一种水基钻井液流变性的评价方法
【专利摘要】本发明公开了一种水基钻井液流变性的评价方法，其步骤如下：a、配制页岩气用水基钻井液试验浆备用；b、使用130?77型高温高压流变仪测定钻井液试验浆随温度每增加10℃下的表观粘度；c、绘制表观粘度随温度的变化曲线；d、根据最小二乘法多项式拟合的法方程组计算出拟合方程中的a0、a1、a2，求得拟合方程；e、使用回归平方和、残差平方和与相关系数R的大小来判定线性回归方程的拟合效果。本方法能较好地描述出页岩气用钻井液在不同温度条件下表观粘度的变化，以此评价钻井液的流变性，其针对强、回归性好。
【专利说明】
一种水基钻井液流变性的评价方法
技术领域
[0001]本发明涉及石油天然气钻井技术领域，确切地说涉及一种水基钻井液流变性的评价方法。
【背景技术】
[0002 ]目前，钻井液流变性评价通常用钻井液的表观粘度、塑性粘度、动切力、静切力等参数表示，操作上采用旋转粘度计ZNN-D6在恒定的钻井液出口温度(一般40-50°C)条件下进行六速测定后换算而得。
[0003]例如作者为张效萌、刘成文、李兆敏等在刊名为《断块油气田》的期刊上发表了题名为“一种改进的钻井液流变模式及评价”的期刊文献，其主要内容是:在简要评述目前比较常用的流变模式基础上，对林伯亨提出的流变模式进行了改进，得到了一种新的四参数流变模式。利用回归分析的数学方法，选用水基、油基、高密度、聚合物和甲酸盐5种不同类型的钻井液实验数据，拟合出不同流变模式的流变参数，并对拟合结果进行对比。结果表明:改进得到的新流变模式与宾汉、幂律、H-B以及林伯亨模式相比，拟合效果最好，可以很好地描述不同种类钻井液的流变性。
[0004]但是，页岩气水平井井底温度和压力较高，钻井液密度常在2.00g/cm3以上，具有中固相含量大、固相粒子分散度高、自由水含量偏少、细岩肩侵入后不易清除等特点，采用现有的测定方式不能很好地模拟钻井液在井筒不同深度、不同温度、不同压力下的流变参数，导致不能较好地服务于实际生产的结果。
【发明内容】
[0005]本发明旨在针对旋转粘度计ZNN-D6不能进行不同温度(特别是井温超100°C)、不同压力下钻井液流变参数评价方法的缺点，提出了一种新的水基钻井液流变性的评价方法，本方法能较好地描述出页岩气用钻井液在不同温度条件下表观粘度的变化，以此评价钻井液的流变性，其针对强、回归性好。
[0006]本发明是通过采用下述技术方案实现的:
一种水基钻井液流变性的评价方法，其特征在于步骤如下:
a、配制密度为2.0g/cm3以上的页岩气用水基钻井液试验浆，在120 °C -140 °C条件下热滚12-20h后，搅拌备用；
b、使用130-77型高温高压流变仪在压力50-70MPa、剪切速率300s—^4008+1，温度60°C_130°C的条件下测定钻井液试验浆随温度每增加10°C下的表观粘度；
c、绘制表观粘度随温度的变化曲线；
d、由表观粘度随温度变化曲线的散点图看出拟合方程为二次多项式yzao+aix+asx2，采用最小二乘法多项式拟合的法方程组计算出拟合方程中的^)、&、&2，求得拟合方程；
e、使用回归平方和、残差平方和与相关系数R的大小来判定拟合方程的拟合效果。
[0007]在上述步骤的基础上，在e步骤中之后，本发明还有步骤f、使用拟合方程根据钻井液不同井深的温度估算出钻井液的表观粘度，指导现场实际生产。
[0008]所述a步骤更优的是:配制密度为2.2g/cm3页岩气用水基钻井液试验浆，在130°C条件下热滚16h后，在11000转/分钟下高速搅拌30分钟备用。
[0009]所述b步骤更优的是:使用130-77型高温高压流变仪在压力60MPa、剪切速率350s一 S温度60°C_130°C的条件下测定钻井液试验浆随温度每增加10°C下的表观粘度。
[0010]所处c步骤更具体的是:采用散点法画出温度与表观粘度变化曲线。
[0011]与现有技术相比，本发明所达到的有益效果如下:
1、采用本发明a-e所述的评价方法，能够直观地评价出不同温度下的钻井液流变性。
[0012]2、本发明中，现场人员可以根据拟合方程，估算出钻井液在井筒不同深度、温度下的表观粘度值，借此判断钻井液是否增稠、分散，其针对强、回归性好;该方法及公式理论浅显易懂、计算简单，能很好地在钻井现场推广应用。
[0013]3、本发明形成的页岩气用水基钻井液流变性评价方法，有利于指导钻井液在深井、水平井、大位移井的钻井液性能维护，及时避免钻井复杂事故出现，对页岩气勘探开发具有广阔的应用和推广前景。
【附图说明】
[0014]下面将结合说明书附图和【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明，其中:
图1为散点法画出的温度与表观粘度变化曲线图；
图2为根据最小二乘法多项式拟合的法方程组计算出拟合方程中的Ia^a2,求得拟合方程的示意图。
【具体实施方式】
[0015]实施例1
