钻井液体系简介
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塔里木常用钻井液体系简介塔里木常用的钻井液体系主要以水基钻井液体系为主,油基钻井液只在少数几口井使用,一是为开发而进行的油基钻井液取心做业,二是用来解决极为严重的井下复杂情况,总的归纳起来大致有以下几种:不分散聚合物体系,分散型聚合物体系(即塔里木聚合物磺化体系),钾基(抑制性)钻井液体系,饱和盐水钻井液体系,正电胶钻井液体系,油基钻井液体系,”三低”正电胶钻井液体系。
1. 不分散聚合物钻井液体系不分散聚合物钻井液体系指的是经过具有絮凝及包被作用的有机高分子聚合物处理的水基钻井液。
塔里木使用的不分散聚合物钻井液体系大致有三种;既多元聚合物体系,复合离子型聚合物体系,阳离子聚合物体系。
塔里木不分散聚合物钻井液体系特点:(1)具有很强的抑制性。
通过使用足量的高分子聚合物作为絮凝包被剂,实现强包被钻削,在钻削表面形成一层光滑的保护膜,抑制钻削分散,使所钻出来的钻削基本保持原状而不分散,以利于地面固控清除,从而实现低密度,低固相,提高钻速。
(2)具有较强的悬砂,携砂功能。
通过控制适当的板土含量,使聚合物钻井液形成较强的网架结构,确保其悬砂,携砂功能,满足井眼净化需求。
(3)通过使用磺化沥青,超细碳酸钙等降低泥饼渗透率,能够获得良好得泥饼质量。
(4)该体系以其良好的剪切稀释特性使得钻头水眼小,环空粘度大,有利于喷射钻井,能使钻头水马力充分发挥,钻速提高。
(5)低密度。
低固相有利于实现近平衡钻井,(6)抑制性强,且粘土微粒含量较低,滤液对地层所含粘土矿物有抑制膨胀作用,故可减轻对油气层的损害。
2.配方(1).多元聚合物体系(2).复合离子型聚合物体系材料名称加量材料名称加量扳土4% 扳土4%KPAM PMNK 80A51任意两种0.6-1% FA-3670.4-0.6%HPAN 0.15% XY-270.15% MAN101 0..1% JT-8880.2-0.3SAS 5.0% SAS5.0QS-2 2.0% QS-22.0%RH-3D 0.4-0.6% RH-40.3-0.5%RH-4 0.3-0.5% RH-3D0.4-0.6 %(3)阳离子聚合物体系材料名称加量扳土4%SP-2 0.3-0.4%CSW-1 0.1%JT-888 0.2-0.3%SAS 5.0%QS-2 2.0%RH-3 0.4-0.6%RH-4 0.3-0.5%3.技术关键(1)加大包被剂用量(171/2“井眼平均约3.5千克/米,121/4”井眼3.0千克/米),采用2种以上包被挤复配以达互补增效作用,突出强包被,抑制钻削分散,防止钻削粘聚,包被剂以胶液形式细水长流补充到井浆中。
第二章钻井液体系目前,国内常用的钻井液体系分为水基、油基和含气钻井液三大系列。
水基钻井液因使用方便、配制简单、价格低廉、对环境污染较小而应用广泛;油基钻井液由于其良好的抗泥页岩水化膨胀缩径性能而主要应用于泥页岩水化缩径严重的区块和对油气层保护要求较高的井;含气钻井液主要用于钻易漏的低压底层。
上世纪90年代又成功发展出合成基钻井液、超低渗透钻井液和不渗透钻井液并在大量井现场应用中取得良好的效果。
合成基钻井液对环境污染更小,并具有部分油基钻井液的特性,能很好的保持井壁稳定;超低渗透钻井液和不渗透钻井液在防止地层损害和提高油气井产量上有较突出的效果而得到较广泛的应用;各种钻井液体系是人们在钻井液技术发展过程中不断实践创造和完善的,不要死记硬背,生搬硬套,而应该对其熟练掌握、灵活应用,并在解决所遇到的各种钻井液问题中不断总结,积累并不断的加以完善。
