纳米二氧化硅对盐水钻井液性能影响.pdfVIP

学兔兔 第32卷 第3期 钴 井 液 与 完 井 液 、b1．32 No．3 2015血 5月 DRILLING FLUIDCOMPLETION FLUID May 2015 doi：10．3696~．issn．1001—5620．2015．03．003 纳米二氧化硅对盐水钻井液性能的影响 夏鹏， 蔡记华， 范志军， 汪次洪 (中国地质大学 (武汉)工程学院，武汉) 夏鹏等．纳米二氧『匕硅对盐水钻井液性能的影响[J1．钻井液与完井液，2015，32(3)：9—12． 摘要 在油气井钻进过程中，井壁发生缩径和掉块往往是由于泥页岩吸水膨胀导致的。针对这种情况，提出使 用纳米二氧化硅封堵泥页岩的纳米级孔喉，从而降低其渗透率、减缓水分侵入的思路。通过测试钻井液的黏度、滤 失量和膨胀量，评价了纳米二氧化硅对盐水钻井液性能的影响。室内实验结果表明，纳米二氧化硅改善钻井液性能， 必须是在其抗盐的基础上才能实现，即需使用抗盐土配浆；浓度为1％～5％的纳米二氧化硅通过增加颗粒间的内摩 擦力，既而提高了钻井液的黏度，然而纳米二氧化硅材料对于盐浓度比较敏感；纳米二氧化硅颗粒可以沉积在滤饼 表面封堵滤纸孔隙，降滤失效果明显，滤失量降低率可达40．2％；其通过封堵黏土的孔隙，起到了抑制黏土吸水膨 胀的作用。优选出的二氧化硅最优加量为3％，其抗盐可至12％；综合考虑滤失、膨胀量实验结果和性价比，选定 3％NP+4％NaCl+SWM—B为最优配方。 关键词 纳米二氧化硅；盐水钻井液；抗盐土；泥页岩地层；井壁稳定；封堵 中图分类号：TE254．4 文献标识码：A 文章编号：1001．5620(2015)03—0009—04 0 引言 1 实验材料与方法 钻井液与泥页岩的相互作用以及钻井液的非抑制 1．1 实验材料和仪器 性是导致井壁失稳的原因。钻井液与泥页岩接触时， 抗盐土以及膨润土，黄原胶(XC)；改性淀粉 容易因为吸水而导致页岩地层产生松散垮塌、缩径等 (DFD．140)；纳米二氧化硅分散液(型号为VK—S01B， 井下复杂情况[1。】。以前的研究主要通过使用抑制性和 透明液体，平均粒径为15 nln±5 nlrl，纳米二氧化硅 防塌能力强的处理剂来改善泥页岩井壁的稳定性[4-6]o 含量为30％，溶剂为水，pH值为9～11 o 研究表明，中国页岩气储层的孔隙范围为5～300 ZNN．D6S型六速旋转黏度计，ZNS一5A型中压 nnl，主体为80～200 nlTl【_ ，且页岩的孔喉尺寸为5～50 滤失仪，ZNP．1膨胀量测试仪。 nlrl[8】 。 目前广泛使用的超细碳酸钙已经不能在纳米孔 配制了2种盐水钻井液SWM．A、SWM—B，其 发育的泥页岩层孑L喉处架桥继而形成薄而致密的泥 配方如下。 饼，因此只有运用纳米级的颗粒作架桥粒子才有可能 盐水钻井液A(SWM—A)350 mL水+10．5 g钠 封堵这些孑L喉。所以运用纳米二氧化硅颗粒封堵页岩 膨润土+1．5％DFD．140+0．1％XC+(0～3O％)盐+(0～ 孔喉，减缓水侵入页岩，可以增强页岩井壁稳定[9】。 5％)纳米二氧化硅+0．32 g NaOH 笔者将纳米技术和常规钻井液材料相结合，研究 盐水钻井液B(SWM—B)400 mL水+16 g抗盐 了纳米二氧化硅对钻井液综合性能的影响，得出较优 土+1．5％DFD．140+0_3％XC+(0～30％)盐+(0～5％) 的含纳米材料的盐水钻井液配方。在此基础上还可以 纳米二氧化硅+0．32 g NaOH 根据页岩地层条件，调整黏土含量和添加化学处理剂 由于二