作为本发明的一较佳实施方式，其公开了一种水基钻井液流变性的评价方法，其步骤如下:
a、配制密度为2.0g/cm3以上的页岩气用水基钻井液试验浆，在140°C条件下热滚20h后，搅拌备用;水基钻井液可以选用市面上常见的任一种水基钻井液；
b、使用130-77型高温高压流变仪在压力70MPa、剪切速率300s—1S+1，温度60°C_130°C的条件下测定钻井液试验浆随温度每增加10°C下的表观粘度；
c、绘制表观粘度随温度的变化曲线；
d、由表观粘度随温度变化曲线的散点图看出拟合方程为二次多项式yzao+aw+aM2，采用最小二乘法多项式拟合的法方程组计算出拟合方程中的μ、&1、&2，求得拟合方程；
e、使用回归平方和、残差平方和与相关系数R的大小来判定拟合方程的拟合效果。
[0016]130-77型高温高压流变仪为美国OFI公司生产。该仪器最高工作温度260°C，最高工作压力207MPa，剪切速度O?1700s—1之间可调。
[0017]实施例2
作为本发明的最佳实施方式，其公开了一种水基钻井液流变性的评价方法，其步骤如下:
a、配制密度为2.2g/cm3页岩气用水基钻井液试验浆，在130°C条件下热滚16h后，在11000转/分钟下高速搅拌30分钟备用；
b、使用130-77型高温高压流变仪在压力60MPa、剪切速率350s—I温度60°C_130°C的条件下测定钻井液试验浆随温度每增加10°C下的表观粘度；
c、采用散点法画出温度与表观粘度变化曲线;如图1所示；
d、由表观粘度随温度变化曲线的散点图看出拟合方程为二次多项式yzao+aw+aM2，采用最小二乘法多项式拟合的法方程组计算出拟合方程中的a^a^as，求得拟合方程y=431_7.382x+0.0368x2；
e、使用回归平方和、残差平方和与相关系数R的大小来判定拟合方程的拟合效果；
R2=0.9649,从而得出R=0.98
f、使用拟合方程根据钻井液不同井深的温度估算出钻井液的表观粘度，指导现场实际生产。
[0018]回归模型相关系数较高，用模型计算出的页岩气用高性能水基钻井液表观粘度与实测值进行比较，最大误差值在10.8%，两种吻合度高。
[0019]本例中，优选的水基钻井液是由清水、抑制剂、降滤失剂、封堵剂、pH调节剂、加重剂按重量份数比制备而成，清水:抑制剂:降滤失剂:封堵剂:PH调节剂:加重剂=100: 20?25:15?20:1?2:0.5?1:35?200。
[0020]所述的抑制剂是由0.2?I重量份的聚丙烯酸钾KPAM、0.5?2重量份的聚阴离子纤维素PAC-LV、0.3?2重量份的高固相钻井液用抑制剂有机硅铝QLA、1?20重量份的甲酸钾、3?8重量份的氯化钾混合而成。
[0021]所述的降滤失剂是由2?4重量份的磺化酚醛树脂SMP、1?2重量份的腐殖酸丙磺酸酰胺多元共聚物RSTF混合而成。
[0022]所述的封堵剂为页岩抑制剂SOLTEX;pH调节剂为生石灰;加重剂为重晶石。
【主权项】
1.一种水基钻井液流变性的评价方法，其特征在于步骤如下: a、配制密度为2.0g/cm3以上的页岩气用水基钻井液试验浆，在120°C-140°C条件下热滚12-20h后，搅拌备用； b、使用130-77型高温高压流变仪在压力50-70MPa、剪切速率300s^-400s^，温度60 V -130°C的条件下测定钻井液试验浆随温度每增加10°C下的表观粘度； c、绘制表观粘度随温度的变化曲线； d、由表观粘度随温度变化曲线的散点图看出拟合方程为二次多项式yzao+aw+aM2，采用最小二乘法多项式拟合的法方程组计算出拟合方程中的μ、&1、&2，求得拟合方程； e、使用回归平方和、残差平方和与相关系数R的大小来判定拟合方程的拟合效果。2.根据权利要求1所述的一种水基钻井液流变性的评价方法，其特征在于:在上述步骤的基础上，在e步骤中之后，本发明还有步骤f、使用拟合方程根据钻井液不同井深的温度估算出钻井液的表观粘度，指导现场实际生产。3.根据权利要求1所述的一种水基钻井液流变性的评价方法，其特征在于:所述a步骤更优的是:配制密度为2.2g/cm3页岩气用水基钻井液试验浆，在130°C条件下热滚16h后，在11000转/分钟下高速搅拌30分钟备用。4.根据权利要求1所述的一种水基钻井液流变性的评价方法，其特征在于:所述b步骤更优的是:使用130-77型高温高压流变仪在压力60MPa、剪切速率350s—1，温度60°C_130°C的条件下测定钻井液试验浆随温度每增加10°C下的表观粘度。5.根据权利要求1所述的一种水基钻井液流变性的评价方法，其特征在于:所处c步骤更具体的是:采用散点法画出温度与表观粘度变化曲线。
【文档编号】G01N11/00GK106018176SQ201610531165
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月7日
【发明人】何涛, 颜娟, 欧猛, 唐润平, 李俊材, 张俊岚
【申请人】中国石油集团川庆钻探工程有限公司