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深孔绳索取心钻进用无固相防塌钻井液试验

朱旭明 乌效鸣 郑文龙 蒋子为 迪娜·木拉提

朱旭明, 乌效鸣, 郑文龙, 蒋子为, 迪娜·木拉提. 深孔绳索取心钻进用无固相防塌钻井液试验[J]. 地质科技通报, 2021, 40(2): 118-124. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0211
引用本文: 朱旭明, 乌效鸣, 郑文龙, 蒋子为, 迪娜·木拉提. 深孔绳索取心钻进用无固相防塌钻井液试验[J]. 地质科技通报, 2021, 40(2): 118-124. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0211
Zhu Xuming, Wu Xiaoming, Zheng Wenlong, Jiang Ziwei, Dina Mulati. Experimental study on solid-free anti-sloughing drilling fluid suitable for deep core drilling projects[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2021, 40(2): 118-124. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0211
Citation: Zhu Xuming, Wu Xiaoming, Zheng Wenlong, Jiang Ziwei, Dina Mulati. Experimental study on solid-free anti-sloughing drilling fluid suitable for deep core drilling projects[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2021, 40(2): 118-124. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0211

深孔绳索取心钻进用无固相防塌钻井液试验

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2021.0211
基金项目: 

中国地质调查局地质调查专项 12120113017600

中国地质调查局项目“松辽盆地资源与环境深部钻探工程” DD20160209

详细信息
    作者简介:

    朱旭明(1990—),男,现正攻读地质工程专业博士学位,主要从事钻探工程研究工作。E-mail:zxm@cug.edu.cn

    通讯作者:

    乌效鸣(1956—),男,教授,主要从事钻探工程与钻井液技术的教学与科研工作。E-mail:xmwu0718@163.com

  • 中图分类号: P634.6

Experimental study on solid-free anti-sloughing drilling fluid suitable for deep core drilling projects

  • 摘要: 为应对金刚石绳索取心钻进普遍发生的垮塌、造浆、钻杆内壁结泥皮等问题,完成了基于聚乙烯醇(PVA)为抑制剂的无固相防塌钻井液室内研究。通过泥页岩滚动回收试验、膨润土临界加量试验、泥球浸泡试验以及电动电位测试等对比了常用抑制剂的抑制效果;通过配伍性试验确定了增黏剂及降失水剂的种类和加量;对比了不同种类的污染物对所获配方钻井液综合性能的影响。结果表明,相比于NaCl、KCl等常规无机盐抑制剂,聚乙烯醇具有较强的抑制性,且抑制性与聚合度呈正相关;黄原胶(XC)、磺化褐煤树脂(SPNH)、磺化沥青(FT-1)可用作配制该钻井液的增黏提切剂和降失水剂;该配方钻井液可抗35% NaCl、4% CaCl2以及12%钙土的污染,能满足110℃温度范围内的使用要求,可在3 000 m深度范围内的强造浆地层、破碎地层、盐膏层等复杂地层中使用。

     

  • 图 1  PVA加量对黏度(a)和流型(b)的影响

    Figure 1.  Influence of PVA addition on viscosity (a) and flow pattern (b)

    图 2  不同抑制剂(a)和#2488牌号PVA加量(b)对回收率的影响

    Figure 2.  Influence of different inhibitors (a) and #2488 PVA addition (b) on shale recovery rate

    图 3  钙基膨润土加量对表观黏度的影响

    Figure 3.  Influence of bentonite addition on apparent viscosity

    图 4  膨润土在聚乙烯醇溶液中的分散外观

    Figure 4.  Pictures of bentonite dispersion in polyvinyl alcohol

    图 5  不同溶液中泥球的外观

    Figure 5.  Pictures of mud boulder in different solutions

    图 6  抑制剂对膨润土电动电位的影响

    Figure 6.  Influence of inhibitor addition on the electrokinetic potential of bentonite

    图 7  提黏剂对黏度的影响

    Figure 7.  Influence of viscosifiers on viscosity

    图 8  XC加量对剪切稀释性的影响

    Figure 8.  Influence of XC addition on shear-shining behavior

    图 9  不同降失水剂对失水量(a)和黏度(b)的影响

    Figure 9.  Influence of different water-loss reducers on water loss volume (a) and viscosity (b)

    表  1  污染物对钻井液性能的影响

    Table  1.   Influence of pollutants on drilling fluid performance

    钻井液 加量wB/% 稠度系数K/(Pa·s n) 流型指数n 切力τ/Pa 失水量/mL
    基浆 - 0.21 0.64 0 7.2
    基浆+NaCl 5 0.04 0.84 0 5.6
    15 0.11 0.69 0.61 6.8
    25 0.11 0.69 0.61 7.6
    35 0.13 0.68 0.77 7.6
    基浆+CaCl2 0.5 0.13 0.68 0 5.6
    1.0 0.13 0.67 0 6.0
    2.0 0.07 0.77 0.19 6.0
    4.0 0.07 0.77 0.19 6.4
    基浆+钙基膨润土 4 0.21 0.67 0.29 8.0
    8 0.31 0.63 0.36 8.8
    12 0.34 0.64 0.53 9.6
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    表  2  老化温度对钻井液性能的影响

    Table  2.   Influence of aging temperature on drilling fluid performance

    钻井液 温度/℃ K/(Pa·s n) n 切力τ/Pa 失水量/mL
    基浆 50 0.14 0.68 0.66 7.4
    80 0.12 0.69 0.42 8.4
    110 0.02 0.81 0 8.6
    基浆+35% NaCl 50 0.16 0.64 0.68 9.6
    80 0.10 0.69 0.81 11.2
    110 0.13 0.67 0.76 28.0
    基浆+4% CaCl2 50 0.16 0.67 0 5.6
    80 0.15 0.68 0 6.2
    110 0.11 0.71 0 7.2
    基浆+12%钙基膨润土 50 0.58 0.53 1.13 7.6
    80 0.28 0.64 0.25 8.8
    110 0.56 0.52 0.19 11.6
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  • 收稿日期:  2020-05-20

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