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(guān)鍵技術(shù)難題。對(duì)高密度鉆井液進(jìn)行了分類,以密度)粒度)黏度曲線確定了最優(yōu)化加重劑粒度分布,通過(guò)優(yōu)化基漿配制工藝、優(yōu)選強(qiáng)抑制鉆井液體系、優(yōu)化加重劑與鉆井液的粒度分布研究,應(yīng)用超微細(xì)、亞微態(tài)粒子穩(wěn)定技術(shù),強(qiáng)化固相控制,形成一套優(yōu)化的高密度陽(yáng)離子鉆井液技術(shù)工藝。高密度鉆井液屬于較稠的膠體懸浮體,其特點(diǎn)是密度高、固相高、膠體強(qiáng)度高、流動(dòng)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(duì)體系的黏切影響較大。
通過(guò)優(yōu)化陽(yáng)離子鉆井液配方,嚴(yán)格控制固相含量、黏土含量,合理調(diào)節(jié)體系粒度分布,形成了一套高密度鉆井液流變性控制技術(shù),首次在長(zhǎng)301井實(shí)現(xiàn)了零事故鉆井。對(duì)于高密度鉆井液的定義,還未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)或標(biāo)準(zhǔn)。影響高密度鉆井液的關(guān)鍵技術(shù)難題是流變性問(wèn)題,依據(jù)密度對(duì)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(xiàn)突變的/拐點(diǎn)為分界,密度高于/拐點(diǎn)0的鉆井液稱為高密度鉆井液。
多數(shù)情況下,并不是一開始鉆井就遇到高壓油、氣、水層或強(qiáng)蠕變、塑性流動(dòng)性地層,所以一般先用常規(guī)密度鉆井液鉆進(jìn),在鉆遇特殊地層時(shí)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(huì)造成鉆井液的大量浪費(fèi),導(dǎo)致鉆井成本大幅度上升。直接加重又會(huì)造成高密度鉆井液流變性的不好調(diào)節(jié)或失控。在加重前,應(yīng)先用固控設(shè)備、強(qiáng)抑制劑將黏土含量降到2%以下再加重。抑制劑濃度過(guò)大、加入速度過(guò)快會(huì)造成鉆井液過(guò)度絮凝,出現(xiàn)鉆井液分層現(xiàn)象,用離子機(jī)會(huì)使密度下降過(guò)多。
因此常用的方法是加入適量絮凝劑的同時(shí),用除泥器除泥,并且使用除泥器時(shí),將旋流分離出來(lái)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(shí)間。并配制強(qiáng)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(yīng)用于地層巖屑的清水回收率大于90%時(shí)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(shí)不加分散劑,以減少體系亞微態(tài)粒子的含量。常規(guī)配漿時(shí)加入一定量的燒堿或純堿,以增強(qiáng)膨潤(rùn)土的造漿能力、減少體系的黏土含量和固相含量。
實(shí)際鉆井施工中,鉆屑、黏土和重晶石在高速、高溫、高壓及復(fù)雜的化學(xué)條件下的分散、細(xì)化,又將不可避免地改變體系的粒度分布,因此,有必要對(duì)粒度分布值進(jìn)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?yàn)榱酱?黏度效應(yīng)低,體系密度升高快。粒徑小,黏度效應(yīng)高,但它是形成良好濾餅的必要要求。根據(jù)分形理論、膠體理論與流變學(xué)理論相接合,推導(dǎo)出高密度鉆井液粒度分布最優(yōu)化的黏度模型,并開發(fā)出配套軟件,為現(xiàn)場(chǎng)鉆井液的維護(hù)處理提供理論上和技術(shù)上的支持。中國(guó)土壤儀器在線 http://www.nn8ww.cn/
