钻井液性能测试实验（钻井液性能测试实验方法）

本篇文章给大家谈谈钻井液性能测试实验，以及钻井液性能测试实验方法对应的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站喔。 今天给各位分享钻井液性能测试实验的知识，其中也会对钻井液性能测试实验方法进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！

本文目录一览：

• 1、钙离子对水基钻井液性能有何影响?如何设计相关实验?
• 2、钻井液性能测试方面？ 详细的!
• 3、松软煤层钻进用可降解钻井液的试验研究
• 4、钻孔桩泥浆性能试验中的胶体率试验如何做
• 5、煤层气低密度钻井液技术研究

钙离子对水基钻井液性能有何影响?如何设计相关实验?

钙离子对水基钻井液性能影响是：使钻井液体系中分散的郭土粒子处于絮凝状态，控制页岩珊塌和井简扩大，防止地层损害。实验做法是：
1、所需仪器、用品：仪器znn-d6粘度计一台，电子天平一台。药品cmc，降粘剂。
2、步骤：取原浆500毫升，高速搅拌5分钟，测试性能。
3、分成5组，按照0.05、0.15、0.2、0.25、0.3，加入生石灰，高速搅拌10分钟后，测全套性能。
4、根据加入生石灰的钻井液性能，加入0.1、0.1、0.2、0.2、0.3的稀释剂，使其性能恢复。
5、将所得数据整理记录。

钻井液性能测试方面？ 详细的!

按API规定常检测的钻井液性能包括：密度、漏斗粘度、塑性粘度、动切力、静切力、API滤失量、HTHP滤失量、Ph值、碱度、含沙量、固相含量、膨润土含量、和滤液中各种离子浓度等。一、 钻井液密度
钻井液的密度是指单位体积钻井液的质量钻井液性能测试实验，常用g/cm3
二、 钻井液的流变性
钻井液的流变性是指钻井液流动和变形的特性。参数：塑性粘度、动切力、漏斗粘度、表观粘度和静切力等钻井液的重要的流变参数。
三、 钻井液的造壁性
在钻井过程中钻井液性能测试实验，当钻头钻过渗透性地层时钻井液性能测试实验，由于钻井液的液柱压力一般总是大于地层孔隙压力钻井液性能测试实验，在压差作用下钻井液性能测试实验，钻井液的液体便会渗入地层，这种特性常称为钻井液的滤失性。在液体发生层滤的同时，钻井液中的固相颗粒会附着并沉积在井壁上形成一层泥饼。
四、 钻井液的PH值
用钻井液的PH值表示钻井液滤液的酸碱性。
五、 钻井液的含沙量
钻井液的含沙量是指钻井液中不能通过200目筛网，及粒径大于74μm的沙粒占钻井液总体积的百分数。
六、 钻井液的固相含量
钻井液的固相含量通常用钻井液中全部固相的体积占钻井液总体积的百分数来表示。

松软煤层钻进用可降解钻井液的试验研究

蔡记华1 谷穗2 乌效鸣1 刘浩1 陈宇1

(1.中国地质大学(武汉)工程学院 湖北武汉 430074 2.中国地质大学武汉江城学院 湖北武汉 430200)

摘要:松软煤层中钻井液性能测试实验的钻进护孔技术是目前煤矿瓦斯抽采利用中亟待解决的技术难题之一。论文首先在理论上分析了可降解钻井液的护孔作用机理和生物降解作用机理钻井液性能测试实验，并通过流变性测试、滤饼清除实验和煤岩气体渗透率测试等方法对其性能进行了综合研究。结果表明:可降解钻井液的降解性能人为可控钻井液性能测试实验，能适合煤矿井下作业环境;生物酶降解加盐酸酸化的双重解堵措施可有效地清除可降解钻井液对煤层气储层的伤害，并能恢复甚至提高煤岩气体渗透率(增幅在15.47%～38.92%之间)。研究成果可以解决松软煤层瓦斯抽采孔钻进工作中护孔与储层保护的矛盾问题，也可为煤层气垂直井、水平井和分支井的钻井工艺优化与产能提高提供重要的理论和技术基础。

