[發(fā)明專利]一種重晶石加重高密度水基鉆井液性能調(diào)控方法

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• 申請日: 2019-05-24
• 公開（公告）號: CN110041902A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王平全;羅顯粱;白楊;羅平亞;蔣官澄;劉敬平;龍海鋒;張昊;程焱
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: C09K8/24
• 分類號: C09K8/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種重晶石加重高密度水基鉆井液性能調(diào)控方法，其特征在于：所述方法通過協(xié)調(diào)重晶石加重高密度水基鉆井液流變性、造壁性對重晶石粒度級配的要求，得到最佳的重晶石粒徑比，使得重晶石加重高密度水基鉆井液具有流變性易于控制、高溫高壓濾失量小的良好性能。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重晶石加重高密度水基鉆井液性能調(diào)控方法，其特征在于，所述重晶石加重高密度水基鉆井液流變性對重晶石粒度級配的要求是通過軸承效應(yīng)強(qiáng)度的強(qiáng)弱來實現(xiàn)的，具體如下：

在鉆井液流動時小顆粒對大顆粒起到“滾珠”作用，變滑動摩擦為滾動摩擦輔助大顆粒流動；小顆粒粒徑越小軸承效應(yīng)越弱，只有在理想情況下，小顆粒與四個大顆粒相切能良好的發(fā)揮軸承效應(yīng)；對此可以抽象出一個正四面體中內(nèi)切一球輔助計算小顆粒半徑；正四面體內(nèi)切球的球心也是小顆粒的球心，內(nèi)切球的半徑小顆粒半徑應(yīng)為內(nèi)切球球心到正四面體頂點的距離與大顆粒半徑之差；從而求得r＝0.205R，即，當(dāng)小顆粒半徑r≤0.205R時，才能滿足軸承效應(yīng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重晶石加重高密度水基鉆井液性能調(diào)控方法，其特征在于，所述重晶石加重高密度水基鉆井液造壁性對重晶石粒度級配的要求是通過緊密堆積和理想填充實現(xiàn)的，具體如下：

鉆井液泥餅形成過程主要分三步：第一步大顆粒填充進(jìn)地層孔隙中進(jìn)行架橋；第二步中大顆粒進(jìn)入大顆粒孔隙中，對大顆粒進(jìn)行填充；第三步小顆粒進(jìn)入大顆粒、中顆粒堆積體的孔隙中進(jìn)行填充；計算得知，要滿足小顆粒能通過大顆粒堆積形成的外部通道實現(xiàn)緊密堆積和理想填充這一條件，小顆粒的最大粒徑不能超過大顆粒的0.145倍，即當(dāng)小顆粒粒徑r≤0.145R時，小顆粒才能通過大顆粒堆積形成的外部通道，填充進(jìn)大顆粒孔隙中進(jìn)行密堆積，改善鉆井液造壁性。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的重晶石加重高密度水基鉆井液性能調(diào)控方法，其特征在于，所述重晶石加重高密度水基鉆井液流變性、造壁性對重晶石粒度級配的要求是通過實驗驗證的，具體如下：

用分級篩對重晶石粉進(jìn)行過篩，收集通過不同孔徑的重晶石粉，然后將篩選后的重晶石與不同粒徑段的重晶石進(jìn)行復(fù)配，實驗驗證調(diào)控方法的正確性。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的重晶石加重高密度水基鉆井液性能調(diào)控方法，其特征在于，所述實驗鉆井液基漿由5％鈉膨潤土漿、0.3％聚丙烯酸鉀、5％磺化酚醛樹脂、5％磺化褐煤樹脂、5％磺化褐煤、30％NaCl及1％石棉組成。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的重晶石加重高密度水基鉆井液性能調(diào)控方法，其特征在于，所述實驗鉆井液基漿中添加復(fù)配重晶石。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的重晶石加重高密度水基鉆井液性能調(diào)控方法，其特征在于，所述實驗鉆井液制備方法包括以下步驟：

(1)將水、膨潤土在攪拌條件下混合反應(yīng)；

(2)將步驟(1)的混合液在攪拌條件下依次加入聚丙烯酸鉀、磺化酚醛樹脂、磺化褐煤樹脂、磺化褐煤、NaCl及石棉；

(3)將步驟(2)的混合液在攪拌條件下加入復(fù)配重晶石。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述混合進(jìn)行反應(yīng)的條件包括：在1000-1200r/min的攪拌條件下攪拌60-80min后靜置20-24h；在步驟(2)中，所述混合進(jìn)行反應(yīng)的條件包括：在1000-1500r/min的攪拌條件下攪拌15-30min；在步驟(3)中，所述混合進(jìn)行反應(yīng)的條件包括：在6500-8000r/min的攪拌條件下攪拌30-40min，攪拌均勻制得本高溫高密度高礦化度水基鉆井液。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的重晶石加重高密度水基鉆井液性能調(diào)控方法，其特征在于，所述實驗鉆井液密度為1.4～2.4g/cm³。