国内外硅酸盐钻井液研究应用现状

断

第12卷第3期

块油气田

2005年5月

FAULT-BLOCKOIL&GASFIELD

国内外硅酸盐钻井液研究应用现状

王 波1 付 饶2 赵胜英3

（1.中原石油勘探局钻井二公司 2.中原油田分公司采油五厂 3.石油大学石油天然气工程学院，北京）

摘 要 详细叙述了国内外硅酸盐钻井液研究应用现状，包括硅酸盐的抑制性、硅酸盐钻井液的防塌机理、硅酸盐钻井液的研究情况和应用情况，最后介绍了笔者对硅酸盐钻井液的研究情况及认识。

关键词 硅酸盐 钻井液 研究 应用

引言

硅酸盐作为防塌剂对泥页岩有良好的防塌作用，同时硅酸盐与地层水或钻井液中的钙镁离子反应生成不溶于水的硅酸盐沉淀物，对微裂缝地层有较好的堵漏作用。另外，在高温下，硅酸盐与粘土发生反应，使粘土固化，对井壁有较好的固壁作用，被认为是目前仅次于油基钻井液的防塌体系。近10年来国内外对硅酸盐钻井液有了较系统的理论研究，包括硅酸盐的防塌作用机理、硅酸盐钻井液体系使用条件、压力传递机理等方面，在国内，室内研究较多，现场应用较少，特别对盐水

杂

硅酸盐钻井液的研究与应用基本上没有。

负电的硅酸根微粒后，难以再形成凝胶结构，从而使粘度和切力降低；尚未水化分散的粘土颗粒端部层片间隙被硅酸胶粒封堵住，水分很难进入粘土内，从而粘土不能分散，粘度和切力都不能升高；"硅酸盐降低页岩水化趋势的作用。页岩在硅酸盐体系中处理后，吸附量显著降低，稳定性比其它体系处理的页岩高得多；#硅酸盐与地层矿物之间的化学反应。80C下硅酸钠与膨润土有可逆的结合作用，发生条件是用清水清洗，在现场只要不用清水洗井替换硅酸钠钻井液，就不会有这种结合，该钻井液稳定井壁的显著效果就能维持下去；60目的现场岩屑与3%硅酸钾溶液在105C作用10c，经X射线衍射测得粘土矿物含量基本上没有明显变化。

何恕等采用泥页岩压力传递和化学位差诱导的渗透压力传递实验技术，通过定量测定用钻井液处理后的极低泥页岩渗透率和泥页岩半透膜系

［5］数，对硅酸盐钻井液进行性能评价。实验结果

1 国内研究应用现状

1.1 硅酸盐的抑制性

文献［1］最早研究了硅酸盐的抑制性，后来文献［2~6］也对硅酸盐的防塌性能进行了大量研究，主要包括硅酸盐的模数、加量、硅酸钾和硅酸钠的比例、无机盐加量和种类对硅酸盐防塌性加量3%~5%、硅能的影响。模数为2.8~3.2、

酸钾和硅酸钠之间的比例越大的防塌效果最好，少量的无机盐能大大提高硅酸盐的抑制性。1.2 硅酸盐的作用机理

国内对硅酸盐的防塌抑制机理研究较少，丁锐在有关文献中对硅酸盐稳定粘土的作用机理和硅酸钠与膨润土的作用进行了研究，并取得了以

［7，8］

下认识：!膨润土对硅酸盐的吸附在粘土颗

表明，硅酸盐钻井液具有很强的降低泥页岩渗透率、改善膜系数、稳定井壁的能力，“封固”能力随作用时间的延长而加强。1.3 硅酸盐钻井液体系

硅酸盐钻井液体系的研究主要包括：!硅酸

盐的模数、加量、硅酸钾和硅酸钠的比例、无机盐

收稿日期 2004-12-19

第一作者简介 王波，1974年生，工程师，1998年毕业

于西南石油学院油田应用化学专业，长江大学2002级工程硕士在读研究生，现从事钻井工作，地址（457001）：河南省濮阳市，E-maiI：wangbO_0204@http://www.77cn.com.cn。

杂

粒端面进行，水化分散的粘土颗粒在端面吸附带

75

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加量和种类对硅酸盐防塌性能和钻井液性能的影响；!pH值对钻井液性能的影响；"处理剂的复

LV-CMC、KPAM、磺化沥青、配，其中包括PAC、SPNH、SMT、PVT护胶剂、络合醇SLA-2B、聚合醇等都与硅酸盐有较好的复配作用，与铵盐NH4-HPAN复配效果不佳；#钻井液的降粘问题。

1987年川东卧96井最早应用硅酸钾钠聚合物钻井液体系，防塌效果良好，机械钻速提高10.8%~21.2%。

壁裂缝、孔洞，抑制泥页岩的膨胀性和分散性。

（2）硅酸根在pH值小于9时，与地层水作用，立即变成硅酸盐凝胶堵塞裂缝孔隙。

进入地层的硅酸根离子与岩石表面或地（3）

层水中的钙镁离子发生反应生成沉淀，覆盖在岩石表面起封堵作用。

（4）井温低于80C时，硅酸盐通过氢键力、静电力和范德华力的叠加与地层粘土矿物牢固结合；井温高于80C时，分子间的硅醇基与粘土矿胜利油田在诸参1井4380~5005m井段应用硅酸盐钻井液体系，钻井液费用降低50%，井眼稳定，防塌封堵、堵漏效果好，井径扩大率仅为15%（之前平均井径扩大率为40%，最大200%），各项工程作业顺利。

2 国外研究应用现状

2.1 硅酸盐及硅酸盐钻井液体系的抑制性

VanOortE认为模数1.8的硅酸钠溶液粘度最小，模数越大、浓度越大，粘度越大（国外用液体硅酸盐）；在pH值为5~8迅速胶凝，SiO2含量减小，胶凝时间增长。该文不但认为硅酸盐能较好地抑制泥页岩的膨胀分散，而且对白垩岩也有

相当好的抑制分散作用［9］

。

AlfordS，DzialowskiA，JiangP等人认为，硅酸盐体系为页岩膨胀和分散提供了最佳的化学稳定作用，但需要钾离子才能提供最佳的抑制性能。模 …… 此处隐藏：3953字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……