关键词:松软煤层 瓦斯抽采 可降解钻井液 护孔 储层保护

基金项目: 国家自然科学基金项目 ( 40802031、41072111) 。

作者简介: 蔡记华，1978 年生，男，湖北浠水人，博士、副教授，从事钻井液与储层保护方面的教学和研究工作，电话: 027 67883142，E mail: catchercai@126. com。

Experimental Research on Degradable Drilling Fluid for Drilling in Unconsolidated and Soft Coal Seam

CAI Jihua1，GU Sui2，WU Xiaoming1，LIU Hao1，CHEN Yu1

( 1. Engineering Faculty，China University of Geosciences，Wuhan 430074，China; 2. Jiangcheng College，China University of Geosciences，Wuhan 430200，China)

Abstract: Technologies needed to stabilize the wellbore are among the most urgent problems that require be- ing resolved in the drainage and exploitation of coalmine methane ( CMM) from unconsolidated and soft coal seams. In the first，the paper theoretically analyzed the borehole maintaining and biodegradation mechanisms of degradable drilling fluid. Then systematical study on its performance were carried out by utilizing rheology tests， mud cake remove tests and coal rock gas permeability tests. Results show that the degradation properties of degrad- able drilling fluid were controllable and it was fit for the coalmine operation environment. Furthermore，complex unplugging technologies employing enzymatic degradation plus acidification by HCl was effective in removing the damage caused by mud cakes of degradable drilling fluid and resuming the gas permeability of coal rock or even en- hance it by a ratio between 15. 47% and 38. 92% . Technological achievements of this paper can help to resolve the contradiction between borehole maintaining and reservoir protection，and also offer powerful theoretical and techni- cal foundation for drilling technology optimization and production capacity enhancement in vertical，horizontal and multi lateral drilling for coalbed methane exploration.

Keywords: unconsolidated and soft coal sea; coalmine methane drainage and exploitation; degradable drill- ing fluid; borehole maintain; reservoir protection.

1 可降解钻井液的提出

根据抽采对象的不同，可将煤矿瓦斯抽采分为本煤层瓦斯抽采、邻近层瓦斯抽采和采空区瓦斯抽采［1］。由于钻井液性能测试实验我国地质构造条件复杂，成煤时代多，煤矿区分布广，煤储层特征差异大。简单起见，可划分为正常煤体结构的硬煤层和构造发育的松软煤层两种典型类型。对于松软煤层，由于煤与瓦斯突出、煤层松软、机械强度低等原因，采用清水或空气等常规排粉钻进方式时易出现塌孔、卡钻或喷孔等问题，打钻成孔困难，瓦斯抽采效率低。松软煤层的煤层气开发是钻井液性能测试实验我国煤层气产业化面临的最严峻的挑战之一［2～4］，在此类煤层中钻进护孔技术是目前亟待解决的技术难题之一［5～6］。

为达到较好的护孔效果，通常在钻井液中添加纤维素、胍尔胶和生物聚合物等聚合物。纤维素和胍尔胶等起到增粘、降低摩阻和润滑作用以保持井壁稳定，而生物聚合物可以增强钻井液在水平井段内的岩屑悬浮能力。尽管这类钻井液对储层的伤害比传统泥浆要小，但还是会在井壁上形成了低渗透的滤饼。滤饼的不充分降解会极大地影响井壁的流动能力，结果是显著降低生产井的产量。因此，特别是在松散地层和高渗透性地层中，必须清除渗滤到地层中的钻井液以及沉积在井壁上的滤饼，以实现产量最大化。

近年来，针对松散地(储)层钻进中护孔和储层保护的矛盾，我们提出了一种环境友好的可降解钻井液的研究思路［7～11］:在钻进时能保持孔壁稳定，而在钻进工作结束后，钻井液能在生物酶和无机酸作用下实现降解、粘度下降，先前形成的滤饼破除、产层流体的流动性增强、恢复地下流体资源解吸扩散通道，达到提高地下流体资源产量效果的目的。

