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陕北钻井液分析

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陕北 钻井 分析
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1陕北钻井液的分析【摘要】:介绍了钻井液最基本的功用、发展史和陕北油田应用最广泛的水基钻井液及主要处理剂材料。针对陕北三个地区砂岩层胶结疏松,造岩性差、易垮塌的特点,分别采用对应的钻井液。最后对钻井液的优缺点进行了分析。关键字:功用;水基钻井液;鄂尔多斯盆地钻井液是钻探过程中,孔内使用的循环冲洗介质。钻井液是钻井的血液,又称钻孔冲洗液。钻井液组成可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。清水是使用最早的钻井液,无需处理,使用方便,适用于完整岩层和水源充分的地区。泥浆是使用最广泛的钻井液,主要用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。钻井液工艺技术是油气钻井工程的重要组成部分。随着钻井难度的逐渐增加,该项技术在确保安、优质、快速钻井中起着越来越重要的作用。一、陕北钻井液的发展史(1) 、自然泥浆阶段陕北石油钻井是从八十年代初开始的,当时仅有西北有色、地矿系统、煤田系统以及勘探部、县钻采公司等几十部小井队,主要在子长、延长和宝塔区一带钻井,由于井浅且地层稳定(不坍塌不缩径) ,几乎不加泥浆材料,二开全用清水钻进,任岩屑自然造浆,泥 浆稠了就排掉,好在那时人们环保观念淡薄,没有人罚款。这一自 然泥浆一直延用到九十年代初。(2) 、分散泥浆阶段九二年末,志丹县的永宁乡、安塞县的郝家坪乡和靖边县青阳岔镇开始钻井,由于这些油区地层较复杂,井队在频遭卡钻事故之后,才意识到泥浆的重要性,才开始使用膨润 土、纯 碱、烧 碱、腐钾、铁铬盐、聚丙烯酰胺、纤维素等简单泥浆材料。这一阶段泥浆技术普遍偏低,泥浆配方大多来自教科书,膨润土、纯碱、纤维素用量特大,导致岩屑分散在泥浆中而不 在地 面沉淀,2泥浆比重、切力、粘度都很高,钻进效率很低,800 米的直井一个月能钻完都是高效益。(3) 、不分散低固相泥浆阶段自九八年开始,陕北井队陆续使用不分散低固相泥浆,尽管技术尚不太成熟,但钻进效率都大大提高,有一半的井队一个月能完成 2 口井。(4) 、钾基无固相 钻井液、钾 铵基阳离子聚合物 钻 井液体系阶段到 2001 年,陕北已有井队陆佰多部,全国各大油田,各大地质勘探系统都有井队云集陕北,个体井队也快速发展起来,钻井生产催生了钻井液技术突飞猛进的发展。与陕北地层相适应的广谱护壁剂、润滑絮凝剂、高粘防塌剂、高粘堵漏剂、膨胀堵漏王等高科技产品以及无固相钻井液、钾基无固相钻井液、钾铵基阳离子聚合物钻井液体系开始在井队使用。从而使陕北钻井液技术一跃进入国内领先水平,使钻井效率增高到极至,现在每月进尺 3000 米 已是很平常的事。但是,陕北 各井队 钻井液技术发展 不 平衡,有的井队钻井液技术还处在九十年代水平上,有些新组建的井队技术甚至还很低,钻速慢,卡钻事故多。相信这些井队只要谦虚向优秀井队学习,很快就会迎头赶上的。二、水基钻井液简介钻井液主要有水基钻井液、油基钻井液和合成基钻井液三大类。在陕北应用最广泛的是水基钻井液,约占整个钻井液材料市场的 95%~98%。水基钻井液是一种以水为分散介质,以粘土(膨润土) 、加重剂及各种化学处理剂为分散相的溶胶悬浮体混合体系。其主要组成是水、粘土、加重剂和各种化学处理剂 现场钻井液分析仪器箱等。水基钻井液基本经历了五个阶段,即天然钻井液(1904) 、细分散钻井液(1921) 、粗分散钻井液(1946) 、不分散低固相钻井液(1966 年至今) 、无固相钻井液(1968 年至今) 、聚合物钻井液(1978 年至今)阶段等。   水基钻井液分类:   (1)淡水钻井液。氯化钠含量低于 10mg/cm&cm&  (2)盐水钻井液(包括海水及咸水钻井液) 。氯化钠含量高于310mg/cm&   (3)钙处理钻井液。钙离子含量低于 cm&(4)饱和盐水钻井液。含有一种或多种可溶性盐的饱和溶液。(5)混合乳化(水包油)钻井液。含有 3%化油类的水基钻井液   (6)不分散低固相聚合物钻井液。固相含量低于 4%,含有适量聚合物。(7)钾基钻井液。氯化钾含量高于 3%。1978 年以来开始在我国钻井现场使用。  (8)聚合物钻井液。它是以聚合物为主体,配以降粘剂,降滤失剂、防塌剂和润滑剂等多种化学处理剂所组成的钻井液。它是 20 世纪 80 年代发展起来的一种新型钻井液体系。包括阳离子聚合物钻井液、两性离子聚合物钻井液、全阳离子聚合物钻井液、深井聚合物钻井液和正电胶钻井液等。