钻井工程4-钻井液.pptx
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1、主要内容主要内容1钻井液功用、类型和组成2钻井液的主要性能3钻井液应用4钻井液技术的发展概况5国内外钻井液技术新进展第1页/共33页一、钻井液功用、类型和组成 钻井液(Drilling Fluid)钻井过程中以其多种功能满足钻井工作 需要的各种循环流体循环流体总称。钻井液又称钻井泥浆钻井泥浆(Drilling Mud),简称泥浆泥浆(Mud)。第2页/共33页一、钻井液功用、类型和组成钻井液的循环流程高压立管方钻杆井下钻具钻头水眼高速喷出环形空间振动筛清洗井底携带岩屑泥浆罐组(1#、2#、3#、4#)泥浆泵泥浆泵除砂器、除泥器、离心机除砂器、除泥器、离心机水龙带水龙头1#4#第3页/共33页第
2、4页/共33页补充处理剂膨润土、水和重晶石废弃物废弃物废弃物振动筛泥浆清洁器水水离心机加重钻井液加重钻井液固控流程固控流程非加重非加重钻井液钻井液固控流程固控流程除砂器溢流除泥器溢流离心机溢流振动筛补充处理剂膨润土、水废弃物废弃物废弃物固控固控工艺工艺原理原理水第5页/共33页人们对钻井工作的要求安全安全优质优质快速快速钻井工作对钻井液的要求 有利于实现安全、优质、快速钻井。有利于取全、取准各项工程上、地质上的资料。有利于发现、保护油气层。高效高效一、钻井液功用、类型和组成第6页/共33页有人比喻:钻井的血液实际情况:钻井液钻井液停止循环钻井工作必须停止钻井液重要性一、钻井液功用、类型和组成携
3、带和悬浮钻屑1、钻井液的功用循环时循环时把钻头破碎的 岩屑从井底带出井眼,保持井眼净化。停止循环时停止循环时把井眼内钻屑悬浮住,不致很快下沉,以免卡钻。第7页/共33页携带和悬浮岩屑形成泥饼,降低滤失,减弱地层水化。保护油气层控制压力,防止井喷。平衡地层压力,稳定井壁,防止井塌。高压喷射,破岩清岩。冷却润滑钻头一、钻井液功用、类型和组成1、钻井液的功用第8页/共33页一、钻井液功用、类型和组成实现安全、优质、快速钻井的基本条件,也是钻井液措施的基本立足点。基本立足点稳定井壁和平衡地层压力钻井液柱压力钻井液柱压力地层压力地层压力不断调节密度防止井塌、井喷、井漏等井下复杂情况发生。井壁稳定井眼规则
4、性能良好的钻井液通过滤失作用在井壁上形成薄而韧的泥饼才能稳固已钻开的地层阻止进一步渗滤,减弱泥页岩水化膨胀和分散第9页/共33页一、钻井液功用、类型和组成冷却和润滑钻头、钻具钻井液通过循环吸收钻头破碎岩石产生的热量钻具与井壁摩擦产生的热量带到地面释放冷却钻头钻具延长寿命钻头、钻具在其中旋转存在降低摩擦阻力起到润滑作用1、钻井液的功用第10页/共33页1、钻井液的功用传递水动力在钻头水眼处钻井液高速喷出对井底产生强大的冲击力提高钻速使用涡轮钻具时利用钻井液流动带动涡轮旋转带动钻头破碎岩石优质钻井液还应考虑:油层保护,环境污染,劳动保护,腐蚀性等方面问题。一、钻井液功用、类型和组成第11页/共33