一、膨润土浆(坂土浆)1、膨润土浆是常用的水基钻井液的基础结构,用于代替清水开钻,形成泥饼以加固上部地层井壁防止冲坏基础和防止井漏;也用于储备钻井液,在钻井过程中各种事故复杂处理后钻井液量不足时用于做配制钻井液的基浆。
2、常规膨润土浆配方:(1)钠膨润土:水+ 0.1-0.2%烧碱+ 0.2-0.3 纯碱+ 6-10% 钠膨润土(2)钙膨润土:水+ 0.3-0.5%烧碱+ 8-12% 钙膨润土+ 纯碱(钙膨润土的6%)配置好水化24小时以后可加入0.1-0.3%的CMC-LV护胶降失水。
土是膨润土浆的基础结构,烧碱用于除去水中镁离子和调节膨润土浆PH值并促进膨润土水化,纯碱用于除去水中钙离子和促进膨润土水化;实际应用中,烧碱和纯碱的加量可根据配浆水中的钙镁离子含量来适当增减调节。
3、配置步骤(1)清淘干净一个配浆罐,用清水清洗干净后装入配浆水(配浆水要求总矿化度小于1000mg/L)。
(2)软化配浆水:检测配浆水中钙镁离子含量,根据钙镁离子含量加入纯碱、烧碱除去配浆水中钙镁离子,软化水质,以提高膨润土的造浆率,使配制出的膨润土浆有较理想的粘度。
钻井液(drilli ng fluid)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。
钻井液按组成成分可分为清水、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足的地区。
泥浆是广泛使用的钻井液,主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。
旋转钻井初期,钻井液的主要作用是把岩屑从井底携带至地面。
目前,钻井液被公认为至少有以下十种作用:(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)冷却和润滑钻头及钻柱。
降低钻头温度,减少钻具磨损,提高钻具的使用寿命。
(3)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。
(4)平衡(控制)地层压力。
防止井喷,井漏,防止地层流体对钻井液的污染。
(5)悬浮岩屑和加重剂。
降低岩屑沉降速度,避免沉沙卡钻。
(6)在地面能沉除砂子和岩屑。
(7)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。
(8)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。
(9)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。
(10)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。
钻井液的运用历史很久以前,人们钻井通常是为了寻找水源,而不是石油。
实际上,他们偶然间发现石油时很懊恼,因为它把水污染了!最初,钻井是为了获得淡水和海水,前者用于饮用、洗涤和灌溉;后者用作制盐的原料。
直到19 世纪早期,由于工业化增加了对石油产品的需求,钻井采油才逐渐普及。
有记载的最早的钻井要追溯到公元前三世纪的中国。
钻井液的种类(1)稳定泡沫钻井液技术稳定泡沫钻井液是一种低密度钻井液体系,是在钻井液中加入表面活性剂,降低气、液、固三相表面张力,使空气均匀、稳定地存在于体系中,从而降低钻井液密度。
其特点是能够产生低于水的表观密度,在低压地层中产生微泡膨胀桥堵孔隙,保护油气层,提高勘探开发的综合效益。
通过对稳定泡沫钻井液系统研究,开发出适合大港油田低压油气藏特点的稳定泡沫钻井液体系。
我公司进行了稳定泡沫钻井液技术研究,形成了研究成果。
在现场应用中实现钻井液密度可调、泡沫稳定时间较长、抗污染能力强等优点。
