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北京石油大学毕业论文泡沫钻井液的研究与发展姓名: 哈劳江专业: 石油工程班级: 2009级指导教师: 刘明函授站：克拉玛依电视大学摘要摘要：对比了普通泡沫钻井液的优缺点，提出了物理模型假设以及体系的介绍，并且对所需处理剂、其抗盐、抗温、抗钙、抗煤油等性能做了概括。
并提出了其研究方向。
关键词：可循环微泡沫钻井液泡沫物理模型起泡剂稳泡剂抗温抗盐抗钙性能发展趋势目录摘要 (2)可循环微泡沫钻井液的应用与发展 (4)前言 (4)一.与普通泡沫钻井液的比较 (5)二.可循环微泡沫钻井液体系简介 (6)三.微泡沫钻井液体系对处理剂的要求 (7)3.1 对起泡剂的要求性能良好的起泡剂应具有如下特点: (7)3.2 对稳泡剂的要求微泡沫钻井液体系对稳泡剂的要求也很高。
(8)四.微泡沫的性能分析 (8)1.剪切速率对微泡沫钻井液性能的影响 (9)2.高温高压对微泡沫钻井液密度的影响 (9)3.微泡沫体系的酸、碱稳定性 (10)4.抗盐、抗钙、抗温性能评价 (10)5.抗煤油污染性能 (10)五.发展趋势 (11)参考文献： (12)可循环微泡沫钻井液的应用与发展前言随着钻采工艺的发展，对钻井液也有了更高的要求。
特别是在欠平衡钻井过程中，低密度钻井液就显的尤为重要。
特别是气基钻井液，其可以加快钻井速度、对储层损害小、压实作用小等优点而被越来越重视。
气基钻井液分为两种类型，即以纯气体（包括空气、氮气和天然气）及以水为连续相（或外相），以气体为分散相（内相）的泡沫钻井液，两者都需要特殊的设备对应配置钻井。
空气钻井的设备除与一般钻井相同处外，还有压风机、空气冷却装置、输气管线和仪表、井口档沙装置、旋流除沙器等。
天然气钻井则需要有气源、旋转防喷器、气水分离器。
针型阀等。
泡沫钻井所需的专用设备与充气钻井液钻井基本一样，它是由空气压缩机。
泡沫发生器、高速离心除泡装置、控制管汇及测量仪表组成。
而现阶段可循环微泡沫钻井液不需要这些特殊的设备而得到广泛的应用。
泡沫随钻堵漏钻井液体系随着石油及天然气勘探和开发的深入，常常会遇到钻井中间出现的渗漏、泥浆往回返等问题，这些问题可以导致钻井过程的停顿、顶部漏失、泥浆稀释等问题。
为解决这些问题，千锤百炼终于出现了泡沫随钻堵漏钻井液体系。
泡沫随钻堵漏钻井液体系的起源可以追溯到20世纪80年代末期，当时属于国外的知名石油化工公司通过大量的实验和研究，将泡沫的稠度和流动性进行协调，成功研制出了本体系。
随之，泡沫随钻堵漏钻井液慢慢地被认可到中国，和其他液体系比较接触表面上的细小颗粒较少，防止钻头被粘住，从而使新钻头更好的工作，并且泡沫随钻堵漏钻井液的稠度可以随着液体体积变化而自适应地调整堵漏效果，有效提高了钻井液的堵漏能力。
钻井液是泡沫随钻堵漏钻井液的难点所在，这种钻井液体系主要由下述组成部分组成：泡沫体系、粘土体系和地下水体系。
通过混合粘土体系和适量的增稠剂，可将其与泡沫体系相互作用，并使其具有相应的黏稠度和流动性。
地下水体系也是泡沫随钻堵漏钻井液体系中的一个重要组成部分，这种体系必须有很高的承压能力，具有抑制地下水涌入的作用，并能够有效侵入到要封堵局部中，从而产生气体泡沫，保证泡沫随钻堵漏钻井液体系的密实度和稠度。
