钻井液性能对钻井、定向井施工过程中的影响——韩耀辉
- 格式:docx
- 大小:35.18 KB
- 文档页数:6
关于定向井钻井速度的影响因素分析及提升办法定向井钻井速度是指在非垂直井中实施钻井作业时,钻杆在一定时间内下降的深度。
定向井钻井速度的高低对钻井作业的效率和经济效益具有重要影响。
下面将分析定向井钻井速度的影响因素,并提出提升办法。
钻井液的性能对定向井钻井速度有着重要影响。
良好的钻井液性能能降低钻头的摩阻,减少钻头磨损,提高钻进速度。
在定向井施工中,要使用适当的钻井液,控制其黏度、密度、滤失性能等指标,提高钻井液的润滑和冷却效果,减小钻头与井壁的接触摩擦力,提高钻井速度。
钻具结构和钻具质量也是影响定向井钻井速度的重要因素。
合理选择钻具结构,如钻杆的直径、长度和重量,以及合适的钻具类型,能够提高钻具的刚度和稳定性,减小钻具的挠曲和摆动,进而提高钻井速度。
保持钻具的完好,避免出现质量问题,也是提高钻井速度的关键。
岩层的物性、地质结构和地应力对定向井钻井速度具有显著影响。
不同类型的岩石具有不同的硬度和性质,钻井速度也会有所不同。
钻井速度受到主次断层、构造应力差异和地应力的影响,需要根据具体情况调整钻进过程中的参数和方法,以提高钻井速度。
施工过程中人员的技术水平和经验也会对定向井钻井速度产生重要影响。
钻井人员须熟悉各种设备的操作和性能,掌握定向井施工的工艺和技术要点,能够根据具体井址情况,灵活运用定向工具,提高钻井速度。
加强人员培训和提高技术水平,是提升定向井钻井速度的关键。
定向井钻井速度的提高需要从钻井液性能、钻具结构和质量、岩层物性和地质结构、地应力以及施工人员的技术水平等多方面进行综合考虑。
只有在各个方面做好优化和改进,才能够有效地提升定向井钻井速度,提高钻井作业的效率和经济效益。
钻井液性能对钻井的影响一、钻井液的稳定性钻井液是一种分散体系,即粘土分散在水中。
钻井液中的粘土颗粒多数在悬浮体范围(0.1~0.2µm)内,少数在溶液范围(0.1µm~1nm)内,所以钻井液是溶胶与悬浮体的混合物。
钻井液中胶体颗粒含量的大小,对钻井液的稳定性影响很大。
胶体含量的大小主要取决于粘土在钻井液中的分散状态——分散、絮凝和聚结。
粘土的造浆率高,颗粒分散得细,钻井液相对来讲就稳定;若泥土造浆率低,颗粒分散得粗,钻井液相对来讲就不稳定,易呈絮凝或聚结状态。
因此,钻井液稳定的首要条件是钻井液中粘土颗粒要细,即从粘土在水中的稳定角度来看,分散得越细越好(胶体含量越高越好)。
这种稳定性称为沉降稳定性。
然而,即使很细的颗粒,因它具有极大的表面积和很高的表面能,根据表面能自发减少的原理,其发展趋势必然是小颗粒自行聚结变大,最后下沉。
由于某种原因分散相颗粒具有对抗小颗粒自行粘结变大所具有的性质称为聚结稳定性。
沉降稳定性和聚结稳定性是互相联系的。
只有保持聚结稳定性,使小颗粒不聚结为大颗粒,钻井液才能有沉降稳定性,才不至于因聚结而下沉。
所以,聚结稳定性是矛盾的主要方面。
二、钻井液几个重要的流变参数τ⑴动切应力(屈服值)。
动切力(τ。
)反映钻井液在层流流态时,粘土颗粒之间及高聚物分子之间的相互作用力(形成空间网架结构之力)。
影响动切应力的因素有钻井业的固相含量、固体分散度、粘土的水化程度、粘土吸附处理剂的情况及聚合物的使用等。
⑵表观粘度。
又称有效粘度或视粘度。
