钻井液体系介绍
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油气井钻井液体系分析及研究随着油气资源的不断开发,钻井液的研究也越来越重要。
油气井钻井液体系是由多种化学物质组成的,可以根据其组成分为水基、油基和气基钻井液体系。
本文将从钻井液的物理化学特性、分类、应用和研究进展等方面进行探讨。
一、钻井液物理化学特性1.密度:钻井液的密度需要适当地调整,以保证井底压力正常,控制钻杆运动和油管回流,防止井口喷出。
2.黏度:黏度也是决定钻井液性能的一个重要指标。
黏度低的钻井液能够降低井筒阻力并提高洗井质量。
3.PH值:PH值通常在8-10之间,这是为了避免钻井液对地层的腐蚀和侵蚀。
4.泡沫度:泡沫度是油气钻井液的重要指标之一。
合适的泡沫度可保持井壁的稳定性,防止井壁崩塌,同时也有助于控制井底压力。
二、钻井液的分类1.水基钻井液:水基钻井液是目前使用最为广泛的钻井液,其主要成分为水、泥、聚合物材料以及一些添加剂。
水基钻井液相对来说价格比较实惠,但缺点是不适合一些高硫、高岩性、高温高压、高盐度的井。
2.油基钻井液:油基钻井液投资和使用成本相对较高,但优点是能够满足复杂地质情况下的钻井作业需求。
油基钻井液具有较强的化学稳定性和热稳定性,同时也具有低毒性,不会对环境造成污染。
3.气基钻井液:气基钻井液具有低黏度、高效率、对环境污染小等特点,但是价格较高,使用范围也较为有限。
三、钻井液的应用1.减阻除杂:钻井液通过旋转钻铤和注入钻井液来清除井底杂质,降低井壁阻力。
2.支壁孔、保持井壁稳定:在井口附近形成适当的孔道来保持井壁的稳定性。
3.导吸捞渣:在钻井时每过一定时间就要进行清理井底杂质,导吸捞渣就是用钻井液将杂质吸入到井底,然后抽出到地面。
四、钻井液研究进展近年来,国内外学者在钻井液领域开展了很多研究,其中不乏一些有意义的成果和突破。
例如,防漏减阻水基钻井液研制成为目前水基钻井液领域的热点问题之一,该钻井液能够同时满足沉积岩和结晶岩的掏污需求。
此外,在油基钻井液领域,一些合成油基钻井液已被广泛应用,该类钻井液能够承受高温高压环境的作业需求。
必看!钻井液三大体系和配方一. 不分散聚合物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集合物处理的水基钻井液。
常用的不分散集合物钻井液类型大体有三种及多元素聚合物体系、复合粒子性聚合物体系、阳离子聚合物体系。
1.不分散聚合物体系特点(1)具有很强的抑制性。
通过使用足量额高分子聚合物作为絮凝包被剂,实现强包被“被包”钻屑,在钻屑表面形成一层光滑的保护膜,抑制钻屑分散,使钻出的钻屑基本保持原状而不分散,以立于地面机械清除,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。
通过控制适当的般土,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,能偶获得良好的泥饼质量。
(4)该体系以其良好的稀释特性是的钻头水眼粘度小,环空粘度打,有利于喷射钻井、优化钻井钻头水马力的充分发挥,从而提高机械钻速。
(5)低密度、低固相、有利于实现近平衡压力钻井(6)抑制性强,且粘土微粒含量较低,滤液对底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3.技术关键1.加大包被剂用量(17-1/2” 井眼平均约3.5千克/米,12-1/4”井眼约3.0千克/米),并采用2种以上包被剂复配以达互补增效功能,突然强包被,抑制钻屑钻分散,防止钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长流式补充到井浆中。
2.控制适当的般土含量以获得良好的流变性集携砂、悬砂功能(MBT最佳范围为30~45克/升)。
般土含量的控制以淡水预化般土浆形式需要时直接均匀补充道井浆中。
3.使用磺化沥青(2%)和超细碳酸钙(2%)改善和提供聚合物钻井液的泥饼质量。
4.使用足量的润滑剂RH-3(0.5%~0.8%)及防泥包剂RH-4(0.3%~0.5%),降低磨阻,防止钻头泥包。
5.使用适量的HPAN、双聚铵盐等中小分子聚合物与高分子聚合物匹配(大/小分子聚合物的最佳比例2.5~3:1),降低滤失,有利于形成优质泥饼。
钻井液种类简介
1、聚合物无固相钻井液体系
特点是不含土相,固含低、机械钻速快,用于提高上部地层机械钻速。
处理剂以选择性絮凝处理机为主,常用PHP(0.05~0.15%)和K-PAM(0.05~0.3%)。
小于30度和无固相钻井液已不能适应的井段。
调整原则
随地层破碎程度增加,胶结性变差或裂缝发育,应在保持矿化度的前提下(防起泡)提高沥青类处理剂含量作封堵只用。
易塌区块辅以0.5~1.0%聚合醇或无渗透
抑制剂,加强体系的防塌抑制性。
3、聚磺钻井液体系
聚磺钻井液体系具有如下特点:1.利用KPAM、KPHP、PAC等高分子聚合物作为包被抑制剂,既能提高钻井液体系粘度,同时提供体系K+增强钻井液的抑制性。
2.
