钻井液与完井液

作者：李强,李志勇,张浩东,孙晗森,李林源,李新岗,王玥

单位：1. 中国石油大学(北京) 石油工程学院, 北京 102249;；2. 中联煤层气有限责任公司, 北京 100016；

关键词：响应曲面法, 泡沫钻井液, 纳米材料, 润湿性, 煤层气

基金：

国家科技重大专项课题“新型低伤害强防塌钻井液体系研究”（2016ZX05044003-003）

为提高泡沫钻井液的稳定性，向体系中引入纳米材料，并研究了纳米材料润湿性对于泡沫质量的影响。根据Box-Behnken Design设计原理，采用三因素三水平响应曲面法，优化了起泡剂BS-12、亲水性纳米SiO2和增黏剂XC的加量，探究了它们之间交互作用对于泡沫综合指数的影响，并以此为基础研制了泡沫钻井液体系。结果表明，纳米材料润湿性会显著影响不同类型起泡剂的泡沫质量，疏水性纳米材料能够提高阴离子起泡剂SDS的泡沫稳定性，但对两性离子起泡剂BS-12的泡沫起泡量和半衰期呈现负相关关系，亲水性纳米材料才能提高两性离子起泡剂BS-12的泡沫稳定性；通过响应曲面优化设计得到的最优浓度配比为：0.6% BS-12+4%纳米SiO2+0.3% XC。响应曲面分析表明，对于泡沫综合指数的显著性影响程度，纳米材料浓度 > 起泡剂浓度 > XC浓度；纳米稳定的泡沫钻井液体系性能评价表明，该体系表观黏度为42mPa·s，密度为0.81 g/cm3，半衰期达60 h，能长时间保持性能稳定，抑制性强，线性膨胀率较清水下降65%，储层保护效果好，煤岩岩心气测渗透率恢复率在90%以上，携岩效果好，岩屑和煤屑的沉降速度较清水降低92%以上，能够满足现场煤层气钻井的需要。

来源：2020年第1期

《钻井液与完井液》期刊编辑部

查看钻井液与完井液杂志2020年第1期