本文在上述研究基础上，在理论上分析了松散煤层钻进用可降解钻井液的护孔作用机理和生物降解作用机理，并通过流变性测试、滤饼清除实验和煤岩气体渗透率测试等方法对可降解钻井液的性能进行了综合研究。

2 可降解钻井液的作用机理

2.1 可降解钻井液的护孔作用机理

可降解钻井液主剂由粘土稳定剂(如KCl)、水溶型或酸溶型架桥粒子/加重剂(一般为细粒CaCO3或无机盐)、降滤失剂(主要是天然植物胶如淀粉或纤维素或胍尔胶)、流型调节剂(如生物聚合物XC)等组成，这些处理剂共同起到增粘和降低摩阻作用;当钻进结束后，加入能降解各种聚合物的生物酶破胶剂［12～15］和能溶解细粒CaCO3无机酸(通常是15%的HCl［12，14］)或有机酸［13，16］来清除聚合物滤饼(主要由聚合物和CaCO3组成)对储层渗透性的伤害。下面分别阐述各种处理剂的作用机理。

(1)粘土稳定剂可以用来抑制煤岩中粘土矿物遇水后膨胀;

(2)水溶型或酸溶型架桥粒子可以在煤岩表面的孔隙或裂隙孔喉处形成架桥，起到防止钻孔漏失的目的，同时CaCO3或无机盐也可以适当增加钻井液的密度，起到平衡地层压力的作用;

(3)天然植物胶大分子物质相互桥接，滤余后附在孔壁上形成隔膜。这些隔膜薄而坚韧，渗透性极低，可以阻碍自由水继续向煤层渗漏(图1)。同时，这类聚合物钻井液具有良好的包被抑制性，能有效地抑制钻屑分散。另外，这类具有强亲水基团的长链环式高分子化合物易溶于水，形成的水溶液具有较高粘度，可以增强钻孔孔壁表面松散煤粒之间的胶结力，起到加固松软煤层孔壁的效果;

图1 Na-CMC在粘土颗粒上的吸附方式

(4)生物聚合物XC是一种优良的流型调节剂，用它处理的钻井液在高剪切速率下的极限粘度很低，有利于提高机械钻速;而在环形空间的低剪切速率下又具有较高的粘度，并有利于形成平板形层流，可增强钻井液在近水平煤层钻孔中的携岩效果。

2.2 可降解钻井液的生物降解作用机理

所谓降解，是指在物理因素、化学因素或生物因素等的作用下聚合物分子量降低的过程。从实用的角度出发，聚合物降解可分为热降解、机械降解、光化学降解、辐射化学降解、生物降解及化学降解等不同的引发方式［17］。下面以胍尔胶为例，阐述生物酶降解聚合物的作用机理。

胍尔胶属于半乳甘露聚糖类，所用胍尔胶分子主链由β1，4糖甙键将D甘露糖单元连接而成，D半乳糖取代基通过α1，6糖甙键接在甘露糖主链上，沿甘露糖主链随机分布，半乳糖与甘露糖单元之比约为1∶1.6。半乳甘露聚糖特异复合酶可有效地水解半乳甘露聚糖，它由两种O键水解酶组合而成，两种酶的降解机理如图2所示。

第一种O键水解酶是α半乳糖甙酶(蜜二糖酶)，专门作用于半乳糖取代基，可用来水解末端的非还原性αD半乳糖甙键。第二种O键水解酶过去常用来分解胍尔胶分子，在此专门作用于甘露糖主链，这种水解酶被称作β1，4甘露聚糖环内水解酶，可随机水解β1，4D甘露糖甙键［18］。

后续室内实验采用的酶制剂是几种生物酶的复配物。特种酶1号(SE1)以纤维素甙键特异酶和半乳甘露聚糖特异复合酶为主，特种酶2号(SE2)和特种酶4号(SE4)以半乳甘露聚糖特异复合酶为主。

图2 胍尔胶糖甙键特异酶的降解机理

3 可降解钻井液的室内试验

3.1 降粘效果评价

在理论分析基础上，进行了生物酶降解聚合物的室内实验，以钻井液流变参数为主要评价指标，用几种特种酶来降解单一聚合物或复配聚合物。将生物酶分别加入单一聚合物和复合聚合物中，研究生物酶对这些可降解钻井液的降粘效果，将表观粘度(AV)、塑性粘度(PV)和动切力(YP)随时间的变化关系绘制成曲线如图3～图5所示。

