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1、东北石油大学本科毕业设计（论文） 大庆油田有机硅钻井液高温流变性研究摘 要由于地温梯度和地层压力的存在，在深井钻井过程中，井筒内的温度和压力会随着井深变得更高，钻井液在高温高压作用下很容易失去原有的性能。近几年大庆油田在徐家围子地区部署多口深井及探气井，并使用有机硅钻井液。本文主要研究有机硅钻井液不同温度下的流变性，使用高温高压流变仪测出不同温度下的钻井液流变参数，用线性回归的方法，得到各流变模式的参数值和对应的流变方程，用最小二乘法回归得到最小标准差，优选出能够准确描述该钻井液高温高压下的流变模式。对有机硅钻井液中几种主要的处理剂在高温高压下的流变性能进行测试，研究其对钻井液流变性的影响，通
2、过实验得出膨润土含量、pH值以及老化时间对钻井液流变性的影响。有机硅钻井液在使用过程中发现无侵入保护剂BST2稍微有些增粘，我们在原有钻井液配方基础上，针对高温严重影响水基钻井液流变性的问题，对抗高温保护剂、无侵入保护剂进行改进，使有机硅钻井液配方得到完善并对其进行评价。关键词：高温；深井；流变性；流变模式；有机硅钻井液Research on High Temperature Rheological Property of Organosilicon Drilling Fluid in Daqing Oil FieldAbstractIn deep well drilling, for the
3、 existence of geothermal gradient and formation pressure, the borehole temperature and pressure increases with the hole depth which causes the drilling-fluid tend to lose its original properties. In recent years, Daqing Oilfield deployed multiple deep wells and gas explorating wells in Xujiaweizi, w
4、here organosilicone drilling fluid is mostly used. This paper focuses on the rheological property of organosilicone drilling fluid at different temperatures, measured rheological parameters with HTHP rheometer and got corresponding parameter values and rheological formula in each model by the method
5、 of linear regression. The least square approach was applied to get the smallest standard deviation and optimize a rheology model that can best describe the drilling fluid property at HTHP. Mainly additives in the organosilicone drilling fluid were tested under HTHP to study their impact on the rheo
6、logical property, and the influences caused by bentonite content, pH and aging time were also obtained through experiments. It was found that the non-invasion protectant BST2 viscosified a little bit with organosilicone drilling fluid. To point against the high temperatures strong impact on the rheo
7、logical property, advanced the anti high temperature protectant and the non-invasion protectant, perfected the formula of organosilicone drilling fluid and evaluated it.Key words:High temperature;Deep well;Rheological property;Rheology model；Water-based drilling fluid目 录摘 要IIIAbstractIII前 言1第1章 深井钻井
8、液技术研究与应用现状5 1.1 深井高温水基钻井液的特点5 1.2 高温水基钻井液作用原理8 1.3 国内外深井钻井液技术发展概括及面临的问题12第2章 有机硅钻井液高温流变性研究18 2.1 钻井液体系流变性影响因素分析18 2.2 描述钻井液流变特性的模型19 2.3 优选钻井液高温高压流变性实验24 2.4 高温高压对流变参数的影响实验研究29 2.5 本章小结32第3章 有机硅钻井液主要处理剂对流变性的影响33 3.1 主要处理剂对流变性的影响33 3.2 正交实验35 3.3 本章小结41第4章 抗高温有机硅钻井液室内完善研究42 4.1 油气层无侵入保护剂优选42 4.2 钻井液抗
9、高温保护剂优选45 4.3 有机硅钻井液性能评价46 4.4 本章小结50结 论51参考文献52致 谢55 54 前 言 一、研究的主要目的和意义 石油，在当今社会仍是人们利用的主要能源之一。随着世界石油资源需求日益加剧和已探明石油地质储量被不断开采，需要有足够的后备储量才能保证石油工业的长期可持续发展，中、浅地层的油气资源己经基本被完全开发。在这种情况下，深井超深井的钻探成为我国乃至全世界石油工业的一个重要方法。相对常规井而言，深井对所用的钻井液要求更高，深井钻井液除了要能保持井眼的稳定性和有效携带岩屑外，还必须具有良好的抗高温性能，能够保护油气层，尽量减少储层伤害的发生。近年来，随着超深井
10、、特殊井和复杂井数量的增多，钻井作业对钻井液处理剂的抗温性要求越来越高。大庆徐家围子深层天然气的勘探取得重大突破，是大庆油田增产最主要、最现实的地区。在该地区钻井存在的主要难题之一是地层地温梯度为4.1/100m，很多井底温度都在200250之间。一段时间以来，大庆油田钻深井常采用油基钻井液、两性复合离子聚合物钻井液及正电胶钻井液等体系，这些钻井液体系在大庆油田深井钻探中发挥了重要作用。但这些钻井液体系均有不足，油基钻井液成本高且污染环境，同时需要高成本的固井洗井液；两性复合离子聚合物体系和正电胶钻井液稳定井壁能力较差，岩心渗透率恢复值不高，为此大庆油田研究了一种新型钻井液有机硅钻井液体系来解
11、决深井钻探作业中存在的问题。主要用有机硅系列产品来调节体系的流变性、抗温性和降低失水量，用酸溶性好和成分特殊的油气层保护剂，解决稳定井壁和保护油层的问题，同时利用磺化产品本身对井壁的保护作用和其对有机硅处理剂的协同效应来增强保护井壁的效果。有机硅钻井液研制成功以来，在各大油田深探井钻井中广泛应用，在使用过程中取得了良好的效果，其特点如下：(1) 抑制、防塌性能好，防塌效果十分显著，即使钻井液密度较低仍然能维持井壁稳定。(2) 泥浆性能稳定，维护处理方便、性能稳定、固相容量限高。该体系处理剂品种少，对加药次序要求不高。处理一次可维护较长时间。(3) 保护油气层效果良好，在应用井中渗透率恢复值达8
12、0%左右，有利于发现和保护油气层。(4) 钻速高。(5) 钻井液处理前后气测显示稳定，十分有利于录井作业。钻井液流变性与钻井作业的关系也很密切，主要表现在1：1.钻井液流变性与井眼净化的关系。钻井液的主要功用之一就是清洗井底并将岩屑携带到地面上来。钻井液清洗井眼的能力除取决于循环系统的水力参数外，还取决于钻井液的性能，特别是流变性能。主要表现在钻井液携带岩屑的能力。2.钻井液流变性与井壁稳定的关系。由于紊流液流对井壁有较强的冲蚀作用，容易引起易塌地层垮塌，不利于井壁稳定。其原因是紊流时液流质点的运动方向是紊乱的和无规则的，而且流速高，具有较大的动能。因此，阻碍钻井液循环时，一般应保持在层流状态，而尽量避免出现紊流。要做到这一点，需要比较准确地计算钻井液在环空的临界返速，而临界返速在很大程度上受钻井液的密度、塑性粘度和动切力的影响。因此，在调整钻井液流变参数和确定环空返速时，既要考虑携岩问题，同时又要考虑到钻井液的流态，使井壁保持稳定。3.钻井液流变性与悬浮岩屑、加重剂的
