三相可循环微泡沫钻井液体系是近年来国内外钻井液界推出的一种新型低密度钻井液体系,它克服了普通泡沫钻井液因气量大而导致泵上水不好,不能连续重复使用,从而造成工艺上附加设备多,使用上处理剂浪费、因排放而严重污染环境等问题。由于微泡具有上述优点,而国内的研究由于跟现场设备的不适应而没有得到很好的推广,本文从满足现场条件的低剪切速率的基础上进行研究。 首先在低剪切速率条件下,室内复配了发泡能力强、泡沫细小、泡沫寿命长,而且抗盐、抗钙、抗油污染性能良好的发泡剂FPJ-1及稳泡效果好的稳泡剂XC,在此基础上研制了能满足要求的微泡沫钻井液配方。 本文室内利用物理搅拌法产生微泡。剪切速率对体系的影响很大,剪切速率越高,体系越稳定,各项性能越好。但是当剪切速率升高到一定值(1600rpm)后体系性能基本稳定。在该低速剪切下产生的微泡沫钻井液体系具有泡沫细小、密度低、流动性好、稳定时间长的特点,而且抗盐、抗钙、抗油污染和抗温性能具佳。 当微泡沫钻井液体系处于碱性环境即pH值范围在8～10时稳定性最好。温度的升高会降低体系的稳定性。经过室内API失水仪实验和API堵漏材料实验,研究了微泡沫钻井液的堵漏机理,证实了该体系在模拟低压地层具有良好的堵漏性能。 微泡钻井液体系与普通泡沫体系的显著区别在于微观结构特征上的显著差异:微气泡是以均匀、非聚集、非连续态存在的,从而保证了体系的可连续循环使用。在低剪速率条件下,通过实验研究得出的可循环微泡沫钻井液具有稳定性高,密度可调(0.3～0.9g/cm~3),滤失量小,抗盐、抗钙、抗温性能好,堵漏效果明显等优点。