它的定义是在某一速度梯度下,用流速梯度去除相应的切应力所得的商。
表面粘度不仅与流体本身性质有关,还受测定仪器的几何形状和尺寸、速度梯度的变化及测量方法的影响。
⑶塑性粘度。
塑性粘度是指钻井液在层流时,钻井液中的固体颗粒与固体颗粒之间,固体颗粒与液体分子之间,液体分子与液体分子之间三种内摩擦力的总和。
⑷触变性。
钻井液的触变性是指搅拌后变稀(切力降低),静置后变稠(切力升高)的特性。
钻井液设计对钻井工程和地质录井的影响发布时间:2021-05-07T10:24:19.873Z 来源:《基层建设》2020年第34期作者:杨晓辉[导读] 摘要:钻井液在钻井工程中有着重要的作用。
中石化中原石油工程有限公司录井公司河南濮阳 457001摘要:钻井液在钻井工程中有着重要的作用。
钻井液是在钻井过程中循环的各种液体的总称,有钻井的血液之称。
这些液体在钻井的过程中满足了钻井的多功能要求,从而保证了这些钻井工程顺利的进行。
钻井液在发展的过程中历经了多次扩充,从而使钻井液形成了较为系统的体系,满足了在各种条件下钻井的需求。
本文对钻井液设计对钻井工程和地质录井的影响进行探讨。
关键词:钻井液;钻井工程;地质录井1钻井液的组成、主要功能及设计1.1钻井液的组成钻井液根据不同的定义方式,有很多分类方法,其中钻井液根据其所使用环境的不同可分为水基钻井液、油基钻井液、合成基钻井液及气体等。
不同钻井液应用于不同的钻井场合。
在石油开采过程中,常用的钻井液是泥浆钻井液。
在钻井液中,除了基本材料,如膨胀土等外,还需要添加一定量的加重材料,如重晶石粉等,此外还需要添加各种添加剂以及堵漏材料等,这样才能够满足钻井液的多功能需求。
1.2钻井液的主要功能钻井液最为主要的功能是将钻屑带至地面,这样可保持井底清洁;钻井液还可以控制平衡地层压力,保证钻井工程顺利安全进行;可以利用钻井液的吸附作用形成滤饼,这样可保护钻井井壁不受到侵害;由于在钻井过程中,钻头因与岩石之间的摩擦会产生大量热能,钻井液可以将这些热能携带出来,使钻头得到冷却,并润滑了钻杆和钻柱,这样可以有效提高转速;由于钻井液中有大量的添加剂,这样可以降低钻具以及套管的腐蚀,提高钻具和套管的使用寿命,同时对钻柱和套管起到了一定的支撑作用;不仅如此,钻井液还具有携带作用,可以将井下的物质的携带出来,为所钻地层提供相关的资料,这样可以保证地层研究的准确性。
1.3钻井液的设计1.3.1钻井液设计的一般原则钻井液在设计时要对钻井液的密度进行合理配置,这样才能够保证钻井顺利进行;要保证钻井液具有良好的流变性,这样可以有效地将钻井时的坍塌物以及钻屑携带出来。
钻井液性能与钻井工作的关系1、钻井液密度与钻井工作的关系钻井作业中,钻井液密度的作用是通过钻井液液柱对井底和井壁产生的压力,以平衡地层中油气水压力和岩石侧压力,防止井喷、保护井壁、防止高压油气水侵入钻井液(即侵入井内),以免破坏钻井液性能,引起井下复杂情况。
钻井液密度过小时,钻井液液柱压力不能平衡地层中油气水压力和岩石侧压力(保持井壁稳定),可能引起井喷、井塌、卡钻等钻井事故;钻井液密度过大时,导致钻井液液柱压力增大,易压漏地层(同时滤失量增加,滤饼加厚),甚至压死油气层。
钻井液密度对机械钻速(单位时间内向下钻进的速度)有很大影响。
钻井液密度增大其液柱压力也增大,机械钻速减小。
因钻井液液柱压力与地层压力之间的压差使岩屑的(上返困难)清除受到阻碍,造成重复破碎,降低了钻头破岩效率,从而使机械钻速下降。
