1.3低滲透鑽開液超高溫技術對策

室內從3個方麵開展了低滲透鑽開液的超高溫性能優化。①研選抗超高溫降濾失劑材料，改善高溫濾失性能；②評價優選高溫聚合物增黏劑，通過材料間的協同效應進一步提升體係的整體抗溫性能；③優選配套超高溫防水鎖劑材料，保障防水鎖性能的同時解決起泡問題，以避免起泡帶來的配漿、維護和加劇井下材料氧化的問題。

1.4抗超高溫降濾失劑優選

為避免超高溫下材料間的相互影響幹擾判斷，室內在190℃下先固定KG-TNJ作為增黏劑材料不變，對5種改性澱粉類高溫降濾失劑材料進行了初選。其中，KG-Filcon為海上常用抗高溫改性澱粉；KG-CPSY和KG-THERM均為聚合物接枝改性抗高溫澱粉；KG-UTSTA和KG-FLUCON均為室內使用2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸AMPS、聚苯乙烯乳液與可溶性澱粉在堿性條件下通過接枝共聚生成抗超高溫改性澱粉，2者區別在於KG-UTSTA為機械攪拌條件下共聚合成，KG-FLUCON為超聲波機械協同方式混勻後再進行合成。評價配方：基礎配方+1.0%KG-TNJ+2.5%降濾失劑，實驗結果見表2。由表2可知，190℃老化後，各體係的流變性能穩定，KG-UTSTA和KG-FLUCON體係的高溫高壓降濾失性最好，濾失量小於20 mL，KG-CPSY和KG-THERM體係的高溫高壓降濾失性能次之。分析原因為改性澱粉都引入了抗高溫接枝共聚單體，但是KG-FLUCON、KG-UTSTA除了引入AMPS類抗高溫單體外，還引入聚苯乙烯乳液，增加了接枝改性的抗高溫基團和空間結構，通過聚苯乙烯乳液組分的吸附、滲透、覆蓋包裹特性增強了對澱粉結構的高溫保護作用和產物的成膜封堵性能，改善了其抗高溫性和濾失造壁。

表2 2.5%抗超高溫降濾失劑的初選評價

1.5抗超高溫增黏劑優選

室內對4種高溫聚合物增黏劑材料進行了單劑抗溫性能對比評價。其中KG-TNJ為溫敏疏水締和聚合物提黏劑，DrilFILHT為納米片狀氧化鎂酚醛樹脂改性聚合物增黏降濾失劑材料，Drilloss F為納米微球聚合物複合增黏聚合物材料，PC-UTS為某國外代表性高溫聚合物材料。評價配方：基礎配方+2.5%KG-UTSTA+聚合物，實驗結果見表3。

表3抗超高溫聚合物增黏劑的優選實驗

由表3可知，在210℃高溫老化後，從流變性能數據來看，1.5%KG-TNJ體係表觀黏度為20 mPa·s，高溫提黏效果最好，次之為PC-UTS；從API濾失量性能來看，DrilFILHT體係濾失量最小為5 mL，Drilloss F體係濾失量略高為7 mL。分析認為，由於DrilFILHT中引入了片狀氧化鎂和磺甲基酚醛樹脂改性成分，因此分子結構中含有片狀剛性結構和高溫交聯基團，這種片狀結構類似於膨潤土的結構，所以有利於形成致密的濾失封堵層，高溫交聯特點又有利於實現微觀上的化學膠結，從而增強了高溫濾失造壁性能。

實驗結果及經驗表明，超高溫這類極限條件下憑借單一材料組分來控製低滲透鑽開液體係的性能難度很大，因此開展聚合物的複配實驗，通過材料間協同作用提升體係整體的超高溫性能很有必要。

1.6聚合物的複配效果評價

室內以濾失改善效果較好的1%DrilFILHT為基礎，考察增黏劑KG-TNJ、PC-UTS與2種抗超高溫改性澱粉的複配效果，選定材料最佳組合。評價配方：基礎配方+1.0%DrilFILHT+複配聚合物，實驗結果見表4。

表4高溫聚合物的複配效果實驗數據

表4結果表明，210℃下老化後，在高溫增黏性方麵，KG-TNJ優於PC-UTS，其中“1%KG-TNJ+2.5%KG-FLUCON”組合的表觀黏度為39 mPa·s、動切力為13 Pa，黏度和切力最高，高溫高壓濾失量為7 mL，綜合性能表現最佳；協同增黏性方麵，KG-FLUCON優於KG-UTSTA，分析認為KG-FLUCON相比KG-UTSTA在製備工藝上增加了超聲波輔助措施，強化了合成反應中抗溫單體與澱粉分子的增溶分散及接枝改性效果，提升了產品的高溫穩定性。由單劑和複配優選實驗，最終篩選出適合超高溫低滲透鑽開液體係的3種主要抗高溫聚合物材料KG-TNJ、KG-FLUCON和DrilFILHT。

