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钻井液固相控制技术及设备第一章钻井液中的固相及其影响第一节概论钻井液是钻井过程中使用的循环流体，它是液体固体和化学处理剂的混合物。
钻井液中的固体颗粒分为有害固相和有用固相，岩屑是钻井中的最主要的有害固相。
有害固相在钻井过程中将影响钻井液的物理性能，使钻井液的密度、粘度、动切力、失水、泥饼、研磨性、粘滞性、流动阻力增加，其结果导致损害油气层，降低钻速，增加钻盘扭矩，起下钻遇阻，粘附卡钻，井漏井喷等井下复杂情况，对钻井液循环系统造成磨损。
第二节钻井液的作用与组成一、 作用：1、清洗井底2、携带岩屑3、冷却和润滑钻头及钻柱4、形成泥饼保护井壁5、控制与平衡地层压力6、悬浮钻屑和加重剂沉砂7、提供地层资料保护油气储层防止伤害8作为动力液传递水功率。
二、 钻井液组成1、水－淡水、盐水、咸水和饱和盐水2、膨润土－钠膨润土，钙膨润土3、化学处理剂－无机类、有机类、表面活性剂类、高分子聚合物类4、油－轻质油或厚油类5、加重剂－重晶石类、赤铁矿6、气－空气、天然气，三、 液相选择的原则选择何种液相主要取决于对所钻地层需要的抑制作用。
液相抑制能力强可防止流体减少和活性固体的膨胀，抑制地层的造浆。
第三节固相颗粒粒度的影响（固相颗粒粒度通常指颗粒的大小尺寸）一、固相颗粒粒度对钻速的宏观影响宏观上钻井液中不同性质的固相颗粒对钻速影响不同，小于1微米的胶体要比粗颗粒的影响更严重，在固相量大于6%时，分散性钻井液细颗粒与不分散钻井液细颗粒固相对钻速的影响几乎一样，当固相含量低于6%时，不分散钻井液比分散钻井液的钻速要高，固相含量越低，钻速差别越大，这是因为固相含量低于6%时，分散性钻井液中的胶体颗粒所占的百分比越大。
二、 固体颗粒粒度的微观影响任何水基钻井液中的颗粒，其表面都吸附水分子，自由液体受到约束。
钻井液中的钻屑在钻井循环中不断破裂，其表面积不断增加，因而增加了吸附的水分子。
一个小颗粒被立体型分裂后，颗粒变为多少倍，表面积就增加多少倍。
钻井液的固相及其含量的控制舒儒宏(渤海钻探钻井技术服务公司泥浆公司)摘要钻井液的固相含量是指单位体积钻井液中固相物质的质量。
钻井液的固相控制，就是使用一切可以利用的手段，最经济地、最大限度的清除在钻井液中的钻屑，目的是维护钻井液性能，减少钻井事故，提高钻速，降低成本。
认识钻井液的固相类型、掌握它在钻井液中作用及对它的要求、控制方法等，对今后的工作意义重大。
关键词类型作用要求方法钻井液中的固相，包括人为加入的粘土和加重材料以及钻屑。
前两者是钻井液的主要成分，使钻井液具有所需要的性能，后者属于有害成分，使钻井液的性能变坏，如果钻井液中的钻屑过多，将会引起一系列问题。
例如：钻井液密度升高，粘切增大，泥饼变厚，会加剧设备的磨损，会影响固井质量，影响测井，损害油气层；也可能引起卡钻，、井漏等井下复杂情况；还会使钻速降低，钻井液维护处理费用增加和钻井总成本增加等。
可见，搞好钻井液固相含量的控制，维持有用的固相含量，清除钻屑，对于保证钻井工艺的顺利进行，对于提高钻速和降低成本都是至关重要的。
如果将钻井液中的有害固相控制在适当的范围，可以有以下几方面的好处：降低钻井的扭矩和摩阻；减小抽吸压力和压力激动；减小压差卡钻的可能性；减小测井工具的阻卡；可以改善下套管的条件；提高固井质量；延长钻头寿命；减轻设备磨损；增强井眼稳定性；提高钻速；降低钻井液和钻井成本等11方面。
一、钻井液中固相的类型1、按照作用可分为(1)有用固相：例如粘土和加重材料以及非水溶性或油溶性的化学处理剂。
(2)有害固相：例如钻屑、劣质土和砂粒等。
2、按照尺寸大小(1)砂：不能通过200目筛网，即大于74微米的固体。
(2)淤泥：即2--74微米的固体。
(3)粘土：即小于2微米的固体。
3、按照固体的密度可分为(1)低密度固体，即密度小于2.7的固体，如粘土和钻屑。
(2)高密度固体，即密度大于4.2的固体，也就是平时说的加重剂。
