随着世界石油与天然气勘探开发向更加广阔领域发展，必然要面对更多的钻井复杂情况，对井漏的预防及处理也不例外。由于地层情况千变万化，引起井漏的原因、严重程度以及钻井工艺技术等条件差别很大，从而使得井漏问题错综复杂，不易解决。其中，承压能力不够往往成为处理井漏的一个瓶颈因素^[1-4]。

目前，世界各国都将防治井漏作为钻井工艺和泥浆技术上的一个重要课题进行研究和试验。提高地层承压能力是解决井漏问题的重要基础与手段，同时，提高地层承压能力也可以扩大泥浆密度窗口及有助于简化井身结构，对改善正常的钻井操作环境有利^[3-5]。

本项承压堵漏研究试图利用较为简单的方法和较经济的配方来克服承压堵漏时的一些缺点，做到有效地封堵微裂缝漏失通道，提高地层的承压强度，较大幅度地降低堵漏成本两^{[6, 7]}。

1 实验分析 1.1 实验仪器

XAN-RC智能HTHP封堵模拟试验仪，主要用于承压强度分析，试验流程见图 1。

1.2 试验样品制作及其承压强度测定 1.2.1 承压堵漏试验样品制备方法

所制作的承压堵漏试验样品主要用来模拟进行承压堵漏配套技术对于封堵微裂缝漏失通道、提高地层承压强度的能力测定。

取9根钢管，钢管长度为8.05 cm、外径为2.50 cm、内径为1.90 cm，把钢管内部用砂纸打磨光滑并用水清洗干净，然后晾干。

称取预先配好的相应钻井液样品30 g，10~16目和16~30目的细砂各35 g，混合在一起，搅拌均匀。然后把刚搅拌好的试样挤入钢管中并填满，上下振动，使钢管内的样品密实均匀。然后再用正反方向5 MPa的压力压实，标上号码，放入装有钻井液处理液的容器中浸泡(容器放入75℃恒温水浴锅中养护)2 d后取出，待测水力承压强度。