1.7配套抗超高溫防水鎖劑優選

前期鑽井作業期間，鑽開儲層前低滲透鑽開液體係中加入了防水鎖劑材料，發現加入後出現了起泡問題，加入消泡劑後有一定效果但是循環和再加入防水鎖劑時又會出現起泡情況，一定程度上影響了正常作業。另外，由於起泡問題，會將空氣中氧氣攜帶進入鑽井液中，在井底高溫環境中會加速鑽井液中聚合物材料的降解。為了解決起泡問題，同時預防低孔低滲儲層的水鎖傷害，室內開展超高溫低滲透鑽開液體係配套防水鎖劑優選試驗。

所有評價配方均在210℃高溫下老化16 h後，在10 000 r/min高速攪拌10 min後測定體係的起泡率，收集各評價配方的API濾液，再將濾液用濾紙和砂芯漏鬥過濾獲得各配方的評價溶液樣本，在80℃下測定各評價溶液樣本的表麵張力和油液界麵張力參數，結果如表5和圖1所示。

表5防水鎖劑優選數據記錄表

圖1濾液表麵張力和界麵張力隨KCS-F加量的變化

由實驗可知，KCS-F的綜合性能最佳，基本不起泡，且濾液表麵張力和界麵張力較低；鑽開液濾液的表麵張力和界麵張力隨KCS-F加量增加逐漸降低，當KCS-F加量達到2.0%時，下降趨勢變緩；2.5%KCS-F可使濾液的表麵張力和界麵張力分別降低至27.7 mN/m和5.9 mN/m，且不會對抗超高溫低滲透儲層鑽開液的濾失性能和流變性能造成不利影響。優選的防水鎖劑KCS-F是一種氟碳類表麵活性劑，材料中複合了有機矽類抑泡劑，氟碳鍵、碳矽鍵、碳碳鍵均有良好的熱穩定性，所以既能夠保持低的張力特性又不會帶來起泡問題。

2.新型抗超高溫低滲透鑽開液體係配方的構建與性能評價

新型超高溫低滲透鑽開液體係構建思路：選用具有高溫溫敏締和功能的聚合物提黏劑KG-TNJ提供高溫下高分子空間網絡疏水締和結構，保障高溫懸浮穩定性；選用合成抗超高溫改性澱粉（KG-UTSTA、KG-FLUCON）作為主要抗超高溫降濾失劑材料；選用磺化酚醛樹脂改性的片狀納米氧化鎂複合物降濾失劑DrilFILHT增強超高溫下的濾失造壁性；優選出配套的不起泡的抗超高溫防水鎖劑KCS-F降低儲層水鎖傷害風險；選用甲酸鹽加重，通過有機鹽增強高溫穩定性，同時滿足儲層鑽進密度的設計要求。通過有機鹽加重使得該體係具有低活度特點，可以控製鑽井液活度不大於岩石活度，減少水向地層的滲透。抗超高溫低滲透儲層鑽開液體係配方如下。

海水+0.2%NaOH+0.2%Na2CO3+1.0%KG-TNJ+2.5%KG-FLUCON+1.0%DrilFILHT+2.5%KG-EZCARB+2.0%KG-YZJ+2.5%KG-JHC+2.5%KCS-F+HCOOK

2.1長時間抗溫性能

如表6所示，低滲透鑽開液高溫長時間老化後，體係的濾失量有所增加，但是仍保持了較高的黏度和切力及低剪切速率黏度。室內將上述實驗獲得的泥餅浸泡在現場使用的破膠液中，浸泡溫度為100℃，浸泡時間為2 h，泥餅基本被清除掉。分析認為，體係中使用的超細碳酸鈣和聚合物複合改性納米氧化鎂均為可酸溶微細固相成分，可酸化解堵，因此有利於保護儲層。

表6低滲透鑽開液超高溫長時間老化穩定性（210℃、72 h）

2.2高溫高壓流變性能

考慮到壓力對體係流變性能影響較小，室內評價了不同高溫下體係的流變性能。將體係在210℃下老化16 h後，其高溫高壓流變性能見表7。由表7可知，構建的抗超高溫低滲透鑽開液隨溫度升高，黏度呈下降趨勢，動切力保持大於10 Pa，高溫下具有較高的黏度和切力，滿足高溫懸浮攜岩需要。

表7低滲透鑽開液的高溫高壓流變性（ρ=1.20 g/cm3）