氯化钾硅酸盐钻井液流变性影响
（1 工程技术部中国石化国际石油勘探开发生产公司北京100083中国
2 石油天然气工程系中国石油学（北京）北京102249中国
3 钻井液系长城钻井公司北京100724中国）
摘：流变参数（例表观粘度塑性粘度动态屈服应力静态屈服应力）氯化钾膨润土硅酸盐例变化进行探讨发现接受表观粘度塑性粘度动态屈服应力静态屈服应力值氯化钾膨润土硅酸盐质量概保持1107素膨润土粘土zeta电位粒度分布表观粘度塑性粘度动态屈服应力静态屈服应力值影响进行讨氯化钾硅酸盐膨润土颗粒间微妙互动更解讨结果铺道路
关键词：硅酸盐基钻井液流变性抑制性粒度分布
1 介绍
石油工业中硅酸盐基钻井液容易误解系统流变性控制困难1930年维耶蒂[1]首先介绍该系统钻井液中早期提法通常高浓度溶性硅酸盐（2050体积分数）然系统已表现出卓越页岩形成抑制特性难获维持足够流变学特性时钻井活跃页岩层1940年中期石灰克夫泥浆认提供足够页岩控制流变控制更容易换雷[2]提出页岩进行稳定更稀硅酸钠溶液（低20％般5％10％体积分数）反应幸液体表现出轻微改善流变控制力
1980年代全面研究WINGRAVE[3]出结低浓度硅酸钠氯化钾特定聚合物结合形成效页岩稳定泥浆然处理钻井泥浆流变学特性量文章然少文献中找解决硅酸盐基钻井液流变学特性特粘土相互作钾离子硅酸盐添加剂已众周知膨润土聚合物数水基泥浆（WBM）系统负责需流变学特性传统WBM硅酸盐基钻井液体系具膨润土钾离子硅酸钠间微妙相互作特殊流变学特性硅酸盐基础系统流变性复杂性极赖流体微观结构更解原负责硅酸盐基钻井液流变性变化提供重指引现场应文涉质量影响氯化钾硅酸盐膨润土实验硅酸盐基钻井液流变性外膨润土微观结构特征颗粒尺寸分布Zeta电位进行研究
2实验容
21材料设备
实验中新鲜水作水相化学添加剂包括氯化钾率硅酸硅酸钠PACXC两性聚合物（XY27）膨润土化学品中硅酸钠氯化钾作抑制性剂添加剂PACXC控制滤性流变性足够量膨润土功建立泥浆形成高质量泥饼然注意硅酸盐基泥浆中膨润土含量保持相较低防止屈服应力表观粘度增加太快
流变性失控制
九硅酸盐基钻井液已氯化钾硅酸盐膨润土质量液体PACXCXY27浓度保持恒定
项工作中利装置旋转粘度计（ZNND6）确定流变学特性激光粒度分析仪（库尔特LS130）测量粒度分布激光Zeta电位（LAZER ZEE MODEL501）膨润土颗粒ζ电位测定
22实验程序
实验开始良硅酸盐测定化验结果证实钻井液具较高硅酸盐证明更效抑制性事实率选择调谐程获取抑制性足够硅酸盐溶解度根实验结果选择理想硅酸盐率28进步研究工作九候选钻井液配方进行准备流体处理根轧制烤箱80℃16时提高泥浆稳定性
作非牛顿流体流变参数值赖剪切历史泥样品样品进行搅拌10分钟流变性测量程序：
1） 搅动泥浆样品搅拌器旋转速度6000转分钟10分钟
2） 泥浆倒入含粘度计样品池1022 s1预剪切10分钟
3） API标准测试程序[4] 确定1022 s1基础流变参数分测量分1022 s1511S1340 s1170 S11022 s1511 S1刻度盘读数
zeta电位粒度分布测量立进行次完成泥样品流变性测量
3结果讨
定质量膨润土KCl硅酸盐9泥浆配方列表1凝胶化学品候选流体包括05PAC05XY27015XC测九组候选流体流变性图1图4中示出
表1 膨润土KCl硅酸盐质量九泥浆
图1 质量塑性粘度影响
图2 质量动态屈服应力影响
图3 质量表挂粘度影响
图4 质量静态屈服应力影响
图1中观察塑性粘度值膨润土浓度通常会增加膨润土浓度增加23分示出图1图2时表观粘度动态屈服应力值会升法接受水表明量膨润土颗粒存泥浆里够形成卡部结构增加膨润土浓度改变然作例外图2中找第六组泥浆动态屈服应力值非常低表示特殊微观结构形成膨润土KCl硅酸盐间微妙相互作
图3中示表观粘度会着膨润土浓度增加增加种浓度膨润土轻微振动种现象表明颗粒微观结构膨润土KCl硅酸盐质量变化泥浆静态屈服应力10秒10分钟值总结图4该图中曲线改变动态屈服应力
