钻井液技术

钻井液技术简介监督中心钻井监督科二00八年五月钻井液是油气钻井工程的重要组成部分，与钻井施工相关的绝大部分工作，都需要直接或间接通过钻井液来完成，如地质、测井、定向井、固井、井控、油层保护等工作。至于钻井液在预防或处理井下复杂与事故方面，其关系却更为密不可分，如井塌、井漏、井喷、卡钻等方面。前言前言为更好地作好冀东油田钻井监督工作，有必要掌握一定的钻井液技术和工艺知识，了解冀东油田钻井液监督管理工作内容，从而更好地作好不同专业服务公司之间的协作工作。这对于提高机械钻速、减少钻井事故的发生、搞好油层保护工作具有重要意义。目录一、钻井液简介二、钻井液的造壁、携岩和润滑性能三、钻井液的质量管理一、钻井液简介一）钻井液的作用1、携带和悬浮岩屑通过循环，将钻头破碎的岩屑携至地面，保持井眼清洁、起下钻畅通、避免重复切削，提高钻速。在接单根、其下钻或因故停止循环时，能将岩屑悬浮在钻井液中，防止沉砂卡钻等情况的发生。一、钻井液简介一）钻井液的作用2、稳定井壁和平衡地层压力保持合理的钻井液密度、良好的钻井液性能。钻井液密度大于地层的孔隙压力、坍塌压力，但必须小于地层的破裂压力，以保持井壁稳定和井控安全；根据地层的特点合理调整钻井液性能指标，以保证良好的井眼质量。一、钻井液简介一）钻井液的作用3、冷却和润滑钻头、钻具钻头破碎岩层产生巨大热量，钻具与井壁摩擦也产生热量，这些热量通过钻井液的循环释放到大气中，从而延长了钻头和钻具的使用寿命。同时，钻头、钻具在钻井液内旋转，在很大程度上起到很好的润滑作用。一、钻井液简介一）钻井液的作用4、传递水动力钻井液在钻头水眼处以极高的流速冲击井底，从而提高了破岩效率和钻井速度。高压喷射钻井正是利用这一原理提高机械钻速的。一、钻井液简介二）钻井液的类型钻井液类型很多，分类的方法也没有通用的方法，有些钻井液体系是交叉与重叠的。常用的分类方法有：按密度大小可分为非加重钻井液和加重钻井液；按粘土水化作用的强弱可分为分散和不分散钻井液；按固相含量的不同可分为低固相钻井液和无固相钻井液.一、钻井液简介二)钻井液类型冀东油田目前常用的钻井液类型有:分散钻井液（一开使用的膨润土浆）、聚合物钻井液、硅基钻井液、聚磺钻井液和正电胶钻井液。一、钻井液简介二)钻井液类型分散钻井液：淡水、膨润土和分散剂配制而成的水基钻井液。其主要特点为：１、能够形成致密的泥饼，滤失量较低；２、以磺化栲胶、磺化褐煤和磺化酚醛树脂为主要处理剂的三磺钻井液具有很好的抗温性能；３、抑制性、抗污染能力差，不利于提高机械钻速和保护油气层。一、钻井液简介二)钻井液类型聚合物钻井液：以具有絮凝和包被作用的高分子聚合物为主处理剂的水基钻井液。体系中膨润土颗粒保持在较粗的粒度范围内，抑制钻屑水化分散。其主要特点为：１、固容量小、固相含量低、机械钻速高；２、钻井液性能稳定；３、有利于保护油气层。该钻井液体系应用十分广泛，并随着新型泥浆材料的出现和固控设备的不断提高，其工艺水平不断得到提高和完善。一、钻井液简介二)钻井液类型硅基钻井液：以硅稳定剂、硅抑制剂、硅稀释剂为主处理剂的水基钻井液。粘土颗粒在体系中保持适度分散状态，是介于分散钻井液和聚合物钻井液之间的钻井液。其主要特点为：１、抗温性能好，流变形好，性能稳定；２、体系固容量大，有利于加重材料的加入；３、抑制性不强，对于含有蒙脱石矿物的地层需要配合聚合物的使用。一、钻井液简介二)钻井液类型正电胶钻井液：以正电胶为主处理剂的水基钻井液。利用正电胶的正电性抑制粘土矿物的水化分散。其主要特点为：１、触变性特别好，剪切稀释好有利于携岩；２、滞留层的存在，有利于保持破碎地层的井壁稳定；３、油层保护效果好；４、没有配伍性良好的降失水剂。一、钻井液简介三)钻井液性能及其测试钻井液的密度：由于钻井液密度在钻井施工中发挥着特殊的作用，因此受到井控安全、钻井施工和地质部门关注。井控安全需要钻井液密度大于地层的孔隙压力；地质部门需要钻井液密度尽可能接近油层孔隙压力；钻井施工需要使用合理的钻井液密度保持井壁稳定，预防各类井下复杂与事故的发生。不同钻井施工阶段钻井液密度Pmud压力Ppore_sstPFrac_SstPshalestabilityPvirginporePFrac_Sst主要问题:井眼稳定性一、钻井液简介三)钻井液性能及其测试钻井液的流变性：指钻井液流动和变形的特性。