通常在满足井下需要保证安全的前提下,为了提高机械钻速,应尽量使用低密度钻井液。
钻井液液柱压力计算公式:▽P m=0.0098ρm HP m钻井液静液柱压力,单位:MPa——ρm—钻井液密度,单位:g/cm3 ρmH——钻井液液柱高度,单位:m P m0.0098换算系数H△P= P m-P p P P△P——钻井液液柱压力与地层压力之间的压差,单位:MPaP p——地层压力,单位:MPa△P m——钻井液液柱压力,单位:MPa2、钻井液粘度与钻井工作的关系钻井液粘度的大小,对钻井液携带岩屑的能力有很大影响。
一般说来,钻井液粘度大,携带岩屑的能力强。
钻井液粘度过低时,不利于携带岩屑,井内岩屑下沉快,井壁冲刷严重,易造成井壁剥落、井漏等。
钻井液粘度过高时,可能造成下列危害:1、流动阻力大,泵压高,井底清洗效果差,严重影响机械钻速。
2、钻头易泥包,起下钻易产生抽吸压力或激动压力,引起井漏、井喷、井塌等复杂。
3、(地面)沉砂困难,净化困难,磨损钻具和泵配件。
4、(钻井液气侵后)除气困难,(气侵后)钻井液密度下降,易引起井下复杂情况。
关于南翼山油田钻井液性能对钻井技术的重要意义的探讨【摘要】钻井液体系的改进是提高钻速最直接的手段之一。
笔者针对南翼山油田钻井技术的发展现状,对钻井液影响钻井速度的方式和特征进行了较为系统的分析和评价,依据实钻资料统计分析以及大量文献调研成果,综合评价适合南翼山油田深井快速钻井的钻井液体系类型,现场应用提高钻速效果显著,为研究区钻井工艺改进、加快勘探开发进程提供了有力的技术保障。
【关键词】南翼山油田钻井液性能钻井速度1 引言南翼山构造是1955年地面调查发现的,地面构造为两翼基本对称的大而平缓的箱状背斜构造,属南翼山背斜构造带上的一个三级构造,茫崖拗陷亚区新生代第三纪长期稳定下降,连续沉积了新生界第三系和第四系地层(E3、N1、N21、N22、N23、Q1+2)。
南翼山浅油藏开发层系分I+II、III+IV两套层系开发,目前共钻各类井477口,其中Ⅰ层系(I+II)油层组共钻390口井,II层系(III+IV)油层组共钻87口井。
一般来说,实际操作过程中对钻速产生明显影响的因素主要包括井身结构、钻井方式、地质结构或特征、钻井设备及钻井液几个方面。
那么,提高钻井速度的方法也就主要来源于对上述几个方面的改进,主要通过创新优化钻井液的性能、设计比较高效的钻头以及运用最优化的技术来提高钻井速度,尤其值得指出的是钻井液的作用,钻井液在提高钻井速度上的独特地位与作用,已经引起无数专家和学者的积极关注。
2 南翼山油田钻井液配方及处理南翼山油田目前开发三个地层组,分别是南翼山Ⅰ+Ⅱ、Ⅲ+Ⅳ、Ⅴ油层组,2012年共钻井68口,Ⅰ+Ⅱ油层组29口、Ⅲ+Ⅳ油层组2口、Ⅴ油层组37口,目前存在的问题是机械钻速慢,钻井过程中还存在气侵、水侵的影响。
2.1 Ⅰ+Ⅱ油层组钻井液性能及维护Ⅰ+Ⅱ油层组钻井液一般处于10—设计井深处,密度为1.03—1.10g/cm3,黏度为35—45S,API滤失为5ml以下,泥饼为0.8mm以下,PH值一般位于8—9之间,含砂率小于0.3%,塑性粘度为10—20MPa·s,静切力开始为0.5—1Pa,最终为3—6Pa,动切力为3—6Pa。
钻井液对石油钻井的影响及对策1.绪论石油钻井是一项复杂的技艺工程,需要诸多方面的工种协调密切配合才能使钻井顺利完成。
