海洋钻井钻井液技术
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海洋钻井平台泥浆系统综述方怿民【摘要】Drilling mud system was a whole set of core system on offshore drilling rigs. Drilling mud was the necessary working medium for drilling operation. A drilling mud system included 5 major systems: bulk material system ,mud mixing system,high pressure mud system,low pressure mud suction system and low pressure mud processing system. The design of the system was closely related to the requirement of drillingoperation ,and would greatly influence the general arrangement of the offshore drilling rigs. This article introduced the composing and mayor function of the mud systems,preliminarily discussed the key elements in mud system designing for offshore drilling rigs.%钻井泥浆系统是钻井平台在钻井作业时所依赖的一整套核心系统. 钻井泥浆是钻井作业时必不可少的一种工作介质.钻井平台的泥浆系统主要包括:散装材料储存输送系统、泥浆混合系统、高压泥浆系统、低压泥浆吸入系统和低压泥浆净化处理系统.泥浆系统的设计与平台的钻井作业要求密切相关,同时也对钻井平台的总体布置有重大影响.介绍了钻井平台泥浆系统的组成和主要功能,初步探讨了泥浆系统设计的基本要素.【期刊名称】《船舶设计通讯》【年(卷),期】2015(000)0z2【总页数】5页(P62-66)【关键词】钻井平台;钻井泥浆系统;系统设计【作者】方怿民【作者单位】上海船舶研究设计院,上海201203【正文语种】中文【中图分类】U674.38+1钻井泥浆系统是钻井平台在钻井作业时所依赖的一整套核心系统。
油基钻井液一、油基钻井液发展概述1、定义及类型➢油基钻井液是指以油作为连续相的钻井液。
➢两种油基钻井液——全油基钻井液和油包水乳化钻井液。
在全油基钻井液中,水是无用的组分,其含水量不应超过10%;而在油包水钻井液中,水作为必要组分均匀地分散在柴油中,其含水量一般为10~60%。
2、油基钻井液的优缺点➢与水基钻井液相比较,油基钻井液具有能抗高温、抗盐钙侵、有利于井壁稳定、润滑性好和对油气层损害程度较小等多种优点。
➢目前已成为钻高难度的高温深井、大斜度定向井、水平井和各种复杂地层的重要手段,并且还可广泛地用作解卡液、射孔完井液、修井液和取心液等。
➢油基钻井液的配制成本比水基钻井液高得多,使用时往往会对井场附近的生态环境造成严重影响。
➢为了提高钻速,从20世纪70年代中期开始,较广泛地使用了低胶质油包水乳化钻井液。
➢为保护环境,适应海洋钻探的需要,从80年代初开始,又逐步推广使用了以矿物油作为基油的低毒油包水乳化钻井液。