图3 胍尔胶钻井液的降粘曲线

3.1.1 单一聚合物钻井液

从图3可以看出，在特种酶SE1的作用下，在48.5h之内，质量浓度为0.5%的胍尔胶钻井液的表观粘度从23.5mPa·s降低到5mPa·s。塑性粘度和动切力也呈现出类似的变化规律。

图4 羧甲基纤维素钻井液的降粘曲线

图5 复配聚合物钻井液的降粘曲线

由图4可以看出，在特种酶SE1的作用下，在48.5h之内，质量浓度为0.75%的羧甲基纤维素钻井液的表观粘度从20.5mPa·s降低到6mPa·s。

由于特种生物酶SE1同时含有纤维素甙键特异酶和半乳甘露聚糖特异复合酶，它对胍尔胶和羧甲基纤维素均有较好的降解效果。

3.1.2 复配聚合物

从图5可以看出，在特种酶SE2的作用下，在46h之内，由质量浓度为0.3%羧甲基纤维素和0.2%胍尔胶组成的复合聚合物钻井液的表观粘度从25.5mPa·s降低到5mPa·s。随着时间的变化，塑性粘度和动切力也按类似的规律下降。

由图3～图5可以看出，在生物酶作用下，聚合物能实现有效的降解，聚合物大分子逐渐断链变成小分子，钻井液粘度降低，在煤储层中的流动性增强，从而恢复煤层气解吸释放的通道。

3.2 滤饼清除实验

实验目的是通过观察可降解钻井液滤饼在生物酶破胶剂(和无机酸)的作用下滤饼表面的变化情况、考察滤饼的解堵效果(结果分别如图6～图7所示)。可降解钻井液的配方如下:

配方1:400ml水+2.6gCMC+4gDFD+4.8gCaCO3+NH4HCl(调节pH)，先后采用0.00625%的SE4溶液和5%HCl浸泡滤饼。

配方2:400ml水+1.6gCMC+8g膨润土，采用0.04%JBR溶液浸泡滤饼。

配方1的滤饼清除实验结果如图6所示，可以看出:单独使用生物酶SE4只能清除该套体系中的CMC(图6b)，而对CaCO3等影响不大。当用5%HCl浸泡2h后，滤饼变得非常薄，说明CaCO3已与HCl充分反应［11］。

图6 滤饼的外观变化图

按照配方2所配制钻井液的滤饼清除实验结果如图7所示。由于这种配方中只有CMC这种聚合物，在用JBR溶液浸泡5h后，可降解钻井液的滤饼已基本降解完全。

图7 JBR作用下可降解钻井液(配方4)滤饼清除情况

3.3 煤岩气体渗透率测试

煤矿井下瓦斯抽放的最终目的就是恢复煤层的渗透率，获得较高的瓦斯抽放量。因此，渗透性的恢复对于可降解钻井液而言是一个更加直接的衡量指标。采用JHGP智能气体渗透率和JHLS智能岩心流动实验仪对可降解钻井液进行渗透性恢复实验，实验步骤详见参考文献［11］。

煤岩气体渗透率测试结果(表1)表明:晋3煤样经过“污染—生物酶降解—酸化”三个阶段，其渗透率表现出“下降—上升—上升”的趋势，而且经过生物酶降解和酸化(也包括之前的加热处理)之后，煤岩的气体渗透率甚至超过了污染前的气体渗透率(如图8所示，推测盐酸亦与煤岩中的方解石和白云石发生反应，增大了煤岩孔隙裂隙)，这也证实了“生物酶降解—酸化处理”的综合解堵工艺是有效的，有利于提高煤层气藏的采收率。