钻井主要的工种有钻井、内燃机、石油泥浆。
这是紧密联系的三兄弟。
有人形象比喻说:“石油内燃机犹如人的心脏、钻井液(泥浆)犹如人的血液、石油钻井犹如人的骨骼。
”我认为这种比喻有一定的道理。
石油钻井就是由这三种主要的工种组成的一个完整的钻井体系。
钻井技术不断发展,对钻井液要求越来越高。
钻井液性能好坏在很大程度上决定了钻井的成败。
而钻井液性能的好坏是靠处理剂来调节的。
最早使用的钻井液处理剂是天然高分子化合物,例如丹宁、栲胶和无机物来处理钻井液。
后来引进聚丙烯酰胺钻井液。
现在又使用了阳离子、两性离子和正电胶钻井液等,这些都借用了化学学科特别是高分子化学的发展。
钻井液处理剂材料更是和高分子化学密不可分。
因此,钻井液对石油钻井影响很大。
2. 什么是钻井液钻井液就是在钻井过程中的其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体总称。
钻井液的循环是通过钻井泵来维持的,从钻井泵排出的高压钻井液,经过地面高压管、立管、水龙带、水龙头、方钻杆、钻杆、钻铤到达钻头,从钻头水眼上的喷嘴喷出,从清洗井底、携带钻屑。
然后由沿环形空间(钻柱与井壁形成的空间)向上流动。
到达地面后,经地面,低压管汇流入钻井液池,再经各种固控设备进行处理后返回上水池,最后进入钻井泵循环再用。
钻井液经流的各种管件、设备构成了一整套钻井液循环系统。
要深入了解钻井液对钻井的影响还要知道钻井液的作用。
3.钻井液的作用3.1携带和悬浮岩屑是钻井液首要和最基本的功能在悬浮中,沿钻杆向下或从钻孔中向上流动的钻井液有时会停止运动。
出现这种情况只能有两种原因:一是出现了故障,二是在更换钻头时将钻杆提出了钻孔。
钻探停止时,悬浮在钻井液中的钻屑就会沉入钻孔的底部,将钻孔堵塞。
钻井液被设计为具有一种非常有趣的特性,而该特性可以解决这一问题。
钻井液的稠度(或粘度)随钻井液流速降低而增加。
关于定向井钻井速度的影响因素分析及提升办法定向井钻井是一种在一定范围内改变钻井方向的技术,它可以帮助人们更好地利用地下资源,提高油气产量。
在定向井钻井中,钻井速度是一个非常重要的影响因素,它直接影响着整个钻井作业的效率和成本。
对定向井钻井速度的影响因素进行分析,并提出提升办法具有重要的意义。
让我们分析一下定向井钻井速度的影响因素。
定向井钻井速度受到多种因素的共同影响,主要包括地层情况、井身设计、钻井液性能、井下工具、钻具状态等因素。
地层情况是定向井钻井速度的主要影响因素之一。
地层的硬度、稳定性、岩性等对钻井速度产生直接影响。
在软弱地层中,定向井钻井速度往往较慢,因为软弱地层易引起井眼塌陷,并且对钻头造成较大的摩阻,增大了钻井难度。
而在硬质地层中,定向井钻井速度相对较快,因为硬质地层较为稳定,不易引起井眼塌陷,同时也能减小钻头的摩阻,提高钻井效率。
井身设计也是影响定向井钻井速度的重要因素之一。
井身设计的不合理会导致定向井钻井速度的下降。
井身变径、井身过弯等设计不当都会增大井下工具在井眼中的摩阻,减慢钻井速度。
合理的井身设计能有效提高定向井钻井速度,减少钻井成本。
钻井液性能对定向井钻井速度也有着重要影响。
合适的钻井液性能能够有效减小井眼的摩阻,降低井眼塌陷的概率,提高钻井速度。
钻井液的配方、密度、黏度、滤饼性能等都应该得到合理的设计和控制。
井下工具的选择和使用也直接影响定向井钻井速度。
