新型高密度钻井液加重剂的性能评价及应用

蔡 勇， 郭保雨， 何兴华， 张雪松， 袁 丽， 刘均一， 王金利

(中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院)

流变性与沉降稳定性之间的矛盾是高密度钻井液的主要技术难点之一，而加重剂的性能是影响高密度钻井液性能的重要因素，常规加重剂重晶石粉，粒径通常在40～70 μm。实际应用中，虽能加重至2.60 g/cm3，但容易出现沉降稳定性差、流变性难以调控等问题；铁矿粉(密度4.9～5.3 g/cm3)加重后钻井液中的固相含量虽然比采用重晶石加重时低，但是对钻具和泥浆泵的磨损以及固相沉降都比较严重。常规加重剂一般密度不超过5.5 g/cm3，如加重到密度2.6 g/cm3以上，钻井液固相含量最少也在50%以上，高固相含量可导致摩阻及扭矩增大、钻井液性能维护难度增加等一系列问题[1-4]。

因此，为了改善上述问题，本文通过优选废铁屑作为原材料，对其进行超微粉碎和表面改性，制取出密度大于6.5 g/cm3、D90值小于30 μm的高密度加重剂。该高密度加重剂具有密度高、粒径小、不易团聚等特点，配制出的高密度钻井液具有良好的流变性和沉降稳定性，并在现场取得了良好的应用效果。

一、高密度加重剂的制备

使用废铁屑，采用预粉碎磨机粉碎、高频雪崩式振动筛粒径分级、脱磁机消磁、振动研磨机超细研磨等工艺流程，制备超微粉化的原材料。然后将80～100 g经过超微粉化的原材料加入到1 000 mL容器中，随后依次加入20～30 mL有机溶剂、20～30 mL水、5～10 g表面活性剂、5～10 g助表面活性剂。搅拌1 h，利用微乳化法，进行充分反应后制得粉体加重剂微粒溶胶，最后经过分离洗涤并干燥，制取新型高密度加重剂(代号为SLJZJ)[5-7]。……