流变性的控制是高密度钻井液施工的关键技术难题。对高密度钻井液进行了分类,以密度)粒度)黏度曲线确定了最优化加重剂粒度分布,通过优化基浆配制工艺、优选强抑制钻井液体系、优化加重剂与钻井液的粒度分布研究,应用超微细、亚微态粒子稳定技术,强化固相控制,形成一套优化的高密度阳离子钻井液技术工艺。高密度钻井液属于较稠的胶体悬浮体,其特点是密度高、固相高、胶体强度高、流动性差。影响流变性的主要因素有密度、温度、黏土含量、固相含量、固相分散度、粒度分布以及所选用的钻井液体系的抗污染、抗高温、抑制能力等,其中加重剂的粒度分布对体系的黏切影响较大。

    通过优化阳离子钻井液配方,严格控制固相含量、黏土含量,合理调节体系粒度分布,形成了一套高密度钻井液流变性控制技术,首次在长301井实现了零事故钻井。对于高密度钻井液的定义,还未形成统一的认识或标准。影响高密度钻井液的关键技术难题是流变性问题,依据密度对流变性的影响,绘制密度)黏度曲线,以随着密度的升高,黏度出现突变的/拐点为分界,密度高于/拐点0的钻井液称为高密度钻井液。

    多数情况下,并不是一开始钻井就遇到高压油、气、水层或强蠕变、塑性流动性地层,所以一般先用常规密度钻井液钻进,在钻遇特殊地层时才要求提高钻井液密度, 特别是在深井施工中,如果全部排放(回收)掉原钻井液,会造成钻井液的大量浪费,导致钻井成本大幅度上升。直接加重又会造成高密度钻井液流变性的不好调节或失控。在加重前,应先用固控设备、强抑制剂将黏土含量降到2%以下再加重。抑制剂浓度过大、加入速度过快会造成钻井液过度絮凝,出现钻井液分层现象,用离子机会使密度下降过多。

    因此常用的方法是加入适量絮凝剂的同时,用除泥器除泥,并且使用除泥器时,将旋流分离出来的高固相部分直接排放掉,这样能加快处理速度,缩短施工时间。并配制强抑制低失水胶液替换掉部分井浆,最大限度地降低体系的黏土含量和固相含量。主要应用于地层岩屑的清水回收率大于90%时低造浆地层的施工中。主要是为了减少加重剂的沉降。配浆时不加分散剂,以减少体系亚微态粒子的含量。常规配浆时加入一定量的烧碱或纯碱,以增强膨润土的造浆能力、减少体系的黏土含量和固相含量。

    实际钻井施工中,钻屑、黏土和重晶石在高速、高温、高压及复杂的化学条件下的分散、细化,又将不可避免地改变体系的粒度分布,因此,有必要对粒度分布值进行修正。主要考虑中值直径值和粒径小于10Lm的粒子所占的比例值。因为粒径大,黏度效应低,体系密度升高快。粒径小,黏度效应高,但它是形成良好滤饼的必要要求。根据分形理论、胶体理论与流变学理论相接合,推导出高密度钻井液粒度分布最优化的黏度模型,并开发出配套软件,为现场钻井液的维护处理提供理论上和技术上的支持。中国土壤仪器在线 http://www.grain17.com/