高温高压条件下钻井液性能优化研究

文 龙

(庆阳立诚石油技术有限责任公司，甘肃 庆阳 745000)

摘 要：为提升钻井液在极煸环境中的适应性,针对高温高压条件下钻井液性能的仇化展开了探索,通过选择合适的钻井波体系、添加防护剂及优化配方,研究了的米材料对水基钻并液性能的影响。实验表明,添加1.5%纳米 Si0,的钻并液在流变性和滤失控制方面表现最佳,显著提高了钻井液的高温高压适应性,该优化方案为超深并安全高效钻进提供了技术保障。

关键词：高温高压；钻井液优化；纳来 Si0₂；流变性

随着油气勘探开发向深层、超深层地层拓展,并下温度和压力不断升高,给钻并液性能带来严峻挑战。《中国石油天然气集团有限公司“十四五”科技发展规划》明确指出,要加快高温高压油气藏勘探开发关键技术攻关。高温高压条件下,常规钻井液易出现高温失水、高温变、剪切变薄等问题,严重影响钻并作业安全与效率。因此,亟须开展高温高压条件下钻井液性能优化研究,通过选择合适的钻井液体系、添加高效防护剂、优化配方等措施,提升钻井液的高温高压适应性,为安全、高效、经济地实施深层、超深层油气勘探开发提供技术支撑。

1 高温高压条件下钻井液的基本要求与常见问题

高温高压井钻井液面临着多重考验。首先,钻井液必须具备优异的耐温性能,以适应井底150℃以上的极端温度。同时,钻井液还需承受井底30MPa以上的超高压力,对钻井液的抗压缩性和流变性提出了更高要求。除此之外,高温高压环境下,钻井液的润滑性抑制性、悬浮性等关键性能也面临严峻挑战。常见的问题包括:高温失水,即温度>120℃时,钻井液中的游离水大量流失,导致钻并液密度和黏度急剧上升,泵压升高,甚至无法正常循环;高温变稠,特别是使用油基钻井液时,当温度>140℃时,溶解在油相中的沥青质析出,导致钻并液黏度急剧增加,流动性降低,易引发卡钻等事故;在高温高压条件下,羧甲基纤维素溶液等部分聚合物溶液分子链容易断裂,导致钻井液失水量急剧增加,易引发井壁崩塌等复杂情况。这些问题的频繁出现,对油气井的安全高效钻进构成了巨大威胁。

2 高温高压条件下钻井液的性能优化策略

2.1 选择合适的钻井液体系

高温高压条件下,选择合适的钻井液体系是优化钻井液性能的关键。油基钻井液具有优异的润滑性、抗高温能力和抑制性,在高温高压并中应用广泛。合成油基钻井波如陇原醇基钻井液,酯基钻井液如聚醚二元醇二辛酸醋,其热稳定性可达180-200℃,能够满足大多数高温高压井的需求。但油基钻并液成本较高,环保压力大,在环境敏感区域应用受限。近年来，高性能水基钻井液体系的研发取得重大突破,其耐温性、抗高压缩性、润滑性等方面性能不断提升,部分已接近油基钻井液。聚合物钻井液如聚丙烯酰胺体系在优化配方后,耐温可达150~180℃;锶盐聚合物钻井液,其密度可高达2.5g/cm³,并可通过添加云母、重晶石等材料进一步提高,适用于超高压力井眼;如硅sol凝胶体系等新型水基钻井液,通过硅溶胶与凝胶化剂反应形成凝胶微球,并填充于颗粒材料孔中,从而大幅提高钻井液的耐温性和抗压缩性,同时赋予钻井液优异的悬浮性和携砂能力。因此,根据井况条件和成本预算,有针对性地选择高温高压适应性强的钻井液体系,是保障钻井液性能的首要前提。

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