1.2.2 承压强度测定

(1) 取出养护好的钢管试模，把钢管试模放人高压岩心夹持器中，夹紧；

(2) 关环压阀、柱压阀、注水阀，吸水，然后打开注水阀和环压阀，加环压至20 MPa；

(3) 当环压稳定后，关掉环压阀，将压力降为零，打开柱压阀；

(4) 加压，等到出第一滴水的时候读数，该读数就为承压强度，记录其值。

1.2.3 基浆配制

抗高温聚磺钻井液：聚合物钻井液基浆+2%腐植酸钾+2%SMP-3+0.3%复配表面活性剂(SP-80/ OP-10/APG)+2%重铬酸钾。

1.3 钻井液性能测定

(1) 掺渣料钻井液/钻井液样品的密度测定(渣料包括矿渣与激活剂)；

(2) 掺渣料钻井液/钻井液样品塑性黏度和表观黏度以及动切力的测定；

(3) 用试纸进行样品pH值的测定；

(4) 用失水测量仪测量样品失水量；

(5) 泥饼厚度测量，测定完失水后，用钢尺垂直插在泥饼上，读出泥饼厚度。

1.4 实验材料

(1) 膨润土，是水基钻井液的重要配浆材料；

(2) 聚丙烯酸钾K-PAM，用作钻井液处理剂；

(3) JT-888，新型两性离子聚合物降滤失剂，它是一种集强抑制性、优良抗盐抗钙和抗高温性能于一体的两性离子共聚物；

(4) PAC，是指各种复合离子型的聚丙烯酸盐聚合物；

(5) CMC(低黏)，是钠羧甲基纤维素的简称，它是以天然纤维素为基本原料经化学改性得到的一种水溶性的离子型醚；

(6) 腐植酸钾，腐殖酸主要来源于褐煤。腐殖酸的主要官能团有羧基、酚羟基、醇羟基、醌基、甲氧基等；

(7) 重铬酸钾，又称红矾钾，分子式为K₂Cr₂O₇^2-。在抗高温深井钻井液中，常加入少量重铬酸钾盐以提高钻井液的热稳定性，有时也用做防腐剂；

(8) SMP-3，是一种抗高温降滤失剂；

(9) 复配表面活性剂(SP-80/OP-10/APG)；

(10)KZ，是冶金工业主要的废渣；

(11)GSN(激活剂)，可以激活矿渣的活性，使矿渣玻璃体结构破坏，促进矿渣在常温下进行水化反应，有利于稳定水化物和水化物网络结构的形成。

2 承压堵漏基本实验方案与掺渣料钻井液/钻井液的性能测定 2.1 基本实验方案设计

本实验设计了两种实验方案，一种是在配制好的基浆抗高温聚磺钻井液中分别加入不同量的矿渣(表 1)，另一种是在配制好的基浆抗高温聚磺钻井液加入不同量激活剂(表 2)，用以测定矿渣和激活剂对抗高温聚磺钻井液性能的影响。

2.2 掺渣料钻井液/钻井液基液的性能测定

对表 1及表 2实验方案中的7个配方进行密度、表观黏度、塑性黏度等测定，结果如表 3、表 4所示。

3 试验结果分析 3.1 KZ和激活剂对抗高温聚磺钻井液性能的影响

表 3结合图 2可以看出：随着KZ加量增多，抗高温聚磺钻井液的密度有所增加，表观黏度和塑性黏度增幅很大，动切力先增大再降低，KZ加量为20%时动切力最小，API滤失量明显降低，泥饼厚度有所增加，pH值增加。

表 4结合图 3可以看出：随着激活剂加量的增加，聚合物钻井液的密度略微增加，表观黏度增大，塑性黏度先降低再增大，激活剂加量为30%时塑性黏度最小，动切力降低，API滤失量显著增大，泥饼厚度有所变小，pH值不变。

3.2 堵漏钻井液中KZ与激活剂的复配方案对地层承压能力的影响分析 3.2.1 同一KZ加量的抗高温聚磺钻井液在激活剂不同加量时的地层承压能力变化

完成由以上1、2、3、4号与a、b、C号方案所构成的正交试验，记录相关实验数据，由实验数据可知：同一KZ加量的抗高温聚磺钻井液，随着激活剂加量的增加钻井液的承压能显著增加。图 4为4号掺加矿渣钻井液复配不同加量激活剂后承压试验的承压能力变化。

3.2.2 不同KZ加量的抗高温聚磺钻井液在激活剂同一加量时的地层承压能力变化

同样，根据以上正交试验，也可以观察到在保持激活剂加量不变时，随着KZ加量的增加，采用复合堵漏钻井液后承压试验的承压能力首先明显增高至高点，然后又从高点下降。当KZ加量为20%时，承压试验的承压能力达到最大。图 5为不同KZ加量与30%激活剂复配后承压试验的承压能力变化。

4 结论

通过实验分析可以得出：

(1) 在抗高温聚磺钻井液中加入矿渣(KZ)使得钻井液的密度有所增加、使得钻井液的流变性稍微变差、API滤失量大为减小、泥饼厚度增加，承压能力显著增加。

(2) 加人激活剂也对抗高温聚磺钻井液性能产生影响，使得钻井液的密度有所增加、表观黏度增大、塑性黏度先降低再升高。激活剂加量为30%时塑性黏度最低、动切力降低、API滤失量显著增大、泥饼厚度有所变小、pH值不变。

(3) 若保持KZ加量不变，当KZ加量为30%时，与30%加量的激活剂复配，承压试验的承压能力达到最大，为0.52 MPa，效果最好；若维持激活剂加量不变，同时在抗高温聚磺钻井液中加入矿渣的量为20%时，地层承压能力最大。

(4) 根据以上的试验、分析结果，提出相应建议：在使用抗高温聚磺钻井液时，应该加入30%的矿渣与30%的激活剂复配使用，这样，能够使得堵漏钻井液的承压能力达到最大。同时钻井液的表观黏度、塑性黏度、动切力也相应有所提高，堵漏钻井液的稳定性也就有所提高，满足堵漏作业的需求。