合理选择高效的井下工具,规范操作流程,保证设备的正常运行,能够有效提高定向井钻井速度。
钻具状态也是影响定向井钻井速度的重要因素。
钻具的磨损与否、磨损程度会直接影响钻井速度。
及时更换磨损的钻具,保持良好的钻具状态,可以减小钻井摩阻,提高钻井速度。
针对地层情况,我们可以采取合理的地层评价方法,充分了解井区地层情况,避免在软弱地层中钻井,合理规划钻井路线,减小钻井难度,提高钻井速度。
在井身设计方面,我们应该充分借鉴先进的井身设计理念,合理设计井身结构和变径部分,减小井下工具在井眼中的摩阻,提高钻井速度。
深井钻柱振动规律的分析及应用韩春杰;阎铁;毕雪亮;陈要辉【摘要】钻柱振动是在当前钻井工程中的普遍现象,对钻井的影响很大,钻柱共振是钻柱失效的主要原因.文章研究深井钻柱的振动问题,以深井钻柱为研究对象,分析研究了钻柱的纵向振动、横向振动及扭转振动.首先,建立了深井钻柱各种振动的力学模型,获得了钻柱振动所遵循的物理规律,得到了钻柱的各种共振频率.然后,结合实际对振动规律进行了应用,该研究为减小深井钻具损坏和优化钻具设计提供了理论依据.【期刊名称】《天然气工业》【年(卷),期】2005(025)009【总页数】4页(P76-79)【关键词】深井;钻井;纵向振动;钻柱横向振动;扭转振动【作者】韩春杰;阎铁;毕雪亮;陈要辉【作者单位】大庆石油学院;大庆石油学院;大庆石油学院;大庆石油学院【正文语种】中文【中图分类】工业技术-J.• i--~ 天然气工业2005 年 9 月深井钻柱振动规律的分析及应用普韩春杰阎铁毕雪亮陈要辉{大庆石油学院〉事事春杰等.深井钻柱振动规律的分析及应用.天然气工业, 2005;25(9) , 76~ 79摘要钻位振动是在当前钻井工程中的普遍现象,对钻井的影响很大,钻柱共振是钻柱失效的主要原因。
文章研究深井钻柱的振动问题.以深井+伊拉为研究对象,分析研究了钻柱的纵向振动、横向振动及扭转振动.首先,建立了深井钻柱各种振动的力学模型.获得了钻柱振动所遵循的物理规律.得到了钻柱的各种共振频率.然后.结合实际对振动规律进行了应用.该研究为减小深井钻具损坏和优化钻具设计提供了理论依据.主题词深井钻井纵向振动钻柱横向振动扭转振动随着钻井技术的不断提高.勘探开发是国内外钻井的主要丁.作之一,已取得了很大的经济效益和社会敢益,然而深井钻具疲劳失效问题也比较突出。
钻柱的剧烈振动是引起深井钻具失效的主要原因,因为钻柱在剧烈振动的过程中,钻柱表面的应力集巾,应力较大处可能产生裂纹,裂纹延伸到一定程度时.钻柱会安然发生断裂事故.本文针对深井钻具失敢问题.进行深井钻具组合的钻柱力学分析,找出影响钻柱断裂、疲劳破坏的主要因素,提出减少钻具失效的方法和手段,对于提高深井钻井速度.降低钻井戚本有重要意义。
钻井液性能对钻井、定向井施工过程中的影响韩耀辉(渤海钻探定向井公司定向井作业部)摘要:本文章重点分析了钻井液的密度、粘度、切力、固相含量等性能的特征及对钻井、定向井施工中的影响和钻井液造成钻具托压的原因及解决办法。
关键词:钻井液定向井密度粘度切力固相含量托压1 前言随着油气田勘探、开发手段的日趋完善,与之相对应的工程施工技术也得到不断提高和成熟,从“粗放”型逐步向“精细”型发展,特别是对目前在油气田开发中占据重要位置的定向井、水平井、大位移井等特殊工艺井的井眼轨迹控制精度要求会越来越高。
钻井液是钻井工程系统中一个不可轻视的重要组成部分。