5、应充分水化配制钻井液用膨润土。
6、配制钻井液用处理剂应配成胶液缓慢加入,避免直接加入固体或粉末状处理
剂。
7、应控制好钻井液处理剂的加入比例、顺序和方法。
现场维护
1、充分发挥固控设备清除钻屑的效率。
2、需补充处理剂,应缓慢、均匀加入钻井液处理剂胶液,尽量避免直接加入处
理剂固体或干粉。
6。
钻井液的组成和分类钻井液的组成钻井液是由分散介质(连续相)、分散相和化学处理剂组成的分散体。
例如,以水为连续相的水基钻井液是由水(淡水或盐水)膨润土、各种处理剂、加重材料以及钻屑所组成的多相分散体系。
以油为连续相的油包水钻井液是由油(柴油或矿物油)、水滴(淡水或盐水)、乳化剂、润湿剂、亲油固体等处理剂所形成的乳状液分散体系。
分散体系的分类分散体系是指一种或多种物质分散在另一种物质中所形成的体系。
被分散的物质称为分散相(不连续相)另一种物质称为分散介质连续相)。
热力学上把体系中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分称为相。
相与相之间有明显的相界面。
例如,膨润土颗粒分散在水中,膨润土颗粒为分散相,水为分散介质,黏土颗粒和水之间有明显的分界面;水滴分散在油中,水是分散相,油是分散介质,水滴和油之间有明显的分界面。
分散体系按分散相颗粒的大小分为以下几类:1.分子分散体系。
分子分散体系是指溶质以小分子、原子或离子状态分散在溶剂中形成的体系,没有界面,是均匀的单相,其粒子直径在Inrn以下。
通常把这种体系称为真溶液。
2.胶体分散体系。
胶体分散体系是指分散相颗粒的直径小于IOOnm的分散体系。
其目测是均匀的,但实际是相不均匀体系(也有将分散相颗粒的直径为I-IOOOnm的颗粒归入胶体范畴),如AgI溶胶等。
3.粗分散体系。
粗分散体系是指当分散相颗粒的直径大于100nm时,目测是混浊不均匀体系,放置后会沉淀或分层,如浑浊的河水等。
钻井液中的分散相颗粒一般介于胶体分散体系与粗分散体系之间,其稳定性规律可以通过研究胶体体系稳定性规律来获得。
钻井液的分类钻井液按密度可分为非加重钻井液和加重钻井液;按其与黏土水化作用可分为非抑制性钻井液和抑制性钻井液力安其固相含量来分)各固相含量较低的称为低固相钻井液,基本不含固相的称为无固相钻井液;根据分散(流体)介质不同,分为水基钻井液、油基钻井液、气体型钻井流体和合成基钻井液4种类型。
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。
;I 丿fi 内容第二章钻井液体系目前,国内常用的钻井液体系分为水基、汕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:汕基钻井液由 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,并具有部分汕 基钻井液的特性,能很好的保持井壁稳左: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:^$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,用于代替淸水开钻,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,在钻井过程中徉种事故 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+03-0.5%烧碱+ 8-12%钙膨润土+纯碱(钙膨润上的6%) 配置好水化24小时以后可加入0.1-03%的CMC-iN 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it 用于除去水中钙离子和促进膨润土水化;实际应用中,烧礙和纯«的加量可根据配浆水中的钙蟆《子含量来适当増减调节。
淸淘干净一个配浆罐,用淸水淸洗丁•净后装入配浆水(配浆水要求总矿化度 小于 1000mg/L)Q软化配浆水:检测配浆水中钙镁离子含虽,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,以提高膨润上的造浆率,使配制出的 膨润上浆有较理想的粘度。