相较于传统的钻井液，泡沫随钻堵漏钻井液除了有显著的机械性能和堵漏能力，还具有很好的环保性和安全性。
随着技术的不断更新迭代和广泛的使用，泡沫随钻堵漏钻井液体系已成为目前最为普遍使用的钻井液。
泡沫随钻堵漏钻井液不仅仅是一种钻井液体系，也是一个完整的技术体系，需要在实践中不断完善。
近年来，泡沫随钻堵漏钻井液的研究方向主要集中在以下几个方面：一、提高随钻堵漏效率对于泡沫随钻堵漏钻井液体系，提高随钻堵漏效率是最主要的研究方向之一。
目前，一些研究者通过改良泡沫随钻堵漏钻井液的配方和加入新的功能剂，提高了钻井液的黏度和储气能力，并增加了钻孔的封堵强度，大幅提高了随钻堵漏的效率。
二、泡沫随钻堵漏的机理研究泡沫随钻堵漏钻井液是非常特殊的一种钻井液，相应的，其机理也是非常特殊的。
油井钻井液泡沫性能研究及应用一直是石油工程领域研究的热点之一。
随着石油勘探和开发的不断深入，对油井钻井液的要求也越来越高。
而作为一种新型的钻井液，泡沫钻井液因其较低的密度、良好的携砂能力和环保性能，受到了广泛关注。
泡沫钻井液作为钻井液的一种，其泡沫性能直接影响到钻井的顺利进行。
根据石油勘探中的实际需求，对泡沫钻井液的泡沫性能进行研究和提升，具有十分重要的意义。
在油井钻井作业中，泡沫钻井液不仅可以减轻井下压力、稳定井壁，还可以提高钻头的冲击效率、减小环境污染等。
研究表明，泡沫钻井液的泡沫性能受到多种因素的影响，如泡沫剂种类、浓度、加入量、泡沫稳定剂种类、pH值等。
其中，泡沫剂的种类和浓度是决定泡沫性能的关键因素之一。
根据泡沫剂的不同种类和浓度，泡沫的性能也会有所不同。
因此，在实际钻井作业中，需要根据井下条件的不同选择合适的泡沫剂种类和浓度，以达到最佳的钻井效果。
此外，泡沫稳定剂的种类和添加量也对泡沫钻井液的性能有较大影响。
泡沫稳定剂可以有效延长泡沫的寿命，提高其稳定性。
在实际应用中，需要根据地层情况和钻井深度选择合适的泡沫稳定剂种类和添加量，以保证泡沫钻井液的稳定性和可靠性。
在泡沫钻井液的研究和应用过程中，还需要充分考虑钻井液的环保性能。
泡沫钻井液相对于传统水基钻井液和油基钻井液具有更好的环保性能，可以减少井下污染，保护环境。
因此，在当前环保意识日益提高的情况下，泡沫钻井液在石油勘探中的应用前景十分广阔。
梳理一下本文的重点，我们可以发现，油井钻井液泡沫性能研究及应用是一个具有重要研究价值和广阔应用前景的课题。
通过对泡沫剂种类、浓度、泡沫稳定剂种类、添加量等因素的研究和优化，可以提高泡沫钻井液的泡沫性能，实现更高效、更环保的钻井作业。
相信随着石油勘探技术的不断发展，泡沫钻井液将在油田开发中发挥越来越重要的作用。
油井钻井液泡沫性能研究及应用近年来，随着油气开采技术的不断发展，油井钻井液泡沫作为一种新型的钻井液体系备受关注。
泡沫作为一种特殊的液相体系，在油井钻井中具有独特的优势，能够有效提高钻井液的性能，减小泥浆密度，降低地层压力，减小漏失井等问题。
因此，对油井钻井液泡沫性能的研究与应用具有重要意义。
首先，针对油井钻井液泡沫的特殊性质进行了初步介绍。
泡沫是一种由气体和液体相互作用形成的多相系统，具有轻质、高浓度、高温高压等特点。
在油井钻井作业中，泡沫液体系具有良好的成膜性能和扩展性，可以形成稳定的泡沫膜，有效减小钻井液的密度，提高钻井速度。
其次，分析了泡沫液体系在油井钻井中的应用场景及优势。
泡沫液体系可以有效减小钻井过程中的摩阻力，提高钻井液的渗透性，减小泥浆泵功耗，提高钻井效率。