4、按照反应活性可分为(1)活性固体，即容易与水发生反应的或相互之间易发生反应的固体。
泥浆固相对钻井的影响及控制方法研究摘要：实践得出泥浆中固相含量的多少以及这些固体的性质和类型对于钻井速度和井下安全是一个要害问题，因此，本文针对泥浆中固相含量对钻井的影响展开分析讨论，旨在提高在钻井过程中对泥浆固相控制的重视程度，尽量避免因泥浆固相影响钻井施工质量。
关键词：泥浆固相钻井一、前言根据长期钻井实践，钻井过程中，使用钠基细分散泥浆以及钙处理泥浆、盐水泥浆等祖分散泥浆时，被钻碎的泥页岩的岩屑不断水化分散，使泥浆中固体的含量越来越高。
而这些固体的水化分散作用一直不断地进行着，颗粒变得越来越细小，使泥浆中胶体颗粒增加。
其结果使钻井速度大大降低，使泥浆性能极不稳定，出现许多井下复杂情况，并会使油、气层受到损害。
分散泥浆固相含量高，颗粒细小，有许多危害，表现为：1.泥浆固相含量高比重高、机械钻速降低，钻头寿命缩短，使钻井速度下降。
2.泥浆固相含量高，泥浆今大量的钻屑和砂子不易清除，泥饼渗透率高，失水量大，使泥浆滤液和细粘土颗粒侵入油、气层，破坏了生产层的渗透串和生产能力。
3.泥饼厚，质地松散，摩擦系数高，失水量大，造成地层膨胀、缩径、剥落坍塌，导致起下钻遇阻遇卡，易发生粘附卡钻和井塌卡钻。
4.固井质量不好。
5.含砂量高，钻头、钻具和机械设备严重磨损、先期报废，使钻井不能顺利进行。
6.资料不准确，砂样混杂，电测不顺利，电测资料不准确。
7.泥浆性能不稳定，粘度、切力高，流动性不好，易发生粘土侵和化学污染。
8.耗费大量的水、泥浆处理剂和原材料，使泥浆成本和钻井成本提高。
二、固相含量对钻井的影响多年以来，人们千方百计地想把井打快，因为井打得快就可以使钻井成本降低，还能避免许多井下复杂情况，使油田尽早投入开发和开采。
但是，提高钻井速度的努力过去多集中于研制高效钻头和改进钻井工艺方面。
五十年代后期开始发现泥浆固相含量高给钻井带来的一系列危害，并对泥浆中的固相进行了许多研究工作。
人们注意到，清水钻速最快，而水中一旦进入了固体粒子(粘土颗粒)钻速就显著下降，而且怎么也达不到清水钻速那么高。
固相反应机理固相反应作为固态物质特有的反应类型，在材料制备和合成中扮演着重要角色。
为了深入理解这一过程，首先需要了解固相反应的机理。
固相反应机理主要涉及反应如何开始、如何进行以及最终如何完成的过程。
这其中涉及到反应的驱动力、速率控制步骤以及反应过程中的物质传递和能量变化。
一、固相反应的驱动力固相反应的驱动力主要来源于物质能量状态的差异。
当两种或多种固态物质接触时，由于表面能、化学势等能量的不平衡，会产生促使反应进行的驱动力。
这种驱动力可以视为物质自发趋向于更稳定状态的动力。
在一定条件下，这种驱动力会促使固态物质之间发生转化或合成，形成新的固态物质。
二、固相反应的速率控制步骤固相反应的速率通常受到反应物质表面的扩散速度、化学反应速度以及晶格缺陷等控制。
在反应过程中，这些因素会直接影响反应速率。
例如，物质在固体表面上的扩散速率决定了反应物在接触界面上的浓度和分布，从而影响化学反应的速度。
而晶格缺陷则可能提供额外的反应位点，加速化学反应的进行。
三、反应过程中的物质传递与能量变化在固相反应过程中，物质传递通常涉及固态物质内部的扩散和表面上的传递。
这些传递过程对于反应的进行至关重要，因为它们决定了反应物能否有效地接触和混合。
同时，在反应过程中，能量变化也是不容忽视的因素。
化学能、表面能等能量的变化会直接影响反应的平衡和速率。
四、固相反应的类型根据反应过程中固态物质的变化类型，可以将固相反应分为替代反应、间隙反应和复合反应等类型。
替代反应是指一种固态物质中的一种元素或基团被另一种元素或基团取代的反应。
间隙反应则是另一种元素或基团填补固态物质晶格中的空隙或缺陷的反应。
复合反应则是两种或多种固态物质通过化学键合形成新的固态化合物的反应。
这些不同类型的固相反应在材料制备和合成中具有广泛的应用。
