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伊朗空气泡沫钻井钻具保护技术

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伊朗 空气 泡沫 钻井 保护 技术
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1伊朗空气/泡沫钻井钻具保护技术长城中油钻井液分公司 刘德胜作者简介 刘德胜,高级工程师,1958 年生,1982 年毕业于西南石油学院开发系油田化学专业。一直从事钻井液技术研究与应用。现任长城中油钻井液公司市场作业部经理、总经理助理,长城钻井公司伊朗项目生产技术部经理。中油国际工程公司泥浆技术专家。3911066533空气-泡沫钻井,因其钻速快,防漏效果好,具有常规钻井液不可比拟的优越性。空气粉尘钻井在干硬地层机械钻速达到 h。雾化钻井在出水量较小时,钻速为 h,当地层出水较多,空气压力较高时,其钻速与泡沫钻井速度相当。但泡沫钻井腐蚀钻具轻微,而雾化钻井腐蚀钻具严重。因此,必须根据地层情况选择合适的钻井流体,既要提高机械钻速,又要保护钻具,提高综合经济效益。100m,从山体表面到目的层,地层岩性主要是碳酸盐岩,裂缝发育,连通性好。海拔以上地层无孔隙压力,海平面以下地层有盐水层,含盐量从海水到欠饱和盐水。2467m 以上地层,最高盐水层压力系数也只有 00m,而且同一个井段存在不同压力系统,上部裂缝无压,下部地层出水,普通泥浆无法使用,清水也只能盲钻。因此,要想确保安全钻井,提高钻井速度,缩短钻井周期,降低钻井成本,必须采用空气-泡沫钻井。 空气钻井适应地层和特殊参数空气钻井类型 适应地层 环空返速 液气比粉尘钻井 干硬地层 ≥15m/s 0雾化钻井 低含水层(150℃ 低于 0℃由于目前我们在塔贝纳克山上使用的发泡剂 一种阴离子表面活性剂,因此,选择使用的缓蚀剂必须和发泡剂 伍,即不降低发泡体积,不影响泡沫稳定性,且抗盐抗钙。实验室在淡水、盐水和氯化钙水溶液中配制 沫基液,各取 100在其中加入 蚀剂,高速搅拌 1入 1000筒,测量发泡体积 V(半衰期 (S),观察配伍性,数据见表 3。表 3 不同缓蚀剂对发泡剂性能(V/T 1/2)的影响缓蚀剂 淡水 4%蚀剂 淡水 4%50/260 480/225 490/220 基液+ 230/4 210/1基液+ 120/1 130/0 基液+73 500/241 480/256实验结果表明, 适合作泡沫钻井的缓蚀剂,因为5 是油基产品,具有消泡作用,阳离子,与 生电性中和,而 有很好的配伍性,因为它是一种非离子表面活性剂。我们也单独做了 发泡实验,其发泡性能不亚于 于它的价格是 ,所以不能作为发泡剂使用,但在泡沫钻井时,可以减少发泡剂的加量,而不影响泡沫质量。 眼设计井深 2524m,实际钻深 2467m。用纯空气钻至1430m 时,地层第一次出盐水, 41987 。增大空气排量进行雾化钻井,钻到 1824m 起钻,发现钻具腐蚀十分严重(见图 1) 。图 1 雾化钻井对钻具的腐蚀初步分析认为,钻具腐蚀的主要原因有:酸性地层盐水的电化学腐蚀;高压溶解氧对钻具的氧化腐蚀;二氧化碳溶于水后的酸性腐蚀;钻屑撞击钻具使氧化膜脱落造成的冲蚀。为了保护钻具,决定配制高 稳定泡沫液进行空气泡沫钻井。 一方面减少空气与钻具接触,另一方面中和地层水和空气中的酸性物质,第三,降低环空返速,以减轻钻具的腐蚀和冲蚀。