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钻井液体系

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钻井 液体
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钻井液体系介绍主要内容钻井液体系分类水基钻井液体系油基钻井液体系完井修井液体系钻井液体系分类该体系包括开钻泥浆、自然原浆和其它通常用于浅井或上部井段钻井的轻度处理的体系,不添加稀释剂和分散钻井固相和粘土颗粒的分散剂 。参照美国石油学会 (国际钻井承包商协会 (分类方法,钻井液可分为以下 10种体系:不分散体系由水、配浆膨润土和各种对粘土、钻屑起分散作用的处理剂(简称为分散剂)配制而成的水基钻井液称为分散钻井液。为了与钙处理钻井液区别,有时又称为细分散钻井液。在较深井段,需要泥浆密度较高或井眼条件可能比较复杂时,泥浆通常需要分散,典型的分散剂有木质素磺酸盐、褐煤或单宁。它们是有效的反絮凝剂和降滤失剂。经常使用一些含钾化学品可提高页岩稳定性。添加专门的化学品可调节或保持特定的泥浆性能。分散体系钙处理钻井液体系是在使用分散性钻井液的基础上发展起来的具有较好抗盐、钙污染能力和对泥页岩水化具有较强抑制作用的粗分散钻井液体系。在淡水钻井泥浆中加入像钙、镁这样的二价阳离子,能抑制地层粘土和页岩膨胀。高浓度可溶性钙盐用来控制页岩坍塌井径扩大和避免地层损害。钙处理钻井液体系主要由含 无机絮凝剂、降粘剂和降滤失剂组成。目前常用的无机絮凝剂主要有三种:熟石灰(氢氧化钙)、石膏(硫酸钙)和氯化钙。用石灰处理者称为石灰钻井液,用石膏处理者称为石膏钻井液,用氯化钙处理者称为氯化钙钻井液。石膏体系通常 量浓度石膏钙含量为 l;典型的石灰体系有两种,对于低浓度石灰体系, 112,石灰过量浓度为 l;对于高浓度石灰体系,石灰过量浓度为 l。特殊的泥浆性能靠添加专门的产品来控制。钙处理泥浆能抗盐和硬石膏污染,但在高温条件下(井底温度超过 135℃ 时)钻井液中的各种粘土会与石灰、烧碱发生反应,生成水合硅酸钙等类似于水泥凝固后的物质,导致钻井液急剧增稠或胶凝和固化。钙处理钻井液体系钻井液体系分类通常将聚合物作为主处理剂或主要用聚合物调控性能的钻井液体系称为聚合物钻井液。长链高分子量聚合物在钻井液中用于包被钻井固相以防止其分散,或覆盖页岩以提高其抑制性或提高粘度和降低滤失量。对此可使用不同类型的聚合物,包括丙烯酰胺类,纤维素和天然植物胶类产品。还经常使用像氯化钾和氯化钠这样的抑制性盐来增强页岩的稳定性。这些体系通常膨润土含量很少,对钙、镁这样的二价阳离子比较敏感。大部分聚合物的使用温度限制在 140在某些条件下,也可用于井底温度较高的井中。聚合物钻井液体系钻井液体系分类这一类包括几种钻井液体系。用于钻含盐地层的饱和盐水体系中,氯化物的浓度 接近 190g/l。一般盐水体系中氯化物的浓度为 10190g/l。浓度较低的体系通常指咸 水和海水体系。盐水钻井液通常是由咸水、海水或产出水配制的。该类钻井液用淡水或盐水配制,加入干的氯化钠达到要求的矿化度(也使用氯化钾这样的盐以抑制页岩膨胀)。凹凸棒土、羧甲基纤维素和淀粉等其它一些专用产品可用来增加钻井液的粘度以提高井眼净化能力,降低滤失量。该体系的固相体积含量和类型受到控制,总的固相体积含量不能超过610%。粘土固相体积含量不超过 3%并要求钻井固相和膨润土的比例小于 2:1。该体系是不分散体系,通常使用结合添加剂作增粘剂和膨润土增效剂。该体系的一个最显著优点是能大大提高钻井速度。低固相钻井液体系盐水钻井液体系钻井液体系分类在高温井和深井钻井过程中,由于经常涉及卡钻和井壁稳定的问题,要求使用的流体具有很好的稳定性和页岩抑制性,此时,可以使用油基体系。它们有两种类型:逆乳化泥浆即油包水乳状液,典型的是使用氯化钙盐水作分散相,油作连续相,并添加乳化剂、润湿剂、亲油胶体和加重剂等所形成的稳定的乳状液体系。在该体系的液相中盐水含量最高可达 50%,低标准的逆乳化泥浆是一种“松散”的乳化液,电稳定性较低,滤失量较高。调节添加剂浓度、盐水含量,可以控制该体系的流变性、滤失量和乳化稳定性。仅用油做连续相的体系,通常用作取心流体。虽然该体系不额外添加水或盐水,但它们会从地层中吸收水。所有油基体系视粘度需要添加大量的胶凝材料。