3、油基钻井液的发展阶段二、油基钻井液的组成1、基油(BaseOil)油包水乳化钻井液是以水滴为分散相,油为连续相,并添加适量的乳化剂、润湿剂、亲油胶体和加重剂等所形成的稳定的乳状液体系。
•在油包水乳化钻井液中用作连续相的油称为基油,目前普遍使用的基油为柴油(我国常使用零号柴油)和各种低毒矿物油。
•为确保安全,其闪点和燃点应分别在82℃和93℃以上。
•由于柴油中所含的芳烃对钻井设备的橡胶部件有较强的腐蚀作用,因此芳烃含量不宜过高,一般要求柴油的苯胺点在60℃以上。
苯胺点是指等体积的油和苯胺相互溶解时的最低温度。
苯胺点越高,表明油中烷烃含量越高,芳烃含量越低。
•为了有利于对流变性的控制和调整,其粘度不宜过高。
各种基油的物理性质注:Mentor26、Mentor28、Escaid110、LVT和BP8313均为常用矿物油的代号。
2、水相(WaterPhase):•淡水、盐水或海水均可用作油基钻井液的水相。
深水合成基钻井液1. 概述深水合成基钻井液是一种特殊的钻井液,用于在深水环境下进行油气井的钻探作业。
它由多种化学物质组成,以满足深水环境下高温高压、高盐度、高含硫等复杂条件下的钻井需求。
本文将详细介绍深水合成基钻井液的组成、性能要求以及应用领域。
2. 组成深水合成基钻井液主要由以下几个部分组成:2.1 基础液体基础液体是深水合成基钻井液的主要组成部分,通常采用矿物油或天然气凝析物作为基础液体。
这些液体具有良好的稳定性和耐高温性能,能够满足深水环境下的工作条件。
2.2 溶剂溶剂是深水合成基钻井液中起溶解作用的物质,常用的溶剂包括酮类、醇类和酯类等有机化合物。
它们可以提高钻井液的溶解性,改善其性能。
2.3 胶体剂胶体剂是深水合成基钻井液中的一类重要添加剂,用于增加钻井液的黏度和悬浮性,防止井壁塌陷。
常用的胶体剂有聚合物、胶体硅酸盐等。
2.4 防腐剂由于深水环境下存在较高的含硫化合物,钻井液中需要添加防腐剂以防止管柱和设备受到腐蚀。
常见的防腐剂包括有机磷酸盐、有机硫化合物等。
2.5 增稠剂增稠剂用于增加钻井液的黏度和流变性能,以提高其悬浮固相颗粒和切削岩屑的能力。
常见的增稠剂有黏土矿物、聚合物等。
3. 性能要求深水合成基钻井液在深水环境下需要满足以下性能要求:3.1 耐高温性能由于深水油气藏通常位于较深的地层,温度较高,因此深水合成基钻井液需要具有良好的耐高温性能,以保证其在高温环境下的稳定性和流变性能。
3.2 耐高压性能深水环境下的油气井通常面临较高的井口压力和地层压力,因此深水合成基钻井液需要具有良好的耐高压性能,以防止井液泄漏和井壁塌陷。
3.3 耐盐度性能海洋中的盐度较高,因此深水合成基钻井液需要具有良好的耐盐度性能,以保持其稳定性和流变性能。
3.4 高悬浮固相颗粒能力深水钻探过程中会产生大量岩屑和固相颗粒,深水合成基钻井液需要具有良好的悬浮固相颗粒能力,以避免岩屑沉积并防止井壁塌陷。
3.5 良好的切削岩屑能力深水钻探过程中需要切削地层中的岩屑,深水合成基钻井液需要具有良好的切削岩屑能力,以提高钻井效率和降低钻井成本。
海上石油是如何开采的海上石油开采是指在海洋中进行石油和天然气开采的过程,包括油井钻探、生产和储存。
海上石油开采通常涉及到钻探平台、钻井船、油井和生产设备等。
海上石油开采的第一步是勘探。
这个过程通常包括地质调查、海底地形测量、地质探测和样品分析等。
一旦找到有潜力的油田,勘探定位就开始。
预定的钻探点位于水深数百到数千米的地方,通常由专门设计和建造的钻井船或钻井平台上开展工作。
在海上石油开采中,钻探平台是一个关键的组成部分。
钻探平台是一种移动的结构,通常配备有钻井设备、临时住宿和食品供应等设施。