五、固相反应的应用固相反应在材料科学、陶瓷、玻璃、冶金等领域中具有广泛的应用价值。
例如，通过固相反应可以制备高性能陶瓷材料、玻璃材料和金属材料等。
泥浆处理方案摘要泥浆处理在油气钻探中起着重要作用。
本文将介绍泥浆处理的流程和关键步骤，并讨论常用的泥浆处理方案和技术。
1. 引言泥浆处理是指对钻井过程中产生的泥浆进行净化和加工，以确保其性能符合钻井作业要求。
泥浆处理是油气钻探过程中必不可少的一环，它能够有效地控制钻井风险、提高钻井效率和保护环境。
2. 泥浆处理流程泥浆处理主要包括：固相控制、液相控制和气相控制。
常用的泥浆处理流程如下：2.1 固相控制固相控制是指控制泥浆中的固相物质，包括砂粒、粘土等。
主要步骤如下：•砂分离：通过使用振动筛、旋流器等设备，将泥浆中的固相颗粒分离出来，以防止泥浆中的固相物质积聚导致设备故障。
•破碎：对大颗粒固相物质进行破碎处理，以便更好地控制固相物质在泥浆中的含量。
•粘土控制：添加化学品，如聚合物、黏土稳定剂等，来控制泥浆中粘土的含量和性质。
2.2 液相控制液相控制是指处理泥浆中的液相成分，包括水、油和化学品等。
主要步骤如下：•液体分离：通过离心机、沉淀池等设备，将泥浆中的液相成分分离出来，以提高泥浆的纯度和性能。
•调整密度：根据钻井作业的需要，添加重质物质（如钡盐、重质油等）或轻质物质（如气体、水等），调整泥浆的密度。
•防止污染：添加防沉积剂、抗菌剂等，防止泥浆被污染、降解或发臭。
2.3 气相控制气相控制是指处理泥浆中的气体成分，主要包括空气、二氧化碳等。
主要步骤如下：•气体分离：通过气体分离器将泥浆中的气体成分分离出来，以提高泥浆的气体含量。
•调整气体含量：根据需要，通过增加或减少空气、二氧化碳等气体的含量，调整泥浆的气体性质。
3. 常用泥浆处理方案3.1 逆洗法逆洗法是一种常用的泥浆处理方法，它通过逆向水力流动来清除固体颗粒。
逆洗法操作简便，成本较低，适用于一些不敏感的固相颗粒的处理。
3.2 沉淀法沉淀法是一种将固体颗粒从液体中沉淀出来的方法。
它通过重力作用使固体颗粒沉降到容器的底部，然后将上清液分离出来。
沉淀法适用于处理固相颗粒含量较高的泥浆。
泥浆在水平定向钻施工过程中的作用泥浆素来具有“定向钻血液”之称，在定向钻施工过程中起着重要的作用。
泥浆的质量往往决定着工程的成败。
现在越来越多的队伍开始注重泥浆的性能。
一、泥浆的作用。
泥浆在定向钻施工中的作用有以下几个方面：（1）悬浮和携带钻屑。
定向钻施工中产生的废渣、钻屑会悬浮在泥浆中，泥浆在循环过程中将这些钻屑带出孔道，保持孔道干净，防止卡钻，有利于管道回拖。
（2）稳定孔壁。
孔壁是否稳定和规则是水平定向钻是否成功的决定性因素。
泥浆在孔壁上形成一层比地层渗透性低得多的滤饼，一方面巩固井壁，一方面阻止泥浆进入地层。
（3）冷却和润滑钻头及钻杆。
钻头在破碎障碍物时会因为摩擦生热，泥浆恰好可以冷却钻头。
具有良好润滑性能的泥浆，可以减少摩擦，减少扭矩，延长钻头寿命，提高转速。
（4）控制地层压力。
控制泥浆的压力，使之与地层压力相平衡，防止地下水渗入泥浆或者泥浆渗入地层。
（5）循环停止时悬浮钻屑，防止下沉。
泥浆停止流动时应具有继续悬浮钻屑的能力，防止钻屑下沉堆积造成卡钻和反复研磨的事故，循环恢复时泥浆又以液体形态携带钻屑流动。
（6）从钻屑了解地层结构。
泥浆携带出来的钻屑可以帮助我们了解所钻地层的结构及组成。
（7）辅助钻进，提供辅助动力。
泥浆在钻头出以高速射流喷出，具有一定的动力，可以辅助破碎岩石。
在泥浆的众多作用中悬浮携带钻屑和稳定孔壁是泥浆的基本功能。
二、泥浆的性能参数。
水平定向钻的泥浆没有像石油钻井泥浆那么复杂，但是定向钻的泥浆也必须具有一定的性能参数。
这些参数有：含沙量、比重、动切力、塑性粘度、初静切力、终静切力、动塑比、表观粘度、剪切稀释性、滤失量等等。
（1）含沙量。
含沙量是泥浆中沙粒占的体积百分比。
泥浆中沙粒含量过高会使泥浆泵柱塞磨损。
