[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

说明书

本发明提供了一种重晶石加重高密度水基钻井液性能调控方法，属于石油与天然气开发过程中钻井液技术领域。本发明通过计算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，提出高密度水基钻井液流变性、造壁性的调控方法。利用分选筛对重晶石进行了大量地分段筛选，然后将筛选后的重晶石与不同粒径段的重晶石进行复配，实验验证了调控方法的正确性。利用本发明方法实现了高密度钻井液流变性易于控制、高温高压滤失量小，对现场应用有非常重要的指导意义。

技术领域

本发明属于石油与天然气开发过程中钻井液技术领域，具体涉及一种重晶石加重高密度水基钻井液性能调控方法。

背景技术

随着石油钻探开发技术的不断发展，钻探深度越来越深，很多钻探深度深达7000m以上。而高密度水基钻井液性能对深井、超深井的钻探成功率、钻进速率和施工成本具有重要意义。因此，高密度水基钻井液技术已被各国作为重大课题进行研究，同时被公认为是衡量各国钻井液技术水平的重要指标。在钻进过程中，高密度水基钻井液流变性好易于流动，能很好的在井眼中循环，携带出钻进过程中产生的岩屑。但是高密度水基钻井液大量加入加重材料，固相含量高、粘度大、流动性差、循环压耗大、泵压高，易于导致：(1)起下钻时产生压力激动，引起井下安全事故，增加施工成本，降低经济效益和工程安全性；(2)在高泵压下，钻井液滤液易于进入地层，引起井壁不稳定，导致划眼、卡钻等安全事故。另外，高密度水基钻井液造壁性好滤失量小、泥饼薄而致密、强度高、渗透率低，泥饼对钻具、包嵌岩屑亲和力低有利于井壁稳定，能减小钻井液滤液对地层的污染、保护储层同时也能降低施工风险。但是高密度水基钻井液失水量大，泥饼厚而虚、强度低、粘附及粘滞效应强、造壁性差，易于导致：(1)泥饼粘附卡钻、压差卡钻或压力激动，解卡难度高，延长钻井周期，增加钻井成本，严重者卡死报废，造成极大的经济损失；(2)滤失量大，大量的滤液进入地层，造成水敏性地层(蒙脱石含量高的地层)吸水膨胀，井壁缩径，导致划眼、卡钻事故。

工程中要求高密度水基钻井液不仅流变性好而且造壁性也得好。然而，许多高密度水基钻井液的性能表现出流变性好造壁性差，或是造壁性好流变性差，二者很难协调统一。虽然现今在现场作业中采用了成膜、屏蔽暂堵、封堵等技术，在一定程度上缓解了流变性和失水造壁性之间的矛盾，收到一定效果，但仍然没能很好的解决这一难题，更没能形成一套良好的协调控制技术。

由于重晶石密度大、硬度适中、化学性质稳定、不溶于水和酸、无磁性和毒性，早在20世纪20年代就被用作石油和天然气钻井液的加重剂。它一般用于加重密度不超过2.3g/cm³的钻井液，目前仍然是全世界应用最广泛的钻井液加重剂。因此，研究出一种高效易行的重晶石加重高密度水基钻井液性能调控方法，指导高密度水基钻井液技术的改进和提高，从而满足我国复杂地层深井安全、快速、优质、高效钻井的技术需要，使我国钻井液技术达到世界先进水平显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，针对钻井液流变性好造壁性差，或是造壁性好流变性差，二者很难协调统一的问题，而提供了一种重晶石加重高密度水基钻井液性能调控方法，适用于深井、超深井或高温高压超深水平井高密度水基钻井液体系。

一种重晶石加重高密度水基钻井液性能调控方法，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。

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：