具相倾趣10分钟10秒静态屈服应力值常聚合物钻井液更接种狭隘差距意味着存硅酸钠中形成力卡部结构没明显时间变化硅酸盐基钻井液流变曲线变化速度普通聚合物钻井液更快基实验室测试实际验出结野外工作膨润土KCl硅酸盐良质量1：10：7（泥3）
众周知钻井流体流变学特性强烈赖固相微观结构项研究中面提相组合物凝胶化学流变参数变化负责膨润土颗粒更理解微观机制分进行实验粒径分布zeta电位膨润土泥浆中颗粒分布列表2zeta电位测量值图5示
表2 膨润土颗粒
图5 例zeta电位影响
粒子分布试验结果表明均粒径膨润土浓度增加减颗粒更细（2微米）钻井液中更加难控制流变参数图14出样结膨润土颗粒分布流变参数控制中起着重作胶体化学观点出发粒子分布队粒子zeta电势影响清楚图5表2中负ζ电位变高颗粒尺寸会变正确结果会卡部结构减少负zeta电位变更高削弱颗粒边缘边缘边缘侧链接性种微观机制流变参数变化促成素
硅酸盐基钻井液流变学特性会膨润土粒度分布相应zeta电位改变非常敏感变化膨润土氯化钾硅酸盐质量直接相关利硅酸盐基钻井液时关键保持适例
4结
硅酸盐基钻井液流变学特性极变化取决膨润土KCl硅酸盐质量膨润土粒度分布相应zeta电位促进流变学参数变化素膨润土KCl硅酸盐流变控制观点理想质量应保持约1：10：7
参考文献
[1] VIETTI W V驻军井方法美国2165824[P] 1939年
[2] DARLEY H C H稳定硬页岩层碱金属硅酸盐US3640343[P] 1970年
[3] WINGRAVE J A KUBENA E DOUTY C F等新化工包装产生改进页岩抑制水基钻井液流体系统[C] SPE年度技术会暨展览会达拉斯石油工程师学会1987年16687MS
[4] RP 13B现场测试钻井液第12版标准程序[S]
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（1 工程技术部中国石化国际石油勘探开发生产公司北京100083中国
2 石油天然气工程系中国石油学（北京）北京102249中国
3 钻井液系长城钻井公司北京100724中国）
摘：流变参数（例表观粘度塑性粘度动态屈服应力静态屈服应力）氯化钾膨润土硅酸盐例变化进行探讨发现接受表观粘度塑性粘度动态屈服应力静态屈服应力值氯化钾膨润土硅酸盐质量概保持1107素膨润土粘土zeta电位粒度分布表观粘度塑性粘度动态屈服应力静态屈服应力值影响进行讨氯化钾硅酸盐膨润土颗粒间微妙互动更解讨结果铺道路
关键词：硅酸盐基钻井液流变性抑制性粒度分布
1 介绍
石油工业中硅酸盐基钻井液容易误解系统流变性控制困难1930年维耶蒂[1]首先介绍该系统钻井液中早期提法通常高浓度溶性硅酸盐（2050体积分数）然系统已表现出卓越页岩形成抑制特性难获维持足够流变学特性时钻井活跃页岩层1940年中期石灰克夫泥浆认提供足够页岩控制流变控制更容易换雷[2]提出页岩进行稳定更稀硅酸钠溶液（低20％般5％10％体积分数）反应幸液体表现出轻微改善流变控制力
1980年代全面研究WINGRAVE[3]出结低浓度硅酸钠氯化钾特定聚合物结合形成效页岩稳定泥浆然处理钻井泥浆流变学特性量文章然少文献中找解决硅酸盐基钻井液流变学特性特粘土相互作钾离子硅酸盐添加剂已众周知膨润土聚合物数水基泥浆（WBM）系统负责需流变学特性传统WBM硅酸盐基钻井液体系具膨润土钾离子硅酸钠间微妙相互作特殊流变学特性硅酸盐基础系统流变性复杂性极赖流体微观结构更解原负责硅酸盐基钻井液流变性变化提供重指引现场应文涉质量影响氯化钾硅酸盐膨润土实验硅酸盐基钻井液流变性外膨润土微观结构特征颗粒尺寸分布Zeta电位进行研究
2实验容
21材料设备
实验中新鲜水作水相化学添加剂包括氯化钾率硅酸硅酸钠PACXC两性聚合物（XY27）膨润土化学品中硅酸钠氯化钾作抑制性剂添加剂PACXC控制滤性流变性足够量膨润土功建立泥浆形成高质量泥饼然注意硅酸盐基泥浆中膨润土含量保持相较低防止屈服应力表观粘度增加太快
