抗高温高密度油基钻井液体系静态沉降稳定性建模及优化

李林源, 王建华, 闫丽丽, 臧金宇, 薛少飞, 张家旗

(1.中国石油集团钻井工程技术研究院，北京 102200；2.中国石油大学(北京)石油工程学院油田化学实验室，北京 102249)

随着勘探领域向深部地层延伸，所钻地层越来越复杂，对钻探过程中钻井液的性能要求也越来越高，往往需要配置抗高温、抗污染、密度高且性能稳定的油基钻井液[1-2]。目前实验室和现场工程师主要评价钻井液的静态沉降稳定性，将钻井液体系在高温条件下进行热滚实验和高温静置测试，不断调整配方至体系性能达到相对理想的状态，评价周期较长。Saasen等[3]研究发现，可以通过测试钻井液的弹性模量G′与黏性模量G″的比值G′/G″来预测重晶石的静态沉降趋势，但测试预测过程较复杂，存在局限性，因此需要一种简便的方法，使体系静态沉降稳定性达到最优。刘扣其等[4]研究表明，钻井液体系静态沉降条件下基液黏度越大，体系沉降稳定性能越好，流变参数和静态沉降密度差存在相关性。此外Cayeux等[5]提出，随着钻井液体系中固相含量增加，流变性呈指数增加，可通过描述Herchel-Bulkey非牛顿流体经验方程，分析钻井液体系的流变特性，间接调整体系的沉降稳定性[6]。

流变性影响体系静态沉降稳定性，而流变性受各类钻井液核心处理剂控制。为更好地反映体系的静态沉降稳定性，先通过回归拟合法，建立钻井液流变参数与静态沉降密度差二次数学函数模型，找到使静态陈降密度差最优的流变参数；将基础实验与流变模型作对比并优化，分析不同处理剂加量对沉降结果造成的影响，初步确定在该密度条件下各类处理剂的加量；……