表1 煤岩气体渗透率

注:①下游压力(出口压力)为0.1MPa(即1个大气压);②△K=(K4－K1)*100/K1。

图8 不同处理阶段煤岩平均气体渗透率变化情况

4 结论

论文在理论上分析了可降解钻井液的护孔作用机理和生物降解作用机理，并通过流变性评价、滤饼清除实验和煤岩气体渗透率测试等实验手段对可降解钻井液进行了综合研究，主要得出以下结论:

(1)可降解钻井液的降解性能人为可控，能适合煤矿井下作业环境;

(2)生物酶降解加盐酸酸化的双重解堵措施可有效地清除可降解钻井液对煤层气储层的伤害，并能恢复甚至提高煤岩气体渗透率(增幅在15.47%～38.92%之间);

(3)研究成果可以解决松软煤层瓦斯抽采孔钻进工作中护孔与储层保护的矛盾问题，也可为煤层气垂直井、水平井和分支井的钻井工艺优化与产能提高提供重要的理论和技术基础。

参考文献

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钻孔桩泥浆性能试验中的胶体率试验如何做

钻孔桩泥浆胶体率试验：
1．试验仪器：带刻度量杯 。
2．试验方法：泥浆的胶体率是泥浆中粘土水化分散程度及其悬浮状态稳定性的简易且有效的衡量。将100mL泥浆倒入有刻度的量筒中，静置24h，观察泥浆析出水分的情况。如上部析水5mL，则表明泥浆胶体率为95%。一般要求泥浆的胶体率在96%。

煤层气低密度钻井液技术研究

左景栾1 孙晗森1 吕开河2

(1.中联煤层气有限责任公司 北京 100011;2.中国石油大学石油工程学院，山东东营 257061)

摘要:针对煤储层井壁易坍塌、钻井液易污染煤储层等难题，研发出了中空玻璃微球低密度钻井液体系。该钻井液具有良好的流变性和滤失性，泥饼薄而致密。同时具有很好的抗温性、抗污染性能、防塌性能、沉降稳定性和保护储层作用。在沁南示范区成功进行了1口井的现场试验，有效防止了液体对煤储层的污染。

关键词:煤储层 污染 低密度钻井液 流变性 滤失性 现场试验

Study of Light Weight Drilling Fluid for Coalbed Methane ZUO Jingluan1，SUN Hansen1，LV Kaihe2

( 1. China United Coalbed Methane Co. ，Ltd，Beijing 100011; 2. College of Petroleum Engineering，China University of Petroleum，Dongying 257061，Shandong，China)

Abstract: In view of the collapsibility of borehole face and coal formation pollution resulted from drilling flu- id，this paper researched the light weight drilling fluid，whose density was reduced by adding hollow glass micro- spheres. The study shows that the light weight drilling fluid has good rheological property and filtration property， and its mud cake is thin and tight. Moreover，this drilling fluid has a lot of good properties，such as temperature tolerance，antipollution，anti-sloughing，sedimentation stability and formation protection. This light weight drill- ing fluid has been applied in one well for field trial successfully at QinNan demonstration plot. Good performance on protecting coal formation from pollution has been observed.

Keywords: coal formation; pollution; light weight drilling fluid; rheological property; filtration property; field trial

基金项目: 国家科技重大专项 《大型油气田及煤层气开发》项目 60 “山西沁水盆地南部煤层气直井开发示范工程”( 项目编号: 2009ZX05060) 资助。

作者简介: 左景栾，女，工程师，现在中联煤层气有限责任公司。通讯地址: 北京市东城区安定门外大街甲88 号; 邮编: 100011。Email: zuojingluan@ hotmail. com。

我国煤储层一般具有孔隙压力低、渗透性差、裂隙发育等特点，钻井液侵入易导致煤层污染，影响煤层气的产量。在钻探施工中应根据不同的要求和地层，以节约成本、保证井内安全、保护目的煤层原生结构不受伤害为原则，选用合适的钻井循环介质。