5、页2、钻井液的类型分类依据类 型密 度非加重钻井液加重钻井液粘土水化非抑制性抑制性固相含量低固相无固相流体介质水基油基合成基气体液液 体体气体气体水基水基钻井液钻井液油基钻井液合成基钻井液泡沫(气为主)充气钻井液(液为主)空气天然气气-液混合物流体介质一、钻井液功用、类型和组成第12页/共33页钻井液基本类型水基钻井液油基钻井液淡水(NaCl1%、Ca2+120mg/l):最初使用。盐水(NaCl1%)(盐水、饱和盐水、海水)用于海上和岩盐层及泥、页岩易塌地层。钙处理(Ca2+120mg/l):防塌、抗钙、盐侵强。低固相(固相7%,不分散的4%):钻速快。混油(乳化):润滑性、流动性好,失水量
6、少。油包水乳化(逆乳化):以柴油为分散介质,水及有机膨润土等为分散相。特点:热稳定性高、防塌好,对油气层损 害小。用于超深井的高温井段。全油基(含水10%):柴油和沥青等配成。特点:对油层损害小,抗盐侵能力强。缺点:对人体及环境危害大,尤其是海洋。第13页/共33页加重剂加重剂钻屑钻屑三、钻井液的组成各种化学处理剂各种化学处理剂多级分多级分散体系散体系粘土颗粒多数是悬浮体悬浮体 0.12m少数为 溶胶溶胶 1100nm膨润土膨润土水水(或盐水或盐水)溶胶溶胶悬浮体悬浮体水基水基钻井液钻井液加重剂加重剂石灰石灰油油水滴水滴有机土等有机土等油基油基钻井液钻井液乳化剂乳化剂润湿剂润湿剂在我国应用得比
7、较少。乳状液乳状液体系体系胶粒 2m泥 274m砂 74m一、钻井液功用、类型和组成第14页/共33页0.8 水相(包括可溶盐)体积分数0.06 混入的柴油等(润滑)0.03 低密度活性固相(控粘)0.05 低密度惰性固相(钻屑)0.06 加重剂(调节密度)0.54 柴油(分散介质)体积分数0.04 CaCl2或NaCl0.30 水(分散相)0.03 低密度固相(粘土、钻屑等)0.09 高密度固相(调节密度)1.001.001.001.00水基钻井液典型组成(1.32 g/cm3)油基钻井液典型组成(1.32 g/cm3)第15页/共33页 按照APIAPI(America Petroleum
8、 Instistite)推荐的钻井液性能测试标准,需要检测的钻井液常规性能有:密度密度()()漏斗粘度漏斗粘度(FVFV)塑性粘度塑性粘度(PV(PV p p)动切力动切力(YP(YP 0 0)静切力静切力(s s)固相含量固相含量膨润土含量膨润土含量滤液各种离子浓度滤液各种离子浓度APIAPI滤失量滤失量pHpH值值碱度碱度含砂量含砂量HTHPHTHP滤失量滤失量二、钻井液的主要性能第16页/共33页1、井塌及钻井液防塌技术1 1、井壁不稳定、井壁不稳定指钻井或完井过程中的井壁坍塌、缩经、地层压裂三种基本类型。2 2、了解井壁不稳定的现象和井壁不稳定的危害、了解井壁不稳定的现象和井壁不稳定的
9、危害3 3、井壁稳定性的室内评价方法、井壁稳定性的室内评价方法取井壁岩样做分散性试验分散性试验、水化试验水化试验、膨胀性试验膨胀性试验。4 4、井壁不稳定原因、井壁不稳定原因地质方面原因(页岩孔隙压力、异常构造应力和地层倾斜等);物理化学方面原因(水化膨胀压改变了井周的应力分布、降低了岩石强度、削弱了颗粒间连接,造成剥落掉块。);钻井工艺方面的原因(钻井液液流过大,对井壁冲刷;激动压力和抽吸压力过大,造成井壁岩石受力不平衡;由井漏、井喷导致;起下钻时钻头碰撞井壁)。三、钻井液应用第17页/共33页第18页/共33页三、钻井液应用第19页/共33页5 5、解决井壁不稳定的钻井液技术思路、解决井壁
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