表示钻井液流变性的参数有漏斗粘度、塑性粘度、表观粘度、动切力、初终切，以及六速粘度计的读数，这些参数在钻井施工中发挥着重要作用，应该熟练地掌握和应用这些参数。一、钻井液简介三)钻井液性能及其测试钻井液的ＰＨ值：指钻井液酸碱性其作用主要有以下几方面：防止钻井液发酵、使某些钻井液材料性能得到很好的发挥、抑制钻井液中的钙、镁离子、预防氢脆引起钻具和套管的破坏、降低钻井液中硫化氢的含量。另外ＰＨ值提高，加速粘土矿物的水化分散，影响着钻井液的粘度、切力和其它性能参数。聚合物钻井液ＰＨ值维持在７.５—８.５，而硅基钻井液ＰＨ值应维持在９左右。一、钻井液简介三)钻井液性能及其测试钻井液的膨润土含量：指钻井液中膨润土含量钻井液中膨润土在提粘切、降滤失方面起着重要作用，但不宜过大。过大的膨润土含量造成钻井液粘切过大，结构较强，易引起固控设备对劣质固相清除效果降低（钻井液性能变坏）、压力激动增加（憋漏地层）、井眼缩径（起下钻阻卡甚至卡钻）、钻井液性能维护困难等问题。二、钻井液的造壁、携岩和润滑性能一)钻井液的失水造壁性在渗透性地层，当压差存在的情况下，钻井液由于自由水进入地层，而使钻井液中的固相颗粒附着在井壁上，便形成泥饼。钻井液中合理的不同粒径固相颗粒的匹配，使得钻井液能够在滤失量较小的情况下形成致密而又薄韧的泥饼。良好的泥饼质量对于保持井壁稳定、减少摩阻扭矩、预防粘卡事故的发生非常重要。二、钻井液的造壁、携岩和润滑性能一)钻井液的失水造壁性滤失量过大将引起:水敏性泥页岩垮塌、缩径；起下钻阻卡、泥饼虚厚易发生泥饼卡钻事故等。滤失量控制原则：井浅者可宽，井深者从严；裸眼时间短者可宽，裸眼时间长者从严；分散钻井液体系从严，聚合物体系从宽；矿化度小从严，高矿化度从宽。二、钻井液的造壁、携岩和润滑性能一)钻井液的失水造壁性许多钻井液材料能够在降低钻井液滤失量的情况下，形成良好的泥饼质量。如膨润土、铵盐、磺化酚醛树脂、磺化褐煤、低分子聚合物类的材料。滤失性能的评价方法有两种：API滤失量测定仪；高温高压滤失量测定仪．二、钻井液的造壁、携岩和润滑性能二)钻井液的携岩性能二)钻井液的携岩性能二、钻井液的造壁、携岩和润滑性能二)钻井液的携岩性能二、钻井液的造壁、携岩和润滑性能二)钻井液的携岩性能二、钻井液的造壁、携岩和润滑性能二)钻井液的携岩性能二、钻井液的造壁、携岩和润滑性能二)钻井液的携岩性能二、钻井液的造壁、携岩和润滑性能三)钻井液的润滑性能钻井液的润滑性能通常是指泥饼的润滑性能。在超深井、大斜度井、水平井中，钻具的扭矩和提升阻力会大幅度提高。钻井液的润滑性能对减少卡钻、减少拖压，保证安全、快速钻进起到致关重要的作用。二、钻井液的造壁、携岩和润滑性能三)钻井液的润滑性能井壁稳定和井眼清洁是搞好润滑防卡的前提条件，也只要在保持井壁稳定和井眼清洁的前提下，才能有效地提高钻井液的润滑性能。水平井成功的做法是多种具有改善泥饼质量功能的添加剂合理搭配，由原油、石墨、液体润滑剂、极压润滑剂等组成的复配润滑方案，能够使泥饼的摩阻系数达到0.04～0.07。三、钻井液的质量管理一)钻井液的电阻率因地层解释的需要，部分施工井需要把钻井液的电阻率降下来。如：北3-13井设计要求从垂深1800米以下钻井液的电阻率在0.6～1.2Ωm/18℃。施工中，应该在进入垂深1800米以前通过加入氯化钾把电阻率控制在设计要求范围内，整个设计井段在此范围内，并在完井前把电阻率调整在1.０Ωm/18℃。三、钻井液的质量管理二)钻井液材料根据依据冀油勘[2006]31号文件“关于下发《钻井液材料质量管理规定》的通知”之规定，钻井液材料采购中石油总公司的“油田化学剂产品质量认可证书与一级供应网络证书”厂家生产的产品。三、钻井液的质量管理三)固控设备的使用固控设备在泥浆的性能维护处理，保持泥浆性能稳定，预防井下复杂事故的发生方面发挥致关重要的作用，四级固控设备配备分别清除不同粒径的固相颗粒，各自担负着不同的任务，并非可有可无的，任何一项固控设备的固相清除效果都最终影响到泥浆性能上。三、钻井液的质量管理四)钻井液材料的荧光为确保钻井液荧光级别满足岩屑录井的需要，钻井队对使用的钻井液材料、尤其是荧光级别容易引起钻井液荧光级别超设计的材料，如防塌剂、润滑剂等材料，一定要按检测程序进行检测，合格后方可使用。