[发明专利]一种重晶石加重高密度水基钻井液性能调控方法

权利要求书

1.一种重晶石加重高密度水基钻井液性能调控方法，其特征在于：所述方法通过协调重晶石加重高密度水基钻井液流变性、造壁性对重晶石粒度级配的要求，得到最佳的重晶石粒径比，使得重晶石加重高密度水基钻井液具有流变性易于控制、高温高压滤失量小的良好性能。

2.根据权利要求1所述的重晶石加重高密度水基钻井液性能调控方法，其特征在于，所述重晶石加重高密度水基钻井液流变性对重晶石粒度级配的要求是通过轴承效应强度的强弱来实现的，具体如下：

在钻井液流动时小颗粒对大颗粒起到“滚珠”作用，变滑动摩擦为滚动摩擦辅助大颗粒流动；小颗粒粒径越小轴承效应越弱，只有在理想情况下，小颗粒与四个大颗粒相切能良好的发挥轴承效应；对此可以抽象出一个正四面体中内切一球辅助计算小颗粒半径；正四面体内切球的球心也是小颗粒的球心，内切球的半径小颗粒半径应为内切球球心到正四面体顶点的距离与大颗粒半径之差；从而求得r＝0.205R，即，当小颗粒半径r≤0.205R时，才能满足轴承效应。

3.根据权利要求1所述的重晶石加重高密度水基钻井液性能调控方法，其特征在于，所述重晶石加重高密度水基钻井液造壁性对重晶石粒度级配的要求是通过紧密堆积和理想填充实现的，具体如下：

钻井液泥饼形成过程主要分三步：第一步大颗粒填充进地层孔隙中进行架桥；第二步中大颗粒进入大颗粒孔隙中，对大颗粒进行填充；第三步小颗粒进入大颗粒、中颗粒堆积体的孔隙中进行填充；计算得知，要满足小颗粒能通过大颗粒堆积形成的外部通道实现紧密堆积和理想填充这一条件，小颗粒的最大粒径不能超过大颗粒的0.145倍，即当小颗粒粒径r≤0.145R时，小颗粒才能通过大颗粒堆积形成的外部通道，填充进大颗粒孔隙中进行密堆积，改善钻井液造壁性。

4.根据权利要求2或3所述的重晶石加重高密度水基钻井液性能调控方法，其特征在于，所述重晶石加重高密度水基钻井液流变性、造壁性对重晶石粒度级配的要求是通过实验验证的，具体如下：

用分级筛对重晶石粉进行过筛，收集通过不同孔径的重晶石粉，然后将筛选后的重晶石与不同粒径段的重晶石进行复配，实验验证调控方法的正确性。

5.根据权利要求4所述的重晶石加重高密度水基钻井液性能调控方法，其特征在于，所述实验钻井液基浆由5％钠膨润土浆、0.3％聚丙烯酸钾、5％磺化酚醛树脂、5％磺化褐煤树脂、5％磺化褐煤、30％NaCl及1％石棉组成。

6.根据权利要求5所述的重晶石加重高密度水基钻井液性能调控方法，其特征在于，所述实验钻井液基浆中添加复配重晶石。

7.根据权利要求6所述的重晶石加重高密度水基钻井液性能调控方法，其特征在于，所述实验钻井液制备方法包括以下步骤：

(1)将水、膨润土在搅拌条件下混合反应；

(2)将步骤(1)的混合液在搅拌条件下依次加入聚丙烯酸钾、磺化酚醛树脂、磺化褐煤树脂、磺化褐煤、NaCl及石棉；

(3)将步骤(2)的混合液在搅拌条件下加入复配重晶石。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述混合进行反应的条件包括：在1000-1200r/min的搅拌条件下搅拌60-80min后静置20-24h；在步骤(2)中，所述混合进行反应的条件包括：在1000-1500r/min的搅拌条件下搅拌15-30min；在步骤(3)中，所述混合进行反应的条件包括：在6500-8000r/min的搅拌条件下搅拌30-40min，搅拌均匀制得本高温高密度高矿化度水基钻井液。

9.根据权利要求7所述的重晶石加重高密度水基钻井液性能调控方法，其特征在于，所述实验钻井液密度为1.4～2.4g/cm³。