在官新10-16井进行了现场试验,现场钻井液密度达到0.7g/cm3,收到了预期的效果。
2003年我公司在长庆油田气探井的服务中成功应用该钻井液技术,解决了低压气藏储层保护的难题。
(2)无固相欠平衡钻井液技术无固相欠平衡钻井液主要是为了解决低压、低渗油气藏而研究的钻井液体系,控制合理的钻井液密度实现欠平衡条件,减少钻井液滤液对储层的损害是该技术的核心,它适用于灰岩地层、稳定的砂泥岩地层。
1999年完成了第一口井深为5191.96m板深7井,所用的钻井液体系为具有防H2S损害、CO2腐蚀及防水锁损害的无土相钻井液,体系的特点主要表现在:体系采用无土相有利于保护油气层;体系的抑制性较强;体系具有防腐能力;体系便于维护;有利于清洗井眼,由于采用欠平衡有利于提高机械钻速;成本低。
到2002年使用该钻井液体系,相继完成了板深8、板深4、千18-18、西G2等16口井的现场应用,使用最高密度为1.42g/cm3,最低密度为0.84g/cm3。
该体系在现场应用中取得了明显的效果,尤其在保护油气层方面成果显著,该体系在大港油田首次欠平衡探井施工作业中一举成功,在所实施井中平均恢复值达到88%,实施井均获得良好的油气显示,为发现和保护油气层展现了光明的前景,尤其板深7井最为突出,经过5~11mm油嘴多次测试,平均产气量为1×105m3/d,其中轻质油31.75 m3/d,完钻后测试表皮系数为-1.35,投产后井口压力和油气产量相对稳定。
第二章钻井液体系目前,国内常用的钻井液体系分为水基、油基和含气钻井液三大系列。
水基钻井液因使用方便、配制简单、价格低廉、对环境污染较小而应用广泛;油基钻井液由于其良好的抗泥页岩水化膨胀缩径性能而主要应用于泥页岩水化缩径严重的区块和对油气层保护要求较高的井;含气钻井液主要用于钻易漏的低压底层。
上世纪90年代又成功发展出合成基钻井液、超低渗透钻井液和不渗透钻井液并在大量井现场应用中取得良好的效果。
合成基钻井液对环境污染更小,并具有部分油基钻井液的特性,能很好的保持井壁稳定;超低渗透钻井液和不渗透钻井液在防止地层损害和提高油气井产量上有较突出的效果而得到较广泛的应用;各种钻井液体系是人们在钻井液技术发展过程中不断实践创造和完善的,不要死记硬背,生搬硬套,而应该对其熟练掌握、灵活应用,并在解决所遇到的各种钻井液问题中不断总结,积累并不断的加以完善。
一、膨润土浆(坂土浆)1、膨润土浆是常用的水基钻井液的基础结构,用于代替清水开钻,形成泥饼以加固上部地层井壁防止冲坏基础和防止井漏;也用于储备钻井液,在钻井过程中各种事故复杂处理后钻井液量不足时用于做配制钻井液的基浆。
2、常规膨润土浆配方:(1)钠膨润土:水+ 0.1-0.2%烧碱+ 0.2-0.3 纯碱+ 6-10% 钠膨润土(2)钙膨润土:水+ 0.3-0.5%烧碱+ 8-12% 钙膨润土+ 纯碱(钙膨润土的6%)配置好水化24小时以后可加入0.1-0.3%的CMC-LV护胶降失水。
土是膨润土浆的基础结构,烧碱用于除去水中镁离子和调节膨润土浆PH值并促进膨润土水化,纯碱用于除去水中钙离子和促进膨润土水化;实际应用中,烧碱和纯碱的加量可根据配浆水中的钙镁离子含量来适当增减调节。
3、配置步骤(1)清淘干净一个配浆罐,用清水清洗干净后装入配浆水(配浆水要求总矿化度小于1000mg/L)。
(2)软化配浆水:检测配浆水中钙镁离子含量,根据钙镁离子含量加入纯碱、烧碱除去配浆水中钙镁离子,软化水质,以提高膨润土的造浆率,使配制出的膨润土浆有较理想的粘度。
第二章钻井液体系第二章钻井液体系目前,国内常用的钻井液体系分为水基、油基和含气钻井液三大系列。
水基钻井液因使用方便、配制简单、价格低廉、对环境污染较小而应用广泛;油基钻井液由于其良好的抗泥页岩水化膨胀缩径性能而主要应用于泥页岩水化缩径严重的区块和对油气层保护要求较高的井;含气钻井液主要用于钻易漏的低压底层。