同时，泡沫液体系还可以有效降低地层压力，减小漏失井的风险，提高钻井的安全性和稳定性。
进一步研究了泡沫液体系在不同工况下的性能表现及影响因素。
泡沫液体系的性能受到气液比、表面活性剂种类、浓度、压力温度等多种因素的影响。
通过对泡沫液体系的稳定性、泡沫度、泡沫抗破坏能力等性能指标的研究，可以更好地理解泡沫液体系的特性及其在油井钻井中的应用。
此外，探讨了泡沫液体系在实际油井钻井作业中的具体应用。
针对不同的地层条件和工程需求，可以选择不同类型的泡沫液体系，如降低密度泡沫、高稳定泡沫、抗高温泡沫等。
通过合理设计泡沫液体系的配方和参数，可以达到最佳的钻井效果，提高油井钻井作业的成功率。
最后，总结了的意义和前景。
泡沫液体系作为一种新型的钻井液体系，在油井钻井中具有广阔的应用前景和市场需求。
通过深入研究泡沫液体系的性能特点及应用技术，可以进一步提高油井钻井作业的效率和安全性，实现可持续发展的目标。
梳理一下本文的重点，我们可以发现，油井钻井液泡沫性能研究及应用具有重要意义，对于推动油气开采技术的发展和进步具有重要作用。
随着研究的不断深入和技术的不断创新，相信泡沫液体系将在未来的油井钻井作业中发挥越来越重要的作用，为油气勘探开发提供更加可靠、高效的技服支撑。
高矿化度微泡沫钻井液技术的研究与应用高矿化度微泡沫钻井液技术的研究与应用摘要：高矿化度微泡沫钻井液技术是目前钻井行业中一个备受关注的新技术。
本文通过深入研究高矿化度微泡沫钻井液技术的原理、优点，以及应用效果等方面，详细介绍了该技术的研究和应用现状，指出其在实际钻井过程中的重要作用和价值。
关键词：高矿化度；微泡沫钻井液；技术研究；应用一、引言随着我国石油工业的迅速发展，以及海洋油气资源的日益紧缺，钻井液技术成为了关键的技术支撑。
高矿化度是指海水或含盐水中钠、钙、镁等离子的总浓度高于天然淡水。
钻井过程中高矿化度对于钻井液的稳定性和防突泥能力都有一定的要求。
可见，研究开发适用于高矿化度的高质量钻井液技术，已经成为行业共同关注的问题。
二、高矿化度微泡沫钻井液技术的原理高矿化度微泡沫钻井液技术能够有效解决高矿化度环境下产生的诸多问题。
对于钻井液稳定性方面，微泡沫钻井液能够通过微泡沫机制使空气和水发生化学反应，产生的气泡能够吸收环境中的离子，从而影响到液体中的离子平衡，提高钻井液的防突泥能力。
对于环保方面，微泡沫在钻井液中的纳米级分散能够在一定程度上减轻井下环境的污染，降低污染风险。
在节约成本方面，微泡沫钻井液技术可以在一定程度上降低水量，减少消耗，同时增加钻头的寿命。
三、高矿化度微泡沫钻井液技术的优势和缺陷高矿化度微泡沫钻井液技术相对于传统的固相钻井液技术，具有其独到的优势，例如：钻井液对环境的影响较小，有效降低生产成本，加速环保建设；其立体稳定性强，减少地层破坏；增加钻头的寿命。
然而，需要注意的是，高矿化度微泡沫钻井液技术也存在着一些缺陷，例如：机械性能差，穿透性低等问题，需要钻井工程师在实际操作中做好掌控。
四、高矿化度微泡沫钻井液技术的应用现状高矿化度微泡沫钻井液技术被广泛应用于海洋、油田等高矿化度环境的钻探中。
其中，石油工业协会对钻头上的切屑、切削深度等数据进行分析以获得加工铣削的适当参数；同时，钻井液技术还被广泛地应用于陆地原油、海洋天然气等领域。