几种适用于煤层气井的钻井液体系国内目前用于钻进煤层气储层的钻井液有:优质膨润土钻井液、低固相聚合物钻井液、空心玻璃漂珠钻井液、清水钻井液、无粘土钻井液等,金正纵横通过对各种钻井液的研究对比为您介绍其它几种有效的煤层气井钻井液体系。
1、泡沫钻井液体系通过混合水、表面活性剂和空气(或氮气)来制造泡沫,泡沫具有较宽的粒径分布,可以用于封堵大范围直径分布的的裂缝。
泡沫通过架桥来堵塞孔喉,减少钻井液进入储层,从而减少井底压力的传播和钻井液对储层的伤害。
金正纵横认为泡沫钻井液体系也有其自身方面的不足,主要表现在:需要专门的设备来产生泡沫,这些设备往往价格昂贵;在井底压力下,泡沫比较容易被破坏而失去封堵能力。
2、Aphron钻井液体系Aphron钻井液是国外研制的一种新型的具有高剪切稀释性的水基充气泡沫钻井液,已在世界范围内得到广泛应用。
Aphron是由三层表面活性剂所包裹的气核,在表面活性剂中间有一层粘度较高的稠化水层,最外层表面活性剂极性端朝外,使得Aphron与周围水基流体相溶,如图所示。
图表Aphron结构示意图资料来源:金正纵横根据相关资料整理加入一种由表面活性剂和聚合物组成的混合物(Aphron稳定剂)改进得到的Aphron稳定性增强。
Aphron除了有普通泡沫的优点以外,还具有以下特点:(1)相对于普通泡沫,Aphron 承压能力更强,特别是改进后的Aphron,在3.5MPa的压力下,直径为250μm的普通泡沫、Aphron以及改进后的Aphron直径都立即收缩到大约150μm,普通泡沫在2min内消失,Aphron 至少在10min后才消失,而改进后的Aphron则能稳定30min以上。
(2)在井底压力下,Aphrons 被压缩,体积很小,对钻井液的密度影响较小,使钻井液处于一个稳定的静水压力和循环压力下,有利于井壁稳定和井控;当Aphron进入地层后,体积开始膨胀,并在钻井液前端聚集封堵地层,保持了井筒压力和地层压力的平衡,减小钻井液向储层的侵入。
第一节钻井液概述一、钻井液的发展最初的钻井液就是清水。
但在钻进含泥岩的地层时,由于许多的泥质岩屑分散在水中而形成混浊的泥水,在当时就把钻井液又称为“泥浆”。
钻井液是钻井工程中的一个重要组成部分。
有“钻井血液”之称。
就定义而言,钻井液的定义为:钻井时用来清洗井底并把岩屑携带到地面,维持钻井操作正常进行的流体,又称为洗井液。
随着科学的发展,钻井液体系是在不断的发展和变化着的,钻井液体系基本上经历了五个发展阶段:①天然钻井液体系。
在约使用在1904~1921年间。
由于人们是使用清水造浆,不加任何的处理剂和化学处理,故一般不能很好的满足钻井的要求,在使用中经常出现事故。
②细分散钻井液体系。
大约用于1921~1946年间。
由于在该阶段人为的采用粘土来配制钻井液,同时还加入了一些化学的分散剂(如纯碱),使其充分的分散,从而大大的改善了钻井液的性能,基本上可以满足一般中深井的需要。
但是随着井深的增加,温度的升高,这种钻井液的性能就变的极不稳定,尤其是粘度和切力变化较大。
经过实践探索,人们发现认识到粘土在钻井液中分散的愈好,其受外界的影响就会愈大,性能的波动愈明显。
而经过无机盐处理的适度絮凝钻井液可以大大改善其不稳定性。
③粗分散钻井液体系。
用于1946~1973年间。
该段的特点就是使用了多种无机盐作抑制剂,并配合了各种耐盐的降粘剂。
从而大大地提高钻井液的耐温及抗各种侵污的能力。
从而减小了井下复杂情况的发生,使钻速有了一定的提高。
而进一步的研究发现,钻井液中所含的固相数量及其粘度的大小对钻速的影响很大。
④不分散低固相钻井液体系。
用于1966年以后。
本阶段主要是使用了“有机选择性絮凝剂”及“高分子聚合物抑制剂”(如“聚丙烯酰胺”及其衍生物)。
它们起了很好的“包被”作用,使岩屑在体系中不再分散,同时使用较为完备的固控设备可保持较低的固相含量(5%左右),从而大幅度提高了钻速。
⑤无固相钻井液体系。
用在1968年以后。
实践证明,钻井液中所含固相,尤其是粘土,不但是会阻碍钻速的提高,同时还会对产层造成较大的损害。