上世纪90年代又成功发展出合成基钻井液、超低渗透钻井液和不渗透钻井液并在大量井现场应用中取得良好的效果。
合成基钻井液对环境污染更小,并具有部分油基钻井液的特性,能很好的保持井壁稳定;超低渗透钻井液和不渗透钻井液在防止地层损害和提高油气井产量上有较突出的效果而得到较广泛的应用;各种钻井液体系是人们在钻井液技术发展过程中不断实践创造和完善的,不要死记硬背,生搬硬套,而应该对其熟练掌握、灵活应用,并在解决所遇到的各种钻井液问题中不断总结,积累并不断的加以完善。
一、膨润土浆(坂土浆)1、膨润土浆是常用的水基钻井液的基础结构,用于代替清水开钻,形成泥饼以加固上部地层井壁防止冲坏基础和防止井漏;也用于储备钻井液,在钻井过程中各种事故复杂处理后钻井液量不足时用于做配制钻井液的基浆。
2、常规膨润土浆配方:(1)钠膨润土:水+ 0.1-0.2%烧碱+ 0.2-0.3纯碱+ 6-10%钠膨润土(2)钙膨润土:水+ 0.3-0.5%烧碱+ 8-12%钙膨润土+纯碱(钙膨润土的6%)配置好水化24小时以后可加入0.1-0.3%的CMC-LV护胶降失水。
土是膨润土浆的基础结构,烧碱用于除去水中镁离子和调节膨润土浆PH值并促进膨润土水化,纯碱用于除去水中钙离子和促进膨润土水化;实际应用中,烧碱和纯碱的加量可根据配浆水中的钙镁离子含量来适当增减调节。
3、配置步骤(1)清淘干净一个配浆罐,用清水清洗干净后装入配浆水(配浆水要求总矿化度小于1000mg/L )。
(2)软化配浆水:检测配浆水中钙镁离子含量,根据钙镁离子含量加入纯碱、烧碱除去配浆水中钙镁离子,软化水质,以提高膨润土的造浆率,使配制出的膨润土浆有较理想的粘度。
钻井液的概念:钻井液是由粘土、水(或油)以及各种化学处理剂组成的一种溶胶悬浮体的混合体系。
粘土是具有可塑性的、软、有各种颜色的泥土。
一般是含水氧化铝的硅酸盐,由长石和其它硅酸盐分解而成,颗粒直径约在0.1-100µm之间,在水中有分散性,带电性、离子交换性,属于多级分散体系。
简单地说,钻井液是粘土分散在水中形成的溶胶悬浮体(颗粒直径小于2µm)为使钻井液满足钻井工艺要求,常加入各种化学处理剂及惰性物质来调节钻井液的性能,使钻井液“由稀变稠,由稠变稀”。
因此钻井液的性能变化受粘土、水和化学处理剂三方面因素的影响。
我国标准化委员会钻井液分委会将钻井液分为八种:1、淡水钻井液:由淡水、粘土和一般的降粘剂、降滤失剂配制而成。
2、钙处理钻井液;3、不分散低固相聚合物钻井液;4、盐水钻井液(包括海水及咸水钻井液)5、饱和盐水钻井液;6、钾基钻井液;7、油基钻井液;8、气体(包括一般气体及气泡)钻井液。
各类新型钻井液体系:正电胶(MMH)钻井液体系、聚合物-铵盐钻井液体系、两性离子聚合物钻井液体系、大小阳离子钻井液体系、水基无粘土相钻井液。
我国于1986年经钻井液标准化委员会研究决定,把钻井液材料分为16类:1、粘土类:主要用来配制原浆,亦有正反增加粘切、降低漏失量作用,常用的膨润土、抗盐土及有机土等;2、加重材料:主要用来提高钻井液的密度,以控制地层压力,防塌防喷;3、降滤失剂:主要用来降低钻井液的漏失量,常用的有CMC、预先胶化淀粉,聚丙烯酸盐等;4、降粘剂:改善钻井液的流动特性,如粘度、切力,以增加可泵性,减少摩阻。
常用的有单宁、各种磷酸盐、褐煤制品、木质素磺酸盐等5、增粘剂:主要用来促进钻井液中粘土颗粒网状结构的形成,增加胶凝强度以形成高流阻。
常用的有CMC、高聚物、预先胶化淀粉等。
6、润滑剂:主要用来降低摩阻系数,减小扭矩,增加钻头的水马力以及防止粘卡。
常用的有某些油类、石墨、塑料小球及表面活性剂。