人们常用“泥浆是钻井的血液形象地比喻其在钻井作业中的重要地位,尤其是随着石油勘探工作的发展,勘探领域越来越广,钻井深度不断增加,钻遇地层的地层日益复杂,泥浆越来越的到普遍重视,并提出了更严格的要求。
1982年原石油工业部颁发的“钻井泥浆管理条例”明确提出,钻井必须使用优质泥浆。
本文结合钻井液的各项特性对钻井、定向井施工中造成的影响进行分析。
2 钻井液的密度2.1密度过大的害处1、损害油气层;2、降低钻井速度;3、过大压差易造成压差卡钻;4、易憋漏地层;5、易引起过高的粘切;6、多消耗钻井液材料及动力;7、抗污染能力下降。
密度过低则容易发生井喷、井塌、缩经(对塑性地层,如较纯的粘土、岩盐层等)及携屑能力下降等。
实践证明,钻井液密度升高,产生的静液压力增大,钻速降低,钻井静液压力对钻速的影响程序还与所钻岩石的性质有关,钻井液静液压力与地层流体压力的差值为零时,钻速最快,压差增大,钻速降低。
2.2影响密度的因素1、密度随钻井液中固相含量的增加而增大,随固相含量的减少而减少。
2、钻井液中液相体积减少或液相密度加大,都能使密度升高。
3、油气侵入钻井液后,密度会很快下降。
2.3提高钻井液密度的方法:一般可在钻井液体系中加入密度较大的惰性物质,如重晶石、碳酸钙等,也可加入可溶性盐,另外根据情况可选用除气、除泡等工艺手段。
2.4降低钻井液密度的方法:1、机械法:把有害物质通过机械设备清除;例如使用振动筛、除砂器等;2、稀释法:加入一定量的清水稀释钻井液,使其密度下降;3、使用发泡剂或充气来增大体积而降低密度。
4、使用化学絮凝剂来降低密度。
钻井液密度的设计,以地质设计提出的分层地层压力为依据,油气层以压稳、水层以压死为钻井前提。
必须始终保持在使井壁稳定的狭小范围内,密度必须低得足以控制地层压力,支撑井眼;高得足以防止地层裂缝。
同时随着井眼斜度的增大,钻井液密度范围更加变窄。
2.5钻井液密度对钻速的影响:钻井液密度的基本作用在于保持一定的液柱压力,用以控制地层内的流体进入井内。
提高钻井液密度,增加井内液柱压力和地层孔隙压力之间的压力差,将使钻速急剧下降。
其主要原因是井底压差对刚破碎的岩屑有压持作用,阻碍井底岩屑的及时清除,影响钻头的破岩效果,从而使钻速下降。
另外,在低渗透性岩层内,压差对钻速的影响比在高渗透性岩层内的影响大,这是由于钻井液滤液难于渗入低渗透性的岩层孔隙,不能及时平衡岩屑上下的压力差。
所以在钻进低渗透性岩层时,更应尽量降低钻井液密度,实施平衡压力钻井。
3钻井液粘度、切力的影响3.1粘度、切力过大有以下害处:1、流动阻力大,能量消耗多,功率低,钻速慢。
2、净化不良(固控设备不易充分发挥效力)易引起井下复杂情况;3、易泥包钻头,压力波动大,易引起卡、喷、漏和井塌事故;4、脱气较难,影响气测并易造成气侵。
3.2粘度、切力过低也不利于钻井:1、洗井不良、井眼净化效果差;2、冲刷井壁加剧,引起井塌等井下事故;3、岩屑过细影响录井。
对钻井液的粘度和切力的要求:尽可能采用较低的粘度及切力。
切力越大,悬浮岩屑能力越强,反之越小。
钻井液粘度升高,则钻速降低,因为粘度大、流动阻力大,消耗功率大;另外,粘度太大,在井底易形成粘性垫子,降低和减缓了钻头切削刃对井底的冲击和切削作用,使钻速降低。