改为泡沫钻井后,不但酸性物质被中和,而且低返速钻屑微粒在钻具表面形成一层“糊状保护模” ,减少空气接触钻具的机会,使钻具得到保护,减缓腐蚀,见图 2。图 2 泡沫钻井“糊状钻屑保护模”钻至 2054m,地层第二次出盐水, 54455 。将稳定泡沫转变为硬胶泡沫钻进。钻至 2420m,地层第三次出水, 含量达到 152000、近饱和盐水。钻至 2464m 时,由于出水量太大造成断流、泵压升高,空气泡沫钻井无法继续作业,用膨润土泥浆盲钻到 2467m,起钻电测,下入 管后四开。四开井眼钻井参数见表 4。6表 4 四开井眼钻井参数 井段05 147-154水雾化293 05 189-198水雾化101 05 189-198水泡沫305 000 0-1263-88水泡沫156 004 5-2084-88水泡沫179 09 0-2584水泥浆3 05 5-30由表 2 可知,雾化钻井在出水量较小时,钻速为 h,当地层出水较多,空气压力较高时,其钻速(h)与泡沫钻井速度 h 相当,但它对钻具的腐蚀太严重。 2) 井塔贝纳克-2 井,眼设计井深 2455m,由于地层提前,实际钻深 2300m,进尺 1300m。其中,稳定泡沫在 1176m 钻遇石膏层后,泡沫质量下降,携砂效果变差。改为低浓度硬胶泡沫后,返出正常。钻到 1967m,因地层出水,又用高浓度硬胶泡沫液钻到 2130m,地层严重出水后,用膨润土泥浆强钻到2300m。泡沫钻井的平均机械钻速为 h。由于没有进行雾化钻井,钻具基本没有受到明显的腐蚀,见图 3。7图 3 从 以后,不但取消了雾化钻井,而且在泡沫钻井时使用了钻具缓蚀剂 具保护效果显著。2003 年 4~6 月,在 3台钻机用空气泡沫各钻 4 口井之后,中海油钻具探伤公司对伊朗项目在用钻具进行了质量检验,其中检验三种规格的钻杆 1847 根。在检验过程中,发现 5 1/2″钻杆的管体和接头损坏最为严重。其中,钻杆管体条件因未满足 定的验收标准而降级的, 一降级。具体数据见表 5。表 5 钻具探伤结果钻机号钻井 进尺 钻杆尺寸 检验根数 P 级根数 2 级根数 合格根数 降级率% 备注12780 380 0 380 02156m 52 159 92 159 雾化钻井12712 312 0 312 02238m 46 146 0 146 012775 275 0 275 01073m 54 171 83 171 口井无缓蚀剂检验结果表明,雾化钻井对钻具的腐蚀确实严重,同样,泡沫钻井时钻具缓蚀剂的使用也十分重要。17 号钻机因没有进行雾化钻井,而且较好地使用了泡沫钻井缓蚀剂,钻具保护得很好,降级率为零。18 号钻机尽管没有进行雾化钻井,进尺也不多,但由于它钻 和 时无缓蚀剂,钻具照样严重腐蚀。因此,泡沫钻井时,一定要加入缓蚀剂。空气粉尘钻井在干硬地层机械钻速快,无泥浆材料消耗。但由于环空返速高,钻屑对钻具表面产生冲蚀作用,这是空气钻井无法避免的缺陷。2) 雾化钻井在地层出水量较小时,钻速较快,出水量较大时,优势不明显,机械钻速与泡沫钻井相近,但钻具腐蚀却相当严重。3) 采用高 泡沫钻井后,由于酸性物质被中和,以及缓蚀剂和糊状钻屑在钻具表面形成保护模,钻具腐蚀明显减缓。4) 当纯空气钻井遇到水层时,应立即改为泡沫钻井,避免雾化钻井对钻具的腐蚀,同时通过高 和缓蚀剂的协同作用,保护钻具,延长使用寿命,提高综合经济效益。
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