平台的类型有很多种,包括浮动式平台和固定式平台。
浮动式平台适用于较浅水区域,而固定式平台则适用于水深较大的区域。
钻井船则是一种移动的船舶,通常用于较小的钻井工程。
一旦钻井平台或钻井船到位,钻探开始。
钻井过程通常包括使用钻杆和钻头将钻井液注入到井孔中,以将岩石层逐渐破碎,同时将钻石回收到地面。
这个过程是逐步进行的,直到钻井达到预定的深度。
当钻井完成后,就可以进行油井完井。
完井是指将油井准备好以便进行石油和天然气的生产。
它通常涉及到安装井口设备,如井口阀门和管道系统。
完井过程也包括井内压力测试和油井注水等。
一旦油井完井,就可以进行生产。
生产过程通常包括将石油和天然气从油井输送到地面的设备。
这可能涉及到安装海底油气管道、油气处理设备和储存设备等。
油气通过管道系统输送到储存设备中,然后通过各种手段(如船舶或陆地管道)输送到市场。
海上石油开采还涉及到环境保护和安全措施。
这是一个非常重要的问题,因为海上环境更加脆弱和敏感。
因此,开采公司在开采过程中要采取各种措施,以减小对环境的影响。
这可能包括使用环保型的钻探液、定期进行环境监测和采取适当的废弃物处理措施等。
总的来说,海上石油开采是一个复杂的过程,涉及到地质勘探、钻井、生产和储存等多个阶段。
它需要使用特殊的设备和技术,并且需要充分考虑环境和安全问题。
随着技术的不断进步,海上石油开采的效率和安全性将不断提高,为能源产业的发展做出更大的贡献。
油基钻井液介绍及应⽤油基钻井液⼀、油基钻井液发展概述1、定义及类型油基钻井液是指以油作为连续相的钻井液。
两种油基钻井液——全油基钻井液和油包⽔乳化钻井液。
在全油基钻井液中,⽔是⽆⽤的组分,其含⽔量不应超过10%;⽽在油包⽔钻井液中,⽔作为必要组分均匀地分散在柴油中,其含⽔量⼀般为10~60%。
2、油基钻井液的优缺点与⽔基钻井液相⽐较,油基钻井液具有能抗⾼温、抗盐钙侵、有利于井壁稳定、润滑性好和对油⽓层损害程度较⼩等多种优点。
⽬前已成为钻⾼难度的⾼温深井、⼤斜度定向井、⽔平井和各种复杂地层的重要⼿段,并且还可⼴泛地⽤作解卡液、射孔完井液、修井液和取⼼液等。
油基钻井液的配制成本⽐⽔基钻井液⾼得多,使⽤时往往会对井场附近的⽣态环境造成严重影响。
为了提⾼钻速,从20世纪70年代中期开始,较⼴泛地使⽤了低胶质油包⽔乳化钻井液。
为保护环境,适应海洋钻探的需要,从80年代初开始,⼜逐步推⼴使⽤了以矿物油作为基油的低毒油包⽔乳化钻井液。
3、油基钻井液的发展阶段⼆、油基钻井液的组成1、基油(BaseOil)油包⽔乳化钻井液是以⽔滴为分散相,油为连续相,并添加适量的乳化剂、润湿剂、亲油胶体和加重剂等所形成的稳定的乳状液体系。
在油包⽔乳化钻井液中⽤作连续相的油称为基油,⽬前普遍使⽤的基油为柴油(我国常使⽤零号柴油)和各种低毒矿物油。
为确保安全,其闪点和燃点应分别在82℃和93℃以上。
由于柴油中所含的芳烃对钻井设备的橡胶部件有较强的腐蚀作⽤,因此芳烃含量不宜过⾼,⼀般要求柴油的苯胺点在60℃以上。
苯胺点是指等体积的油和苯胺相互溶解时的最低温度。
苯胺点越⾼,表明油中烷烃含量越⾼,芳烃含量越低。
为了有利于对流变性的控制和调整,其粘度不宜过⾼。
各种基油的物理性质注:Mentor26、Mentor28、Escaid110、LVT和BP8313均为常⽤矿物油的代号。
2、⽔相(WaterPhase):淡⽔、盐⽔或海⽔均可⽤作油基钻井液的⽔相。
海洋钻井钻井液技术
目前我国在海洋钻井液技术的应用与研究领域已经取得了很大的进步,但在实际应用过程中仍然面临着诸多问题。