在钻井过程中,滤失量过高,地层被浸泡,井壁不稳定,损害油气层;另一方面,泥饼厚而松散,摩擦系数高,易粘卡,引起钻头泥包或堵水眼、起钻上提遇卡、下套管遇阻,不利于电测,影响井身质量等。
一般要求钻井液具有适当低的滤失量和薄而致密坚韧的泥饼。
初切力与终切力的差值表示了钻井液的另一特征:触变性,即网状结构随静止时间的长短而恢复的程度。
差值越大,触变性越强,差值越小,触变性就越弱。
钻井液的触变性是指搅拌后钻井液变稀(切力降低),静止后又变稠(切力升高)的特性。
或者说,钻井液的切力随搅拌时间的增长而增大的特性。
一般用终切力和初切力的差值表示其触变性的大小。
恢复结构所需的时间和最终的胶凝强度(或切力)的大小,是触变性的主要特征。
动切力表示钻井液在层流流动时形成结构的能力,又叫屈服值。
实践证明,钻井液携带岩屑的能力随钻井液粘度的升高而增加;紊流携带岩屑优于层流;且钻杆旋转有助于岩屑的上返。
但紊流携带岩屑有以下缺点:要求钻井液排量大;岩屑下沉速度比层流大,对井壁冲刷力强。
实践证明,通过调节钻井液的流变性,提高动塑比值和降低钻井液的上返速度以实现平板型层流,对提高钻井液岩屑的能力有重大意义。
由于紊流的运动方向是紊乱而无规则的,且流速高,动能大,因此对井壁的冲击作用大,易引起地层坍塌。
而层流的运动方向都是向上的,一般平行于井壁,速度低,动能小,所以钻井液循环时,需要比较准确地计算出临界上返速度,以保证环空液流保持在层流状态而避免出现紊流。
当钻井液停止循环时,希望钻井液中的岩屑和加重剂能够稳定地悬浮着或下沉很慢,不出现沉砂卡钻。
在这里起决定作用的是钻井液的静切力和触变性。
静切力高,钻井液形成空间网架结构的能力强,悬浮能力强,触变性好;循环停止时,钻井液很快达到一定的切力值,有利于悬浮岩屑和加重剂。
3.3钻井液粘度对钻速的影响:钻井液粘度并不直接影响钻速,而是通过对循环压耗和井底净化等作用的影响而间接影响钻速的。
在一定的地面功率条件下,降低钻井液粘度,可以减小钻柱和环形空间的循环压耗,使钻头喷嘴处的压降增加,提高液流对井底的冲击力,加强清除岩屑,使钻速也相应地增加。
钻井液粘度高,在井底易形成一个类似粘性垫子的液层,它降低和减缓了钻头对井底的冲击力和切削作用,使钻速降低。
实践证明,钻井液的粘度越高,钻速越低,钻井液的密度是影响钻速的重要因素。
但须注意,影响钻速的粘度是指钻头喷嘴处紊流情况下的钻井液粘度。
4钻井液固相含量有用固相:指维持和调节钻井液性能所必须的固相,如膨润土、重晶石和一些固相处理剂有害固相:除有用固相以外的固相。
如岩屑、劣质土和砂粒。
4.1固相含量越低越好,一般控制在0.5%以下。
过大有以下危害:1、固相含量高,钻井液压力大,钻速低;2、固相颗粒越细对钻速影响越大,而且深入油层会造成永久性堵塞,油气层受损害严重;3、固相含量高、滤失量大时,泥饼必然厚,摩阻系数增大,因而易引起井下复杂情况的发生;4、固相含量高,钻井液的流变性难以控制,且流阻大,功耗多,钻井效率低;5、含砂量大,易造成钻头、钻具等机械设备的磨损;6、在固相含量高时,钻井液受外界影响大且敏感(如对温度、各种污染物等的影响变大)。
尽管如此,为了提供一些必要的钻井液性能,仍需要一定量的有用固相,如膨润土可提高钻井液粘度和切力,加重剂可提高钻井液的密度。
4.2降低固相含量的方法:1、机械除砂:利用振动筛、除砂器、除泥器等设备降低固相含量;2、化学除砂:加入化学絮凝剂,将细小的砂子变大而沉降;3、降低钻井液粘度有利于降低固相含量。
