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最早出现于上世纪80年代末的合成基泥浆(synthetic based muds,简称SBM)发展是为了解决工程技术需要与环境保护法律之间的矛盾。 目前在所有合成基泥浆中使用最多的是线性α烯烃(liner α olefine简称LAO)泥浆,其原因有两点:第一,LAO在第二代合成基液中毒性最低,对环境影响小;第二,LAO在所有合成基液中粘度最低,因此可以配制高油水比的泥浆,从而降低钻屑中含油量和节约合成基用量,所配制的泥浆具有更低的塑性粘度,能够有效降低循环压耗,因此更加适应高温高压井、大斜度井作业。本文通过广泛查阅国内外现有线性α烯烃泥浆文献,研究了以下几个方面的问题: 第一,研究使用工业产品配制LAO合成基泥浆的可能性,选择能用于合成基泥浆的各种处理剂工业产品,特别是选取能够促进有机土分散的处理剂,对线性α烯烃泥浆的各种性能标进行研究。详细讨论了线性α烯烃和各种处理剂的作用机理,合成基泥浆流变性、触变性和滤失性,及其在井下条件的流变性变化规律,总结出了合成基泥浆性能调控技术和方法。 第二,研究了LAO合成基泥浆与油基泥浆在增粘机理上的差别及引起的问题。通过实验研究发现,有机土在LAO中没有造浆能力,为使有机土分散良好,进而获得良好的流变性,在配制泥浆时应该让有机土、乳化剂、降滤失剂和基液相混合,利用含有极性基团的乳化剂促进有机土分散,避免让含有氯化钙的水相接触有机土。如果有机土和氯化钙溶液接触了,那么由于离子交换作用,有机土将转化为钙土,所配乳液切力、粘度较小,抗温能力也较弱。 第三,合成基泥浆因为本身粘度较低,老化后其流变参数均下降,常存在携屑问题和重晶石沉降问题,为了解决这些问题,本文提出采用流型改进剂来改善抗温能力。在合成基泥浆中加入流型改进剂,对于常温下泥浆粘度几乎没有影响,但是能提高泥浆在高温下的粘度。有利于解决合成基泥浆的携屑问题和重晶石沉降问题。 第四,温度压力对合成基泥浆流变性的影响非常明显,本文通过测定其高温高压(HPHT)流变性,研究了温度压力对于LAO合成基泥浆的流变性能影响。并选择了适当的模型对其进行数学拟合,获得了能够反映其高温高压流变性规律的方程。 第五,在LAOSBM应用中经常出现与水基泥浆相同密度的情况下,水基泥浆不会钻井事故,而LAOSBM会引起井壁坍塌和循环漏失等井下复杂情况。本文选择了较为简单的计算ECD模型,对于LAO合成基泥浆的ECD进行了计算。结果表明在深井中长期停泵之后再开泵会造成LAO合成基泥浆的ECD与地表密度有较大差距,可能会引起循环漏失。