科钻工程中泥浆研究

  1．科学钻探钻井液体系的研究。
 
  研究的整体目标是研制出一种满足科学钻探要求的钻井液体系。完成了用于科学钻探的LBM钻井液体系的设计、室内性能测试，探讨了无固相钻井液体系和低固相非分散聚合物钻井液体系在科钻一井中应用的可行性。从技术角度对三种钻井液体系进行综合对比评价，提出适用范围。研制了满足科学钻探要求的对环境无污染、抗盐、低毒，能大幅度降低摩阻，防止钻杆黏附卡钻并与钻井液体系配伍性能良好的高效润滑剂。
 
  研究的LBM-SD钻井液体系在科钻一井中得到了成功的应用（参见第十二章）。
 
  2．科学钻探泥浆体系的研究。
 
  通过分析研究和实验室试验筛选，优选了两种两性离子低固相聚磺钻井液体系（抗盐土体系和夏子街土体系）。这两种体系的钻井液流变性和滤失性均易调整，具有良好的热稳定性、润滑性，抗污染能力强，易于加重。
 
  根据科钻一井的井身结构和相关参数，设计了分段钻井液配方并进行了性能评价，推荐了可供现场施工参考的钻井液维护措施和固相控制方法。
 
  针对绳索取心钻进特点，通过调研、试验和计算，确定了绳索取心钻进钻井液的性能指标：循环温度下AV<8mPa's，FL<6ml，HTHP FL<25ml，润滑系数<0.1。计算结果表明：表观黏度在6mPa。s左右时，钻具内钻井液流动呈紊流状态，而环空呈层流状态，这样不仅可控制钻杆内结垢，同时减小了钻井液对井壁的冲刷；表观黏度从6mPa．s变化到3mPa．s时，激动压力变化不大，钻进时沿程损失变化不大。
 
  通过室内模拟试验和理论分析，对绳索取心钻杆内壁结垢机理和影响因素进行了研究，研究结果表明：①钻井液中的固相含量是影响钻杆结垢的根本原因，尤其是黏土的含量，当黏土含量超过3%以后，钻杆结垢上升幅度加剧；②钻井液的失水量和泥饼厚度与钻杆结垢有密切的关系，随着失水量增高钻杆结垢加重；③钻井液的黏度对钻杆结垢有影响，随着黏度增高钻杆结垢加重，但如果钻井液黏度过低，同样也不利于控制钻杆结垢；④随钻杆转速、钻井液流量加大，钻杆结垢越严重；⑤在钻井液中加入表面活性剂，能有效地控制钻杆结垢；⑥通过适当地向低固相钻井液加入钻井液添加剂，可以有效地改善钻井液性能，在同时满足携岩、井壁稳定要求的同时，达到控制钻杆结垢的目的。
 
  该泥浆体系没有在科钻一井中得到应用。
 
  3．新型甲酸盐无固相钻井液研究。
 
  对改性淀粉、磺化酚醛树脂(SMP)和AMPS的抗温性进行了系统的室内试验研究。试验结果表明：淀粉聚合物在甲酸盐中的抗温性虽然有很大的提高，但就目前所采用的改性条件而言，改性淀粉在甲酸盐无固相钻井液中比较可靠的抗温范围为110～120℃；磺化酚醛树脂(SMP)和AMPS的抗温范围超过150℃，能很好地满足科钻一井的温度要求。经大量的反复试验，最后筛选出表面活性剂1227和柠檬酸作为聚合物分子链稳定剂，钻井液添加剂磺化酚醛树脂(SMP)和AMPS作为甲酸盐无固相钻井液的抗温处理剂。以此为基础提出了两套抗温方案，采用SMP+1227或AMPS+柠檬酸和碳酸钠的两种抗温体系，对改善聚合物体系抗温性均有较好的效果。
 
  通过对甲酸盐无固相钻井液系统的室内试验性能测试和综合评价，开发出的4个甲酸盐无固相钻井液的最优配方具有流变性、润滑性好、抗高温性好、抗污染等优良性能。为降低该钻井液体系的成本，利于推广应用，还研究了甲酸盐的回收利用技术，采用碱法回收已初有成效，回收率在60%左右。
 
  由于成本等原因，该泥浆体系没有在科钻一井中得到应用。