钻井液固相含量及其分散性对钻速的影响:固相含量对钻速的影响很大,不仅固相含量对钻速有影响,固相颗粒的分散度也对钻速有影响,实践证明,钻井液中小于1µm的胶体颗粒越多,对钻速的影响越大,因此,低固相不分散钻井液的推广使用越来越广泛。
4.3钻井液漏失量过大,泥饼厚而虚,会引起一系列问题:1、易造成地层孔隙堵塞而损害油气层,滤液大量进入油气层,会引起油气层的渗透率等物性变化,损害油气层,降低产能。
2、泥饼在井壁堆积太厚,环空间隙变小,泵压升高。
3、易引起泥包钻头,下钻遇阻、遇卡或堵死水眼。
4、在高渗透地层易造成较厚的滤饼而引起阻卡,甚至发生在压差卡钻。
5、电测不顺利,并且由于钻井液滤液进入地层较深,水侵半径增大,若超过测井仪器所测及的范围,其结果是电测解释不准确而易漏掉地层。
6、对松软地层、易泡垮易塌地层,会形成不规则的井眼,引起井漏等。
在钻井过程中,钻井液滤失量过高,泥饼厚而松散,对钻井很利,一方面,滤失量过高,地层被浸泡,井壁不稳定,损害油气层;另一方面,泥饼厚而松散,摩擦系数高,易粘卡,引起钻头泥包或堵水眼、起钻上提遇卡、下套管遇阻,不利于电测,影响井身质量等,一般要求钻井液具有适当低的滤失量和薄而致密坚韧的泥饼。
5因为钻井液的特性而造成钻进过程中钻具托压现象托压就是送钻的过程中,无论你是多么快的频率点送(带或者不带电磁刹车),都无法振动工具面。
而工具面是螺杆弯方的朝向,它朝哪弯就朝哪打。
井口锁住螺杆钻具,开泵钻头顺时针转动。
尊重力学原理,螺杆本体必然有个逆时针的力,当钻头渐渐接触井底,这种逆时针的力慢慢减小。
这也就是缓慢加压,工具面在司显上慢慢的逆时针转至需要的角度。
当钻头很快吃掉了井底一段井深后,在往前探时,阻点将钻具拖住整体无法前行。
5.1井眼不干净,有岩屑床的存在:造成定向井定向过程中、直井反扣过程中托压的另一个原因是井眼不干净,下井壁有岩屑床的存在。
造成井眼不干净的原因主要有以下几点:5.1.1 泥浆的本身流变性能不好,不能满足携带岩屑的需求;5.1.2 泥浆泵排量不能满足要求使得钻井液在井眼中的上返速度达不到要求;5.1.3 在钻进的过程中长时间或长的井段不进行短起下作业及时挂拉井壁这些都是造成井壁不干净岩屑不能及时被清除的原因;5.1.4 指地面的净化设备差,即地面净化设备对被泥浆携带的有害固相、岩屑等清除的能力差,使得有害固相又重新进入井内。
5.1.5 另外就大井斜定向井及水平井来说45-90度本身存在一个岩屑携带困难。
在定向的过程中钻具与井壁是滑动摩擦,岩屑床的存在使得其间的滑动摩擦力增大,从而造成定向过程中托压。
岩屑床的存在一般是明化镇以下的地层,地层岩性较硬,对定向钻进影响较大。
对大井斜定向井及水平井来说在明化镇中施工很少有托压产生,而在沙河街、孔店中施工岩屑床的存在易造成托压。
5.2泥饼虚厚、泥浆的摩阻系数大:在定向井的施工中接单根、起钻时的上提拉力的大小除了与井眼净化等有关系以外与泥浆的摩擦阻力系数有很大的关系,摩阻系数越小钻具下滑的阻力也就越小,反之越大即易产生托压现象。
泥浆由于固相含量等原因造成泥饼虚厚时也易产生定向过程中托压,泥饼越虚厚与钻具的接触面积越大,易造成粘卡,泥饼需厚造成的钻具托压的现象与井眼轨迹不好造成的现象有所不同,由于泥饼需厚造成的托压在加大的压力后(如30吨钻压),有时会突然憋泵,在上提的过程中上提附加拉力会大于下放的压力。