泡沫剂钻井液的研制和应用［摘要］从提高钻井效率、保护孔壁、提高岩矿芯采取率的技术要求出发，研制了专门用于多工艺空气钻进配制泡沫液和泡沫泥浆的新型泡沫剂——DF-1型泡沫剂。
用该泡沫剂配制的低密度钻井液体系适用于低压漏失、孔壁失稳、干旱缺水等复杂条件的钻进，取得了令人满意的成效。
应用结果还表明，DF-1型泡沫剂在地热钻井、水文水井钻探、地质灾害治理工程中也有良好的应用效果。
［关键词］泡沫剂；泡沫泥浆；泡沫钻进要成功地实现泡沫钻进，必须有优良的泡沫剂。
钻进用泡沫剂的性能应从发泡能力、泡沫稳定性、携岩能力、抗污染等几个方面考虑。
众所周知，泡沫剂的主要成分是表面活性剂，但钻进用的泡沫剂不能简单地选用某一种表面活性剂，必须采用复配技术，才能配制成满足钻进要求的泡沫剂。
1 DF-1型泡沫剂的研制1．1 DF-1型泡沫剂的组分及复配泡沫剂组分的选择除满足性能要求外，还应考虑原料来源和价格，利于推广应用。
直链烷基苯磺酸钠(LAS)是一种发泡率高、生产工艺成熟、价格便宜的阴离子表面活性剂，选择它为泡沫剂的主要原料(主剂)，改善其不足是研制适合于钻进要求泡沫剂的要点；因此应选择其他的表面活性材料作为辅助原料(助剂)，以补偿主剂的不足。
DF-1型泡沫剂复配工艺如图1所示。
1．2 DF-1型泡沫剂性能评价DF-1型泡沫剂的发泡能力和稳定性采用罗斯米尔泡沫仪进行测定。
将泡沫剂分别用自来水、1‰Ca2＋水、10%NaCl盐水配制成泡沫液，测试在温度为40°C,60°C,80°C条件下的发泡能力、稳定性、抗盐钙污染能力和抗温能力，泡沫剂加量为0．4％。
实验结果表明：DF-1型泡沫剂具有良好的发泡能力和稳定性以及较强的抗盐、抗钙、抗温能力。
泡沫剂的携岩能力采用单槽浮选机测定。
将不同岩石研磨成粒度为0．1～0．25 mm的颗粒，用清水与不同的岩粉组成矿浆，固相含量为20%，泡沫剂加量分别为0．15％和0．4％，搅拌5 min，充气刮泡，计算携岩量。
实验结果表明：DF-1型泡沫剂对三种不同岩粉的携量优于国产泡沫剂，与美国Q-F泡沫剂相当。
DF-1型泡沫剂采用美国石油协会(API)推荐的方法进行评价，这种方法可近似模拟钻孔和钻进条件来评价泡沫剂性能。
通过测定一定量泡沫液在一定时间内的返出量了解泡沫剂性能，返出量越多，泡沫剂性能越好。
测试结果见表1，由此可以看出DF-1型泡沫剂性能达到并超过了API规定的性能标准。
图1D F-1型泡沫剂复配工艺图Technological process of compounding DF-1 from agent表1 仿API方法的泡沫剂性能评价结果Table 1 Properties of the foam agent to use the instrument标准溶液ⅠⅡⅢ成分淡水10%盐水1‰Ca2＋水蒸馏水4000 3800 3995NaCl/g 400CaCl2.2H2O/g 14．7泡沫剂浓度(体积)/% 0．15 0．75 0．5携液量/mL.(10 min)-1实测1510 1420 1515 平均1518 1425 1525API推荐的标准值1400 1350 14002 DF-1型泡沫剂的应用2．1 在泡沫泥浆钻进中的应用泡沫泥浆是一种由微细气泡和粘土颗粒同时分散在水中形成的多相分散体系。
它具有密度低、结构致密、流体粘稠的特性。
用于不稳定地层，有护壁防塌作用。