一般泥浆的含沙量应≤4%。
（2）动切力。
动切力是泥浆处于层流时泥浆中网状结构强度的度量。
静切力是泥浆开始流动时所需的最低切力。
动切力应≥30。
（3）塑性粘度。
塑性粘度不随剪切力发生变化。
井场用语英文1. Bit（钻头）：钻头是钻井作业中的关键工具，用于破碎岩石，实现钻井目的。
2. Drill Pipe（钻杆）：钻杆是连接钻头和地面设备的管道，用于传递旋转动力和泥浆。
3. Mud Pump（泥浆泵）：泥浆泵用于将泥浆从泥浆池输送到钻杆内部，以冷却钻头、清洁井底和平衡地层压力。
4. Derrick（井架）：井架是支撑钻杆、钻头和其他钻井设备的主要结构。
5. Kelly（方钻杆）：方钻杆位于钻杆和钻头之间，用于传递旋转动力。
6. Rotary Table（转盘）：转盘安装在井架上，用于连接钻杆和方钻杆，实现旋转钻井。
7. Drill Stem Test（钻杆测试）：钻杆测试是在钻井过程中对油气层进行的一种测试，以评估产量和压力。
8. Blowout Preventer（防喷器）：防喷器安装在井口，用于控制井口压力，防止井喷事故。
9. Casing（套管）：套管是一种钢管，用于保护井壁和封堵非生产层，确保井的安全。
10. Cementing（固井）：固井是将套管与井壁之间的空隙填充水泥，以增强井壁稳定性和封堵地层。
11. Formation Evaluation（地层评价）：地层评价是通过测量和分析井壁附近的岩石和流体性质，以确定油气藏的产量和品质。
12. Well Logging（测井）：测井是利用各种仪器测量井壁和地层参数，为地质分析和油气藏评价提供依据。
13. Perforating（射孔）：射孔是在套管和井壁之间射出小孔，使油气层与井筒连通，以便进行生产。
14. Completion（完井）：完井是指钻井作业完成后，对井进行的一系列工程措施，使其具备生产条件。
15. Workover（修井）：修井是对生产井进行维修、改造和增产措施的过程。
井场用语英文（续）16. Production tubing（生产油管）：生产油管是安装在套管内部的一根管道，用于将地层的油气输送到地面。
17. Christmas Tree（采油树）：采油树是安装在井口的一种阀门装置，用于控制油气的生产和关闭井口。
固控设备基本流程
艾潽机械
泥浆固控设备就是对泥浆中的有害固相颗粒进行控制，通过科学地布置固控设备，形成合理、高效的钻井液固控流程可以清除泥浆中的有害固相，保留有用固相，满足钻井工艺对泥浆性能的要求。
新型泥浆固控设备采用五级固控，固相控制流程如下。
(1)一级固控设备—去除大颗拉。
经井底循环返回的钻井掖中含有较大的钻屑，钻并液经井口至1#罐的连接管进入泥浆振动筛，通过泥浆振动筛将钻井掖中粒度大于74μm的钻屑颗粒筛分出来，完成一级固相控制。
(2)二级固控设备—清除气体。
真空除气器是用于去除在钻井过程中侵入钻井掖的气体的专用泥浆处理设备，它能够迅速、有效地清除泥浆中所含的气体(包括空气),除气器对于恢复泥浆密度，防止潜在井喷、井塌危险的发生其有重要作用。
(2)三级固控设备—去除较大颗粒。
经过泥浆振动筛处理后的泥浆进入到除砂器中.除砂器将泥浆较大的砂粒(粒度44μm—74μm)分离出来，完成除砂过程，即为二级固控。
(3)四级固控设备—去除小颗粒。
经过除砂器处理后的泥浆进入到除泥器中，除泥器将泥浆小的砂拉(较度8μm—44μm)分离出来.完成除泥过程.即为四级泥浆固控。
(4)五级固控设备—去除较小颗拉。
经过除泥器处理后的泥浆进入到卧式螺旋离心机中，卧式螺旋离心机将泥浆较小的砂拉(粒度2μm一8μm)分离出来，完成离心过程，即为五级固相控制。
五级固控设备全部采用主要用干复杂井况和要求较高的井况，在实际位用过程中，可以跟据钻井作业的需要，采用其中的一级成几级泥浆固控流程。
经过艾潽机械生产的五级泥浆固控后的泥浆固相含量，可以完全达到国内钻井作业对泥浆质量的要求。