本文针对沁南示范区煤储层井壁易坍塌、钻井液易污染煤储层等难题，研发出了有利于保护井壁稳定、减少储层污染的低密度钻井液体系，并成功进行了现场应用试验。

1 煤储层损害原因与机理研究

对从沁南示范区采回的煤样分别进行了物性参数测试、X射线衍射分析、扫描电镜分析等测试分析，结果表明，煤储层具有低孔、低渗、裂缝发育的特征。同时，煤储层还具有低压力和低含水饱和度的特点。这些特点决定了在钻井完井过程中如果不采取有效措施，储层将受到很大伤害，造成渗透率下降，产量降低。钻井过程中储层损害原因主要有以下方面。

1.1 应力敏感性损害

应力对煤岩渗透率的影响见表1所示。从表1可知，当有效应力升高时，煤岩渗透率急剧下降，表明具有很强的应力敏感性。

表1 煤岩应力敏感性实验结果

1.2 速敏性损害

使用1%标准盐水进行了流动实验，实验结果见表2。由表2可以看出，标准盐水在煤样中的流速增加，渗透率不但不下降，反而有所上升，说明不存在速敏。在流速较大时，实验中观察到有细小煤屑颗粒流出，由于颗粒极小，不足以堵塞渗流通道，反而使煤岩渗透性增加。

表2 速敏性实验结果

1.3 水锁损害

煤层中微孔隙可以看做是无数曲折弯曲的毛细管，而煤层一般是弱亲水的，当外来液体接触煤层时，会产生强烈的吸水作用。液体的侵入对储层渗透率的伤害十分明显。试验表明，当液体饱和度达到10%时，气体渗透率伤害达50%，而当液体饱和度为30%时，气测渗透率几乎降为0。

1.4 固相侵入

煤岩中存在微裂缝，作业过程中固相和液相容易侵入。如果不对此采取有效措施，则固相和液相将大量侵入储层，并且随着后续作业的进行，其侵入量和侵入深度不断增加，造成储层渗透率大幅度降低，严重污染储层。

由于煤储层压力低，裂缝及层理发育，钻井液侵入储层是主要的损害机理，因此应尽量采用低密度钻井液体系，防止钻井液大量侵入储层。

2 保护煤储层的低密度钻井液研究

2.1 密度降低剂的选择

由煤储层损害原因与机理分析可知，压差是影响煤储层损害的重要因素，压差越大煤储层损害越严重。

中空玻璃微球是一种单胞碱石灰硅酸硼类材料，外观为白色粉末，呈化学惰性，抗高温高压，形成的钻井液真实密度低，可降至0.6～1.0g/cm3，工艺简单，风险小，储层保护效果好，完全能满足低压煤层气井及部分欠平衡井的钻、完井施工。该技术的研究应用，将丰富低压煤储层钻井液种类，改变目前煤储层损害较为严重的局面。

2.2 中空玻璃微球性能评价

(1)中空玻璃微球密度

室内对中空玻璃微球样品进行多次测定，得到其真实密度为0.37～0.45g/cm3。

(2)中空玻璃微球粒径大小和分布范围

采用激光粒度仪对中空玻璃微球进行粒度分析，测得90%的中空玻璃微球粒度小于123μm。

(3)中空玻璃微球机械破裂强度与抗压强度

机械破裂强度是指单位体积的中空玻璃微球在机械压力装置下直接受压发生破裂的最高压力，而抗压强度是指在不同恒定温度下，一定浓度的中空玻璃微球在水中承受外压力不发生破裂沉淀的最高压力。对于钻井液来讲，后者的性能反映材料的稳定性，更为重要。中空玻璃微球强度实验结果见表3。

