土含量降到2%以下再加重。抑制劑濃度過大、加入速度過快會造成鉆井液過度絮凝,出現鉆井液分層現象,用離子機會使密度下降過多。
因此常用的方法是加入適量絮凝劑的同時,用除泥器除泥,并且使用除泥器時,將旋流分離出來的高固相部分直接排放掉,這樣能加快處理速度,縮短施工時間。并配制強抑制低失水膠液替換掉部分井漿,最大限度地降低體系的黏土含量和固相含量。主要應用于地層巖屑的清水回收率大于90%時低造漿地層的施工中。主要是為了減少加重劑的沉降。配漿時不加分散劑,以減少體系亞微態粒子的含量。常規配漿時加入一定量的燒堿或純堿,以增強膨潤土的造漿能力、減少體系的黏土含量和固相含量。
實際鉆井施工中,鉆屑、黏土和重晶石在高速、高溫、高壓及復雜的化學條件下的分散、細化,又將不可避免地改變體系的粒度分布,因此,有必要對粒度分布值進行修正。主要考慮中值直徑值和粒徑小于10Lm的粒子所占的比例值。因為粒徑大,黏度效應低,體系密度升高快。粒徑小,黏度效應高,但它是形成良好濾餅的必要要求。根據分形理論、膠體理論與流變學理論相接合,推導出高密度鉆井液粒度分布最優化的黏度模型,并開發出配套軟件,為現場鉆井液的維護處理提供理論上和技術上的支持。中國土壤儀器在線 http://www.s1an.cn/
