油基钻井液组分对体系沉降性能的影响

研究了油基钻井液组分对其沉降稳定性能的影响。结果表明,基液类型、油水体积比、内相盐种类、加重材料粒径大小和种类会对油基钻井液的沉降稳定性能产生影响。静态沉降条件下基液黏度越大,体系油水体积比越小,体系沉降稳定性能越好。以NH4Ca(NO3)3为内相的油基钻井液体系沉降稳定性能优于甲酸盐、氯化钙和氯化钠内相钻井液体系。加重材料颗粒的粒径越小,沉降稳定性能越好,动态剪切和静态沉降条件下Mn3O4为加重材料的油基钻井液沉降稳定性能都优于其他加重材料体系。     

PIBSI对油基钻井液性能影响研究

常温条件下分别采用5号和3号两种白油配制基浆和油基钻井液体系,并在基浆和钻井液体系中加入不同质量分数的聚异丁烯丁二酰亚胺(PIBSI),考察不同温度下PIBSI的质量分数对基浆和钻井液体系流变、沉降和滤失性能的影响。结果表明,对于基浆而言,低温条件下(4℃)PIBSI能够提高基浆的沉降稳定性能,基浆的黏度随PIBSI质量分数的增加先降低后增加。对于油基钻井液体系而言,在适当质量分数下(5号白油体系PIBSI质量分数为2%,3号白油体系PIBSI质量分数为0.2%),PIBSI能够有效降低体系低温条件下(4℃)的黏度,而对室温(25℃)和高温(65℃)条件下体系的黏度、动切力等参数影响程度较小。PIBSI质量分数越高,两种油基钻井液体系的高温高压降滤失量越低。     

新型内相油基钻井液性能实验研究

室内研制形成了以NH4Ca(NO3)3水溶液为内相的新型油基钻井液体系,并与具有相同活度的以CaCl2、NaCl、KCl水溶液为内相的油基钻井液进行了性能对比。对比研究结果表明,用NH4Ca(NO3)3溶液配制的油基钻井液流变性能好,相同剪切速率条件下,体系黏度最小,老化前后流变参数变化的幅度最小;在动态剪切和静态老化条件下,相对于其他体系,其密度的变化值最小,体系的沉降稳定性能最优,高温高压滤失量最低。分析其机理为:体系活度相同时,NH4Ca(NO3)3水相的密度最大,减少了所需的固相量,因此钻井液黏度最低;电解质浓度最高,电解质压缩液滴表面的表面活性剂,使表面活性剂排列变得紧凑,界面张力降低,乳液的粒径变小,使乳状液稳定性增强。     

深水低温条件下油基钻井液流变性能实验研究

深水钻井过程中,海水低温环境对油基钻井液的流变性能有较大影响.文中采用Haake RS300流变仪测试了油基钻井液低温下的流变性能,并研究了基础油种类、提切剂、有机土和加重剂加量对钻井液低温流变性能的影响.结果表明,Haake RS300流变仪能精确描述油基钻井液低温下的流变性能,特别是低剪切速率下的流变性能;低温条件下,油基钻井液的剪切应力随剪切速率的变化呈现2个阶段（极低剪切速率下的线性阶段和中、高剪切速率下的剪切稀释阶段）;基础油种类、提切剂、有机土和加重剂加量对油基钻井液低温下的流变性能影响显著,特别是低剪切速率条件下的流变性能.     