表3 中空玻璃微球强度

由表3可见，中空玻璃微球抗压性能好，在30MPa压力下不破裂。

(4)中空玻璃微球含量与密度关系

分别在自来水中加入不同数量的中空玻璃微球，并测定加入后的液体密度。随着中空玻璃微球含量增大，液体密度降低，40%含量时，密度可降低到0.75g/cm3。

2.3 中空玻璃微球对钻井液性能的影响评价

(1)膨润土浆配制

400ml水+12g膨润土+0.06g纯碱，搅拌20min，老化24h备用。

(2)中空玻璃微球对钻井液性能的影响

图1表明，钻井液滤失量随中空玻璃微球的加入而降低，10%含量之前，滤失量降低最快，10%～30%时，降低速度减慢。

图1 钻井液API失水量与中空玻璃微球含量关系

由图2可以看出，随着中空玻璃微球含量的增大，钻井液的塑性粘度增加，但加量低于30%时，塑性粘度增加幅度不大，加量大于30%时，塑性粘度增加明显。

由图3可以看出，随着中空玻璃微球含量的增大，钻井液动切力增加，加量为40%时，动切力由3Pa增加到近5.1Pa。

经中空玻璃微球水基钻井液污染后的岩心，其最终渗透率恢复率可达95%，而经未加有中空玻璃微球的钻井液污染后的岩心，其最终渗透率恢复率不足60%。因此，中空玻璃微球钻井液有利于保护储层，同时形成的泥饼易于清除。

2.4 中空玻璃微球低密度钻井液研究

(1)单剂筛选

在基浆中加入一定数量的增粘剂，高搅20min后测其室温性能。然后分别在120℃和150℃下老化16h，冷却至室温后再测其性能。所评价的各种增粘剂中DSP2抗温性能较好，在增粘切的同时还具有较好的降滤失作用，故选DSP2为钻井液体系中的增粘剂;LY1无论在常温还是高温老化后都具有很好的降滤失效果，说明其具有较好的抗温性能，可作为钻井液体系的降滤失剂使用;胺基聚醇AP1、硅酸钠、硅酸钾及高浓度的甲酸钠均具有很好的抑制性，胺基聚醇AP1与某些盐配合使用抑制效果更好;封堵防塌剂FF2具有良好的封堵防塌作用;几种表面活性剂能较好的降低界面张力，其中SP80效果最好，且SP80表面活性剂的表面张力随温度变化而变化的幅度不大，说明其具有较好的抗温能力。

图2 钻井液塑性粘度与中空玻璃微球含量关系

图3 钻井液动切力与中空玻璃微球含量关系

(2)钻井液配方研究

①优选钻井液配方及性能

在增粘剂、降滤失剂、抑制剂和表面活性剂确定以后，利用各种处理剂的特性对各种处理剂的用量进行优选优配，以得到既满足钻井工程要求，又利于保护储层的钻井液配方。经过大量实验，优选的钻井液配方及性能见表4。

表4 优选钻井液配方及性能

由表4可以看出，优选钻井液具有良好的流变性能和滤失性能，泥饼薄而致密，API滤失量小于5ml，高温高压滤失量小于15ml。120℃老化16h后钻井液性能稳定，说明具有很好的抗温性。

在优选配方中分别加入不同数量的劣质土粉，优选钻井液污染前后性能稳定，说明其具有良好的抗污染性能。

优选配方回收率远大于清水回收率，线膨胀量远小于清水线膨胀量，说明优选配方能有效抑制泥页岩水化膨胀分散，具有很好的防塌性能。

②封堵性能评价

由表5可以看出，优选配方对不同渗透性砂层均具有较好的封堵效果。

表5 砂层封堵实验数据

③沉降稳定性评价

实验结果表明，优选配方高温的沉降稳定性很好，静置48h后，钻井液的上下密度差仅为0.02g/cm3。

④钻井液保护储层性能评价

从表6可以看出，岩心的渗透率恢复率较高，说明优选钻井液具有很好的保护储层作用。

表6 渗透率恢复实验

3 钻井液现场试验研究

在室内理论和实验研究的基础上，在沁南示范区进行了1口井的现场试验研究。

3.1 试验井基本情况

试验井完钻井深690.00m，完钻层位:石炭系太原组，目的煤层为二叠系下统山西组3#煤层(639.00～645.00m)。

3.2 现场试验

现场试验配制钻井液密度为0.95g/cm3，粘度为55Pa·s，pH值8。从井深为590m开始，一直使用该钻井液到该井完钻为止，施工顺利。

现场试验结果表明，中空玻璃微球在钻井液中起到了降低密度的作用，钻井液密度0.95g/cm3，该钻井液的失水较小;粒度较小的玻璃微球还具有很好的封堵作用，对煤层的吼道进行暂堵形成一层保护膜，有效防止了液体对煤层的污染。

参考文献

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