在渗透、裂隙地层有防漏和消除漏失的效能。
在高山、缺水地区使用可减少用水量，同时满足携岩和护壁的要求。
尤其在地热井耐高温，灾害治理对滑面分层的评价和解决岩芯“混层”有独特效果。
2.1.1室内配方研究泡沫泥浆性能取决于泥浆组成和气液的相对含量。
要使泡沫泥浆体系稳定，首先要解决的是使气泡能稳定地存在于泥浆中。
泡沫的形成和稳定与表面张力、表面粘度、膜的强度等因素有关，泡沫的稳定性随表面粘度、膜强度增加而增加。
因此应加入能提高液相粘度和膜强度的稳泡剂。
一般来说，泡沫泥浆应由下列组分组成：人工钠土4%(或钙土＋纯碱)＋稳泡剂(CMC 0.2%或PHP 0.2‰)＋泡沫剂0.1%根据正交设计分析得出，各因素对于泡沫泥浆性能影响极大，由此应针对不同情况控制各处理剂的加量，得到最优配方。
实验和现场应用表明，泡沫泥浆性能的一般要求是：基浆视粘度：ηa＝25～20 mPa.s;基浆切力：τ初＞2．25 Pa, τ终＞4．5 Pa;泡沫泥浆密度：ρ＝(0．55～0．85)×103 kg／m3;泡沫泥浆动塑比：τo ／ηp＝0．36～0．48 Pa／mPa*s;泡沫泥浆流性指数：n＝0．4～0．7。
2.1.2现场应用2.1.2.1在地质勘探中的应用泡沫泥浆是在低固相聚合物泥浆的基础上，加入泡沫剂和稳泡剂而形成的低密度钻井介质，它除具有低固相泥浆的一般优点外，其最大特点是密度小，液柱压力低，能实现低压平衡钻进，提高机械钻速，防止或减少因压差而造成的漏失。
含有气泡的钻进流体，呈密集的泡沫群体结构，具有高的结构粘度和低的上返流速，悬浮和携带岩屑能力很强，为低固相泥浆的3～5倍。
泡沫泥浆形成的泥饼，具有疏水性和粘弹性，大大限制了自由水的渗透，减小了流体对孔壁的扰动，保护了孔壁。
泡沫泥浆在四川地矿局113队、202队、205队、109队、404队等单位应用，成功地解决了钻进过程中漏失、长孔段坍塌、沉砂高达五六十米的复杂情况。
在不稳定松散煤系地层中应用，减少了漏失，保持了孔内清洁，避免了下套管，提高了钻进效率。
在受控定向分枝孔中，配合液动冲击回转钻进，保证了复杂孔段的孔壁稳定，使定向造斜顺利完成，提高了钻井效率和岩矿芯采取率。
泡沫泥浆与低固相泥浆钻进的经济效益对比见四川地矿局113队提供的试验数据(表2)。
2.1.2.2 在地热田钻井中的应用西藏地热资源十分丰富，地热田上部的第四系地层以砂砾岩为主，裂隙发育，下部是花岗岩，断层多，区域热蚀变的地层破碎，孔隙率高。
在钻井中常遇到钻井液漏失，引起井壁坍塌、卡钻、埋钻、井涌、井喷等一系列井下事故，且多数井漏属于压差性漏失，漏失强度大。
为了解决钻井液漏失，减少井下事故，取全取准地质资料，提高钻井效益，将泡沫泥浆钻进工艺应用于西藏羊八井和拉多岗地热田钻井。
应用结果表明，泡沫泥浆低的密度，良好的携岩排粉能力，护壁、防漏治漏等优点。
达到了在低压或无压漏失地层的平衡钻进，取得了明显的技术经济效益。
拉多岗热田ZK206井在400 m以上井段使用普通泥浆(密度为1．15×103kg ／m3左右)出现井漏，地层有0．2～0．25 m的裂缝存在，漏失严重，采用多种方法堵漏，收效甚微。
在400 m以下井段换用泡沫泥浆钻进，治住了井段多点漏失，顺利地钻到941．40 m终孔，台月效率达到655．62 m，比普通泥浆提高66．2％，缩短了钻井周期，节约钻井成本费用数万元。