流变性失控制
九硅酸盐基钻井液已氯化钾硅酸盐膨润土质量液体PACXCXY27浓度保持恒定
项工作中利装置旋转粘度计（ZNND6）确定流变学特性激光粒度分析仪（库尔特LS130）测量粒度分布激光Zeta电位（LAZER ZEE MODEL501）膨润土颗粒ζ电位测定
22实验程序
实验开始良硅酸盐测定化验结果证实钻井液具较高硅酸盐证明更效抑制性事实率选择调谐程获取抑制性足够硅酸盐溶解度根实验结果选择理想硅酸盐率28进步研究工作九候选钻井液配方进行准备流体处理根轧制烤箱80℃16时提高泥浆稳定性
作非牛顿流体流变参数值赖剪切历史泥样品样品进行搅拌10分钟流变性测量程序：
1） 搅动泥浆样品搅拌器旋转速度6000转分钟10分钟
2） 泥浆倒入含粘度计样品池1022 s1预剪切10分钟
3） API标准测试程序[4] 确定1022 s1基础流变参数分测量分1022 s1511S1340 s1170 S11022 s1511 S1刻度盘读数
zeta电位粒度分布测量立进行次完成泥样品流变性测量
3结果讨
定质量膨润土KCl硅酸盐9泥浆配方列表1凝胶化学品候选流体包括05PAC05XY27015XC测九组候选流体流变性图1图4中示出
表1 膨润土KCl硅酸盐质量九泥浆
图1 质量塑性粘度影响
图2 质量动态屈服应力影响
图3 质量表挂粘度影响
图4 质量静态屈服应力影响
图1中观察塑性粘度值膨润土浓度通常会增加膨润土浓度增加23分示出图1图2时表观粘度动态屈服应力值会升法接受水表明量膨润土颗粒存泥浆里够形成卡部结构增加膨润土浓度改变然作例外图2中找第六组泥浆动态屈服应力值非常低表示特殊微观结构形成膨润土KCl硅酸盐间微妙相互作
图3中示表观粘度会着膨润土浓度增加增加种浓度膨润土轻微振动种现象表明颗粒微观结构膨润土KCl硅酸盐质量变化泥浆静态屈服应力10秒10分钟值总结图4该图中曲线改变动态屈服应力
具相倾趣10分钟10秒静态屈服应力值常聚合物钻井液更接种狭隘差距意味着存硅酸钠中形成力卡部结构没明显时间变化硅酸盐基钻井液流变曲线变化速度普通聚合物钻井液更快基实验室测试实际验出结野外工作膨润土KCl硅酸盐良质量1：10：7（泥3）
众周知钻井流体流变学特性强烈赖固相微观结构项研究中面提相组合物凝胶化学流变参数变化负责膨润土颗粒更理解微观机制分进行实验粒径分布zeta电位膨润土泥浆中颗粒分布列表2zeta电位测量值图5示
表2 膨润土颗粒
图5 例zeta电位影响
粒子分布试验结果表明均粒径膨润土浓度增加减颗粒更细（2微米）钻井液中更加难控制流变参数图14出样结膨润土颗粒分布流变参数控制中起着重作胶体化学观点出发粒子分布队粒子zeta电势影响清楚图5表2中负ζ电位变高颗粒尺寸会变正确结果会卡部结构减少负zeta电位变更高削弱颗粒边缘边缘边缘侧链接性种微观机制流变参数变化促成素
硅酸盐基钻井液流变学特性会膨润土粒度分布相应zeta电位改变非常敏感变化膨润土氯化钾硅酸盐质量直接相关利硅酸盐基钻井液时关键保持适例
4结
硅酸盐基钻井液流变学特性极变化取决膨润土KCl硅酸盐质量膨润土粒度分布相应zeta电位促进流变学参数变化素膨润土KCl硅酸盐流变控制观点理想质量应保持约1：10：7
参考文献
[1] VIETTI W V驻军井方法美国2165824[P] 1939年
[2] DARLEY H C H稳定硬页岩层碱金属硅酸盐US3640343[P] 1970年
[3] WINGRAVE J A KUBENA E DOUTY C F等新化工包装产生改进页岩抑制水基钻井液流体系统[C] SPE年度技术会暨展览会达拉斯石油工程师学会1987年16687MS
[4] RP 13B现场测试钻井液第12版标准程序[S]
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