钻井液的主要组成有粘土(主要以钙膨润土为主) 、化学处理剂。化学处理剂主要有:聚合物类、沥青类、树脂类、腐植酸类、天然化合物类、无机盐类、醇类等。三、陕北各油田钻井液的应用钻井分为海洋钻井和陆地钻井。在陆地划分又有很多,黄土高原、戈壁沙漠、沼泽、西部高原(冻土) 、山脉等地形复杂和环境复杂的地貌。而在黄土高原上钻井队所面对的是成片的黄土和水土流失严重的土地。将陕北地区油田分为东部、南部和西部三个地区来介绍钻井液的应用。鄂尔多斯盆地东部主要有安塞油田、子长油田、延长油田等。该地区鄂尔多斯东部的陕北斜坡,表层主要为黄土覆盖层,厚度在几米到 100 米之间,黄土以下的白垩系、侏罗系和三叠系地层有不同程度的缺失。该地层相对比较稳定,个别油田上部地层易缩径和垮塌扩径,根据该地区地层、油层特点和实际现场经验,一现场经验,一般选择清水钻井液。再根据不同地区的特点有针对性的选择相应的防漏、防缩径、防塌的钻井液材料。鄂尔多斯盆地南部上部地层以泥岩为主,易缩径;中下部以砂岩为主,易卡钻、易漏失,硬碎泥岩易垮塌扩径。因此要求钻井液具有极强的防塌性防漏4性和防卡性(简称为“三防钻井液” ) 。同时鄂尔多斯南部油田油层具有低压(地层压力当量密度 l)、低渗(渗透率<1*10特点,所以油层污染极其严重。为防止油层污染,钻井液应具有适合的密度,极低的滤失量和极优的泥饼。鄂尔多斯西部油田位于陕北斜坡西部,为高山深壑。高山上黄土层厚约300m,黄土层以下成岩性好,山上干涸,黄土层为粒状土,较疏松,易坍塌、漏失,漏失严重时可造成井口坍塌、基础下沉。第四系地层以砂质泥岩为主,胶结疏松,造浆性差,易漏失;环河组合华池组以砂岩、砾岩、泥岩为主,地层稳定,可钻性好;洛河组以砂岩、砾岩泥岩为主,孔隙度大,渗透率高,易漏失;安定组以泥岩夹砂岩、砾岩为主,可钻性差,出现高压水层;直罗组上部以泥岩夹砂岩为主,中下部为粗砂岩夹泥岩,下部以粗砂岩为主,造浆性差,易坍塌、缩颈,延安组以泥岩、砂岩夹薄煤层为主,井壁极易坍塌;延长组以砂岩为主。根据地层特点,采用防塌性能好、抑制性强的钾基聚合物暂堵型钻井液体系,该体系配置简单,使用方便,利于防塌和防漏,提高机械钻速,缩短钻井周期。现场技术措施要求:⑴洛河组地层漏失严重,采用预防堵漏法,提前加入堵漏剂,堵漏效果好。⑵钾基聚合物暂堵型钻井液体系防塌性能好,抑制性强,解决了直罗系地层容易掉块、井壁容易坍塌、起下钻困难的问题,利于防卡。陕北小油田的主力油层是中三界三叠系延长组的浅灰色细—粉细砂岩,井深 1600~2200m,地层孔隙压力梯度仅为 m,低于水柱压力梯度,属于低压油层,渗透率平均为 0于低渗油层,室内分析表明,储层中水敏,速敏矿物极少,敏感性矿物以绿泥石为主,属于酸敏型,地层矿化度高达 8%期中 8000~12000mg/l, 6000l,为 于 型。针对该储层特点,经过专家会诊认为:⑴由于该储层为低压低渗储层,钻井液滤液可产生损害及大分子聚合物滞留效应;5⑵钻井液滤液与地层水作用生成沉淀,堵塞喉道;⑶钻井液固相进入较粗的喉道,造成桥堵;⑷表面活性剂产生乳化和润湿反转造成损害。四、钻井液的功用主要有:① 清洁井底,携带岩屑。保持井底清洁,避免钻头重复切削,减少磨损,提高效率。 ;② 稳定井壁和平衡地层压力平衡井壁岩石侧压力,在井壁形成滤饼,封闭和稳定井壁,防止对油气层的污染和井壁坍塌;③ 冷却和润滑钻头、钻具,降低钻头温度,减少钻具磨损携带和悬浮岩屑;④ 有效传递水力功率。传递井下动力钻具所需动力和钻头水力功率。承受钻杆和套管的部分重力。钻井液对钻具和套管的浮力,可减小起下钻时起升系统的载荷。⑤ 提供所钻地层的大量资料。利用钻井液可进行电法测井,岩屑录井等获取井下资料。⑥ 水力破碎岩石。钻井液通过喷嘴所形成的高速射流能够直接破碎或辅助破碎岩石。⑦ 平衡地层压力和演示侧压力。通过不断调节钻井液密度使液柱压力能够平衡地层压力和侧压力,从而防止井喷和井塌等井下复杂情况。五、钻井液的负面作用钻井液在使用过程中虽然起着重要作用,但是对油气层也有一定程度的危害,主要表现在:加油气流动阻力。钻井液工艺技术是油气钻井工程的重要组成部分,它在确保安全、优质、快速钻井中起着关键的作用。国内外钻井实践表明,钻井液工艺技术的发展,6促进了钻井液工艺技术的发展,钻井工艺的发展反过来对钻井液工艺技术提出更高的要求。所以在油田中中我们应向着更深、更省、更安全、更环保、等方面去发展。【参考文献】①胡文龙、田善学,陕北油田三叠系含油地层生储盖层分析与评价, 《陕西煤炭》2008 年 04 期。②贺亚维、卜涛,陕北钻井液技术应用现状及发展方向, 《延安大学学报(自然科学版) 》2007 年 03 期。③刘文竹,陕北油田优质钻井液工艺技术研究 2006 年 2 月。
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