应用马氏漏斗测定钻井液流变参数

马氏漏斗通常仅仅能表征钻井液的平均黏度,无法表征钻井液的其他流变参数。为此,基于马氏漏斗测定原理,测量不同体积钻井液流出马氏漏斗所需的时间,建立马氏漏斗中钻井液的剪切应力随剪切速率的变化关系,并最终给出了钻井液流变参数（表观黏度、塑性黏度、动切力）的关系式。最后应用具体实例,通过测量 2 种组分不同
的钻井液体系的流变参数,进一步阐述了应用马氏漏斗测量和计算钻井液流变参数的步骤和过程。      

油基钻井液低温特性实验研究

利用水合物抑制性评价实验装置,模拟了水深达3 000 m的海底低温、高压且存在机械扰动的动态环境(3 ℃,30 MPa),评价了油基钻井液抑制水合物生成的能力.结果表明,以高浓度氯化钙盐水为水相的油基钻井液具有良好的水合物抑制效果,可满足深水钻井需求,但随着油水比减小,油基钻井液中生成水合物的可能性增大.考察了油基钻井液的低温流变特性,结果表明,与常温下相比,深水低温环境中油基钻井液的黏度、切力明显增大,随着油水比降低,钻井液的低温增黏现象加剧,甚至出现胶凝.提高油水比有利于改善油基钻井液的水合物抑制性和低温流变性,有助于提高深水钻井效率.     

NH4Ca(NO3)3内相油基钻井液性能探讨

分别以CaCl₂、HCOOK、HCOONa和NH₄Ca(NO₃)₃为内相,配制具有相同活度（0.9）、相同密度（1.8 g/cm³）的油基钻井液体系,油水体积比为80∶20。比较了4 种钻井液的流变性、动态/静态沉降性能、黏弹性、触变性,考察了NH₄Ca(NO₃)₃钻井液的抗污染能力。结果表明,150℃滚动老化16 h 后,相同剪切速率下,NH₄Ca(NO₃)₃内相油基钻井液体系剪切应力最小,黏度最低。在50℃、170.3 s^-1下,该体系密度降低了0.255 g/cm3,其他3 种钻井液的密度降低值⊿ρ为0.513～0.545 g/cm³;相同剪切应力下,NH₄Ca(NO₃)₃钻井液弹性模量和黏性模量的比值（G'/G'）最大,体系动态沉降稳定性能最好。在10000 r/min 下搅拌30 min 后在50℃静置16 h,NH4Ca(NO3)3钻井液体系的表面张力为27.744 mN/m²,上层分离油体积为1.37 mL,剩余溶液的上下层密度差为0.038 g/cm³;该体系的凝胶尖峰为3.47 Pa,静态沉降稳定性和触变性最好。NH4Ca(NO3)3钻井液体系抗污染能力较强,可以抗10%劣土污染和15%盐水侵入污染     

油基钻井液低温流变特性实验研究

采用正交实验和方差分析的方法,通过测定油基钻井液的流变曲线,研究了低温下影响油基钻井液塑性黏度、动切力的主要因素。结果表明,当油水比一定时,润湿剂和降滤失剂的交互作用对钻井液低温下的黏度影响最大,其次是润湿剂和有机土。采用二元表分析方法,优选出对温度最敏感和最不敏感的2套配方体系。考虑油水比和基油的种类对温度敏感性最弱的配方低温流变性能的影响,结果表明在一定温度范围内,塑性黏度随温度的升高而近似线性降低,油水比越低,变化的幅度越明显。相同温度下,5#白油体系的黏度和动切力最高且对温度的敏感性最强,合成基体系黏度低且对温度的敏感性弱。最终得到一套适合深水钻井的对温度敏感性最弱的油基钻井液体系。     

非牛顿钻井液剪切速率计算公式的推导及验证

范式旋转黏度计由于具有使用简单、便于携带等特点,而被广泛运用于现场和室内实验中。为了能够较准确地计算范式旋转黏度计剪切非牛顿钻井液时的剪切速率,在理论模型的基础上推导出了新的剪切速率求解公式,并通过室内实验进行了验证。实验验证结果表明,剪切非牛顿钻井液时,相对于目前常用的剪切速率计算公式的求解结果,采用新推导的计算公式求得的剪切速率与采用高准确度、高精度的安东帕流变仪测得的实验结果更加接近,准确度更高;而且被测液体的非牛顿性越强,2 种计算方式得到的结果差值越大。