专门的油基泥浆添加剂包括:乳化剂和润湿剂(通常为脂肪酸和胺衍生物)、高分子量皂类、表面活性剂、胺处理的有机材料、有机土和用于调节碱度的石灰。油基泥浆体系钻井液体系分类设计合成基流体时借鉴了油基泥浆的特性,但消除了油基泥浆对环境的危害。合成基流体的主要类型有酯、醚、聚 -烯烃和异构化 -烯烃钻井液。它们对环境无危害,能直接排到海里,无荧光,具有生物可降解性。修井液、完井液和打开油层钻井液是为减少地层损害而专门设计的体系,或用作完井作业之后的封隔液,这些体系对产层的影响必须是能用酸化、氧化或通过完井技术及一些生产作业等补救措施消除的。该体系包括从清洁盐水到聚合物钻井液(由细盐和碳酸钙加重)各种液体,以及高度处理的泥浆(封隔液)。完井修井液体系合成基泥浆体系钻井液体系分类这类体系包括 4种基本作业类型:干空气钻井,以一定速率将干空气或天然 气注入井眼内,并根据有效清除岩屑所需环空流速来确定注入速率的大小;雾化钻井,就是向空气流中注入发泡剂,并与产出水混合,包裹钻屑,以防止泥环产生,清除钻屑;泡沫钻井,是使用表面活性剂,还可能使用粘土或聚合物,形成具有高输送能力的泡沫;充气流体,用注入空气的泥浆来清除井眼内钻屑。空气、雾、泡沫和天然气体系钻井液体系分类水基钻井液体系水基钻井液体系海水膨润土浆钻井液海水聚合物钻井液本配方( kg/、二开表层钻井作业使用。要求配制快捷,净化能力好,能支撑上部疏松地层。淡水 1纯碱 膨润土 6080在膨润土预水化后视需要用海水稀释常见性能:用海水钻进,膨润土稠泥浆塞洗井携砂;维持稠泥浆的 a)等于或大于 PV(预水化膨润土浆配好以后,在泵入前加入石灰来提高泥浆的粘度和切力,加入石灰后停止循环和搅动以保持絮凝状态。维护处理:30V〉 2海水膨润土浆钻井液海水聚合物浆钻井液应用范围:基本配方( kg/般用于上部大井眼段钻进,也可用于地层水敏性较弱的浅井作业。预水化膨润土 2040烧碱 35纯碱 13 35 510常见性能:40  60 s g/ 2035 00 310/820 910 150停止使用 大 入 要时可加入 护处理:粘土颗粒所带电荷发生变化,使其电位转化为正电位,利于 以达到较理想的“软抑制”效果,同时使用 米级乳化石蜡)配合 止压力及滤液的传递。抑制性较 其润滑性更佳。本体系不含无机盐,不会造成地层内离子局部浓集解化学因素压力良好的携砂、悬浮能力无机盐-强抑制 适度抑制增强封堵能力 —— 减少压力及滤液的传递本配方( kg/体系对粘土矿物颗粒具有一定的抑制防膨作用,一般在大套软泥岩井段钻进。预水化般土 2030 烧碱 35 35 510 35 510V 23 35015 1510常见性能:45~75 s g/ 2035 00 38/515 910 400伏滤失量( 但可检查油相损失程度还可判断乳状液乳化的好坏滤液中不能含水油基钻井液基础钻井液体系配方由下列具有良好抗温稳定性的配套处理剂组成 :油相 水比电稳定性.8 m3/5- 35 kg/- 15 kg/- 15 kg/0- 40 l/ - 15 kg/0- 40 l/0- 50 kg/20%的水溶液 ) 0.2 m3/海海域的水平(分支)井、裸眼筛管井及明化镇组地层的尾管井基本配方应用范围: 准 备在陆地处理站配制该平台所用的全部油基泥浆;并对油基泥浆性能进行调整,达到设计要求;通过拖轮运至平台,泵入泥浆池再进行进一步处理;平台需配备相应的剪切设备;平台配备足够的现场维护泥浆材料;做好相应的环保及回收措施。方稠塞作为隔离液;用海水钻穿水泥塞后,先替入 4方隔离液+海水 20方+ 4方隔离液,紧跟油基泥浆,在顶替过程中高速不停泵;待第一个稠塞返出可直接排放,同时可以携带出大部分水泥塞钻屑,减少跑浆现象;第二个稠塞返出时进计量罐进行回收;油基泥浆返出时先过旁通,若仍有跑浆现象,可适当降低泵冲。然后逐渐通过振动筛建立正常循环,以不跑浆为原则。待油基泥浆循环均匀后方可正常钻进。顶替隔离液新浆补充消耗量,尽可能不向钻井液中直接加水相,混浆时应控制混入的速度,不得操之过急;正常钻进期间钻井液的油水比不能低于 80/20,如果出现油水比降低或大幅波动,则应密切检测性能变化,以确定恢复油水比的方法,严防泥浆破乳现象发现,若有此现象时,混入一定比例的主乳,副乳和润湿剂。持泥浆的电稳定性,并通过补充乳化剂及碱度调节剂或加入白油等来提高破乳电压;密切观察振动筛岩屑返出情况,调整和维护泥浆流变性能,各项性能应维护在设计范围内,保证井眼的净化;充分清除泥浆中的无用固相,尽量使用高目振动筛筛布 (应高于 175目 ),合理使用离心机和其他固控设备。