在多次处理钻杆脱扣事故中，停泵达10 h以上，井底始终保持干净，无沉砂埋钻现象，这在以往施工中是少有的。
这也充分体现了泡沫泥浆护壁好，排砂能力强的优越性。
自1993年以来，南江水文队在重庆北碚施家梁治理滑坡勘察施工中，为解决第四系崩塌体发生滑坡造成钻孔漏失、垮塌和岩屑过多，残留孔底下钻不到位，取出岩心“混层”等难题，在该地区首次采用了DF-1型泡沫剂和防塌防漏型泡沫泥浆配方，在5个钻孔中施工试验累计进尺380．3 m。
由于充气泡沫泥浆属“气、液、固”三相泡沫流体，具有表面张力大，流体聚结结构强，带砂携岩能力很强，且在孔壁形成了疏水性、粘弹性的泡沫吸附壁，具有防塌防漏的特殊作用。
因此，使用该泥浆后每次下钻能够顺利到底，钻孔垮塌、漏失也有明显改观，泥浆消耗量大大减少，孔内卡钻事故下降40%～50％，钻探台效由原来200 m／台月提高到480 m／台月，实现了安全顺利钻进。
更重要的是孔内清洁下钻到底，避免了钻进取芯过程对岩芯的扰动，使取出的岩芯完整。
原状岩芯对滑面及滑带上的划分、分层与评价提供了有效的方法和手段，解决了过去岩芯“混层”的难题。
因此,认为泡沫泥浆在治理地质灾害解决滑坡勘察中应用效果显著，有推广价值。
2．2 泡沫潜孔锤钻进技术泡沫潜孔锤钻进是在空气钻进基础上发展起来的，是介于空气和清水之间的冲洗介质，具有液柱压力低、结构粘度高、润滑减阻、捕集排粉好、环境污染小、地层适应性强等优点，特别在潮湿、涌水、漏水、水敏性、不稳定地层较空气钻进有其独特的优越性。
在泡沫潜孔锤钻进规程参数中影响泡沫钻进的关键是泡沫质量，即确保钻进时泡沫处于最佳状态。
它取决于泡沫剂性质和气液比，以及配制时泡沫浓度和泵入量。
现场应用表明，优质的DF-1型泡沫剂对泡沫质量提供了先决条件，气液比一般控制在100∶1～300∶1范围时，应根据不同钻进情况调整和控制泡沫的质量，使泡沫液结构致密、流变性好，携岩能力强。
这需要根据地层条件、孔径、孔内涌水等的变化及时调整泡沫剂浓度和泵量，对正常的干孔,泡沫剂浓度在1‰～1．5‰，泵量在40 L／min较为合适；对潮湿孔，泡沫剂浓度为2‰，泵量在15～20 L／min为宜；有孔内涌水时，泡沫剂浓度和泵量与涌水量直接相关，对小涌水(1 t／h以下),泡沫剂浓度为2‰～2．2‰，泵量为15～18 L／min；对中涌水(8 t/h)，泡沫剂浓度3‰～4‰，泵量为15～25 L/min；对大涌水(＞18 t/h)，泡沫剂浓度应不低于5‰，泵量不小于20 L/min；当孔内积水过多，发生堵塞时，可直接在孔中注入高浓度泡沫剂(＞5‰)，以消除积水和堵塞。
在钻进时，可观察返出孔口的泡沫状态及时调整泡沫剂的浓度和泵量。
泡沫的最佳状态为泡沫外观似刮脸膏状、底部有少量水，能够自行流动，其携岩能力很好。
若泡沫为稀泡沫，含液量大，底部有大量水，泡沫流动性好，携岩效果不好。
若泡沫为浓泡沫，泡沫流动性差，虽携岩效果好，但不经济。
通过在河北涉县、河南新乡、重庆等地区进行的高风压、低风压的泡沫潜孔锤水井钻进，经历了干孔、潮湿、涌水孔段、深水位下延深钻以及砂卵砾石层潜孔锤跟管钻进，在灌注工艺上采用了高浓度间断灌注和连续灌注方法，顺利地完成了约2500 m水井钻探任务。
实践表明，DF-1型泡沫剂有泡沫结构致密、稳定性好、捕集排粉能力强的特性，较好地解决了上述复杂岩层钻进难题，取得了明显的技术经济效益，得到一致好评。
