大庆油田微泡沫钻井液的研究与应用

微泡沫钻井液在保护油气层和防漏方面具有常规水基钻井液所无法替代的优势,特别适用于大庆油田低压、低产油藏。筛选了发泡剂、稳泡剂,将现用钻井液体系转化为微泡沫钻井液体系,研制了适合微泡沫发挥作用的微泡沫钻井液配方,并对其抑制性、抗温、抗污染(抗黏土、钙、油气)能力、油层保护效果(模拟岩心动态污染试验)以及微泡沫钻井液防塌机理和微泡沫钻井液流变特性进行了研究,建立了微泡沫钻井液的具体流变模型,通过API钻井液失水仪堵漏实验和API堵漏材料实验装置对微泡沫钻井液的堵漏机理进行了研究。研究表明:微泡沫钻井液密度较低,能适当降低井筒液柱压力,使井漏得到缓解;具有良好的润滑性,循环压耗小,泵压低,使钻井液循环当量密度降低;微泡沫钻井液的高黏度和高切力性能大大增加了钻井流体在裂缝和孔隙内的流动阻力,有利于阻止井漏的继续发生;微泡沫在裂缝和孔隙内聚结但不结合,具有"架桥"封堵作用,有效阻止了钻井液在漏失通道继续流动。现场应用表明,微泡沫钻井液可减少由于钻井造成的油层污染,提高油井产能。

微泡沫钻井液的具体流变模型建立和流变特性研究

实验研究表明,由于微泡沫具有假塑性的流动特性,在静止状态时又存在随微泡质量的增加而增加的静切力的特殊流体,使用屈服值幂律模式及赫-巴流变模式能较真实地反映泡沫的流动特性。但是,由于幂律模式简单、使用方便,且拟合效果与赫-巴模式相当,故综合考虑认为,幂律模式是描述该钻井液的较佳模式。通过压力实验进一步证明微泡在压力释放后,体积可以恢复90%以上。温度和压力变化对微泡流变性的影响从本质上讲,主要是对泡沫流体黏度的影响。换句话说,是温度和压力变化改变了泡沫流体的黏度。当剪切速率在比较低的范围内,增加压力会增加泡沫流体的表观黏度;当剪切速率在比较高的范围内,这种影响明显减弱。泡沫流体的表观黏度不稳定地随温度的升高而降低,但趋势逐渐变缓。