正常钻井油基泥浆维护使滤饼松动;用清洗剂、渗透剂等将泥饼、筛管清洗干净;利用粘土稳定剂来防止储层粘土水化膨胀、分散运移;利用降粘助排剂解决完井液与稠油不配伍问题;油基泥浆泥饼解除要是为解决高温深井、复杂井、水平井等而产生的,但会对环境造成污染,因此为解决环境污染问题发展起来了人工合成基泥浆 (体系 。其组成和油基泥浆相同基液分散相 (水 )乳化剂性能调节剂等菲律宾、印尼、泰国湾、里海等海上油田广泛应用。因其对钻速的大幅提高,被誉为“魔术钻井液”。项目 性能指标牌号 号白油 ( 湛江 ) 5号白油 ( 天津 )运动粘度 ( 40℃ ) , s 开口 ) , ℃ 110 112 120倾点 , ℃ 25 15℃ ) , g/ ℃ 85 86 85制备方法为天然气提纯液化而成,具有直链烯烃的优点与白油相比, 粘度低密度低毒性和高的生物降解性这些特点更有利于配制出高性能的钻井液.8 m3/5- 35 kg/- 15 kg/- 15 kg/0- 40 l/ - 15 kg/0- 30 l/0- 50 kg/20%的水溶液 ) 0.2 m3/海海域的水平(分支)井、裸眼筛管井及明化镇组地层的尾管井 ,高水敏地层和复杂井段基本配方应用范围: 9- 3、6油田获得巨大成功并较传统完井液单井提高产能 20%- 30%,经济效益显著。完井液修井液体系介绍 污染液 岩心号 10- 3μ 10- 3μ o( % ) 平均提高值( % ) 5 正电胶钻井液滤液 + 水泥浆滤液 22 23 1 6 6 . 2 1 0 6 . 2 1 1 3 . 2 6 5 . 2 6 8 . 1 6 1 . 4 6 上述 22 、 23 号岩心再注入 20 - 30 形酸完井液 22 23 1 6 3 . 9 1 0 5 . 2 9 8 . 6 9 9 . 1 3 4 . 1 12 阳离子钻井液滤液 + 水泥浆滤液 K 1 6 739 268 2 9 5 . 6 3 7 . 9 4 2 . 0 5 5 . 8 13 及 K 1 6 号岩心再注入 20 - 3 0 形酸完井液后 K 1 6 6 6 9 . 5 2 4 4 . 7 9 0 . 6 9 1 . 3 4 2 . 0 5 隐形酸完井液可提高 损害液 K 0 ( μ 1 0- 3) K d / K 0 ( % ) 恢复值提高幅度 ( % ) 1 浆滤液 + 水泥浆滤液 (静态污染) —— 2 1#+ H T A 完井液驱 5 ~ 10 3 +3 %Q W Y +2 %P C S + 水泥浆(动态污染) —— 4 3#+ H T A 完井液驱 5 ~ 10 对已损害的岩心,能够一定程度消除害完井液修井液体系介绍过滤海水或过滤盐水粘土稳定剂 隐形酸作用机理及特点密度可调范围大: 腐蚀性,但必须加入缓蚀剂生物毒性小高比重下低粘度低结晶点良好的热稳定性和与聚合物的相溶性(提高聚合物的抗温能力)有利于油层保护(岩心渗透率恢复值 >90%,无固相,二价金属甲酸盐可溶性好)页岩稳定性 (高矿化度抑制水敏性矿物 )抑制微生物生长(低于 有一定的溶垢除垢能力(尤其是硫酸盐垢)完井液修井液体系介绍 形成完全意义上的固相,胶体存在凝胶(固态) 溶胶(液态)的过程,不能永久性封堵地层,而是在一定的温度条件下经过一定时间后,自行溶胶液化反排出储层,对地层污染的程度极为有限。另外也可以采取人为的措施进行解堵完井液修井液体系介绍 过颗粒的吸水膨胀和紧密堆积,降低自由水的 渗流通道。主体材料具有以下性能 :有一定强度可变形,有弹性易流动,易携带软颗粒弱粘性,弱吸附性能及时破胶裂缝液柱压力完井液修井液体系介绍 根据需要调节不同的粘度、软颗粒直径、封堵强度和破胶时间。高分子材料具有超强的吸水能力,每一颗细微的材料都能吸附比自身重量大几十上百倍的自由水,并将这些水牢牢束缚,形成一种晶莹透亮的有一定弹性的水囊状软颗粒,这种吸水材料既能在吸附淡水,也能吸附在一定矿化度的盐水。通过不同大小的超强吸水软颗粒的层叠、挤压作用,在裂缝处、炮眼处、筛管处形成严实的粘弹性凝胶,从而隔离并阻止自由水的漏失。堵在漏失处的胶联吸水液仍然是颗粒状的软体,颗粒与颗粒之间是相互独立的,由于直径大,不容易进地层,从而起到保护地层的作用完井液修井液体系介绍 胶中 破胶后完井液修井液体系介绍
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