高密度钻井液稳定性和流变性控制技术

张晓崴

（中国石油集团长城钻探工程有限公司钻井液公司，北京 100101）

高密度钻井液稳定性和流变性控制技术

张晓崴

（中国石油集团长城钻探工程有限公司钻井液公司，北京 100101）

为能够最好地改善高密度水基钻井液固相含量大、固相颗粒的分散程度相对高、钻井液体系中自由水量少和积累不易处理的问题，使用采油加强固控设备、控制坂土含量、保持一定的钻井液的强抑制性等处理工艺技术，从而使得高密度钻井液具有很好的流变性的特点。

高密度；稳定性；流变性

1 高密度钻井液稳定性控制技术

想要提升加重剂在钻井液中的悬浮能力，对钻井液的动切力和静切力提升非常重要；然后在加重剂在钻井液中有一个比较好的分散特性。在改变加重剂悬浮性过程中中，很多的思维就是在钻井液中加入一些结构稳定剂，从而达到加强钻井液的空间网状结构的效果，这样一来在一定程度上面提升对加重剂的负载能力，从而使促使钻井液的动力稳定性有所改变。这种方法使悬浮性得到了改变，从而使钻井液的流变性有所变差，达到一种不能够适应于高密度钻井液效果，所以很有必要替换一种方法来改变高密度水基钻井液的悬浮稳定性，从而达到高密度钻井液得当一个稳定的控制。

依据DLVO理论分析，只有提升颗粒间的排斥作用效果，才能促使颗粒保持一个相对分散和稳定的效果，通过得出增强排斥作用能的主要策略有以下几种，第一，加大颗粒表面电位的绝对值，从而达到提高颗粒间静电排斥作用VR；第二，利用高分子分散剂在颗粒表面形成有效的吸附层，从而达到增强位阻效应，从而达到颗粒间发生强位阻排斥力Vkj效果；第三，加强颗粒表面对分散介质的润湿性特性，从而达到提升界面结构化和加大溶剂化膜的厚度，加强溶剂化排斥作用Vs。要想实现3 种作用的一个重要方法就是采用一种特殊的处理剂方法，然后吸附在加重剂颗粒表面现象，运用其离子基团加大颗粒表面的电动电位，利用极性基团来提高溶剂化效应。3种作用的综合效应加大了颗粒表面排斥能，相对的阻碍了颗粒聚结，从而达到在钻井液中的分散性和悬浮性。

2 高密度钻井液流变性控制技术

2.1 高密度钻井液流变性控制

首先以提高清除效率为重点，加强对固控设备的使用，最大程度上降低钻屑在钻井液中的积累程度，这是控制高密度钻井液流变性的核心。在钻屑进入钻井液后，在还没有发生发散的情况下将其清除掉，这样一来就可以获得一个非常好的清除效率。如果不能够在第一时间进行清除，在相关作用下持续分散开来，这样一来会造成高密度钻井液流变性越来越不好，从而被迫进入稀释—加重—再稀释—再加重的恶性循环的中去。现阶段对高密度钻井液来说，振动筛能实现高效清除钻屑，相对来说是目前最好的固控设备。

2.2 坂土含量的控制

在目前阶段，所有的固相中，坂土对钻井液流变性影响起着重要作用，想让高密度钻井液有一个很好的流变性，必须对坂土含量进行严格的控制。其中对坂土含量的控制应从低密度时就开始控制，后期随着钻井液密度逐渐的提升，坂土含量要控制在比较低的范围。密度在1.80g/cm3以上时，密度每提高0.10g/cm3，要加入钻井液体积3%～5%的处理剂胶液，从而达到降低坂土含量目的，另外在在密度提高时，要保持钻井液流变性的稳定性。测定的密度在2.00g/cm3时，坂土含量应该在15～20g/lt，从而保证钻井液具有很好的流变性。

2.3 保持钻井液的强抑制性

目前主要是运用强抑制体系，对黏土、钻屑、加重剂的分散抑制作用进行强化。运用阳离子钻井液体系，阳离子钻井液体系有较强的的抑制性、其中大小阳离子有效含量要维持在0.3%～0.5%，从而达到抑制泥岩造浆的目的。

2.4 pH值的合理控制

高密度钻井段pH值不能太高，相关数据证明，pH值控制在9～9.5之间是合适的，可以在最大程度上保证磺化类药品的效能发挥，也可以利用流变性的稳定，在高密钻进液中及时地监测pH值的变化情况，及时调整pH值到合理范围。

3 总结

影响高密度钻井液稳定性和流变性的两个方面，分别是固相颗粒间的吸引力与排斥力。可以利用一种处理剂吸附在加重剂颗粒表面，达到一种颗粒间的表面斥力加强的一种效果。另外，本文提出了调控高密度钻井液稳定性和流变性的方法，对高密度钻井液的研究和体系调控具有很好的参考意义。

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[3] 张军，罗健生，彭商平，等.川东北地区抗高温超高密度钻井液研究[J].钻井液与完井液，2009，26（2）：39-42.

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High Density Drilling Fluid Stability and Rheology Control Technology

Zhang Xiao-wei

In order to improve the solid content of high density water-based drilling fluid，the dispersion degree of solid particles is relatively high，the free water in drilling fluid system is less and the accumulation is difficult to deal with.Control the content of Osaka soil，to maintain a certain drilling fluid strong inhibition of processing technology，making high-density drilling fluid has a good rheological characteristics.

high density；stability；rheology

TE254.3

B

1003–6490（2017）10–0033–01

2017–07–12

张晓崴（1982—），男，甘肃武威人，工程师，主要从事钻完井液技术及钻井废弃物环保技术方面的研究工作。