因此,在实际的钻井过程中,就需要根据实际情况,来合理选择适当的钻井液,已达到解决问题的同时,不破坏海洋的环境或对海洋生物造成破坏。
另外,还要加大对其研究的力度,争取研制出更加适合未来发展的钻井液技术。
标签:海洋钻井;钻井液;技术
1 海洋钻井液技术应用过程中所要注意的问题
1.1 海底页岩的相对稳定性
技术研发都面临比较多的问题,对于深水钻的技术研究方面,主要涉及到含水量,沉积的速度还有压实的方式等各种因素不能同时作用,因此深水演示的变化多,特别是在实际工作中,这些变化的情况会导致深水岩石变化更多,若深水变化带来的沉积物距离海岸线远,会导致沉积物黏性降低,故海洋钻井区内,常常会发现分散性、膨胀性,导致海水中的颗粒杂质掺杂进钻井液中,从而影响其效果。
为了岩石的稳定性,大多数会选择用适当的岩石稳定剂,再加入配比的无机盐,从而达成稳定效果。
还可以用合成基钻井液加固岩石的稳定性。
1.2 钻井液技术的使用情况
钻井工作的时候,减少钻井液的用量是一项基本工作,面对海洋生态的多种变化,更要对钻井液的使用进行调试。
一般情况下,钻井液用量要多于相同深度的钻井量,这样能够预防污染。
为了节约钻井液,还可以在实施的时候调控好设备。
通过多项研究表明,海洋钻井常用的设备主要是除砂器以及除泥器等,多为固控工具。
在相对复杂的钻井液工作环境中,逐渐减少工作系统的固相,从而彻底清除。
1.3 对钻水井眼的清洗和應用
钻井液工作时,要让钻井液去清洗钻井眼,从而达到实际应用的要求。
若钻井液实际的上返流速不能够满足标准要求,这样就要用常规方式清洗钻井眼。
一旦满足了上返流速,就用钻井液粘度操作,这样能够去掉钻井中产生的钻屑。
2 对深水钻井液技术的研究
2.1 高盐部分水解聚丙烯酚胺聚合物钻井液
钻井液体系具有非常好的剪切稀释的性能,该剪切稀释的性能可以提高机械钻井的速度。
虽然该钻井液体系可以满足环境保护的要求,但是因为钻井液中含
有高浓度的盐类,没有办法获取较低密度的盐类。
其中使用高盐沮聚合物钻井液体系主要由以下优点:
第一,生物毒性低。
其次,相对较快的生物降解。
第三,能够有效抑制气体水合物的生成。
是在使用水基钻井液工作体系的时候,必须定期进行短程的起下钻,这样不仅可以提高井眼的清洁度,还可以维护钻井液的性能。
但是,在一定程度上减慢了钻井的速度,增加了钻井的时间,从而加大了钻井的成本。
2.2 有机盐钻井液
有机盐钻井液也是近年发展起来的一种新型无固相水基钻井液体系。
钻井液用有机盐主要为甲酸盐(甲酸钠、甲酸钾和甲酸铯)。
有机盐钻井液具有防塌性能好、保护油气层、腐蚀性低、环保及可回收再利用的特点。
甲酸盐钻井液比常规的盐水体系更易于为环境所接受,许多性能都优于其前身卤化物,而没有副作用。
对水域生物的试验证明,甲酸钠和甲酸钾都可以归入无毒性,甲酸铯可归于实际无毒性。
所有甲酸盐引入水稀释后,都能很快降解,在水中只能短期存在,生物降解试验表明,所有甲酸盐28d内生物降解率大于70%,都可以归入“易生物降解”类物质。
相对于无机盐而言,甲酸盐价格较高,但甲酸盐钻井液可通过回收再利用。
目前,甲酸盐钻井液体系作为钻井液和完井液正得到全世界石油工业的认可和重视,在欧洲和美国已得到广泛应用,均取得很好的效果;在国内,甲酸盐钻井液先后在胜利油田海洋钻井公司和渤海油田钻井公司等多家海上油田进行了现场试验,使用效果明显。
2.3 甲基葡萄糖甙钻井液
甲基葡萄糖甙钻井液是20世纪90年代提出的一种新型水基钻井液体系,由于在防塌机理及常规钻井液性能方面类似于油基钻井液,又称仿油基钻井液体系。
大量的室内研究和生产实践证明,甲基葡萄糖甙钻井液能有效抑制泥页岩水化膨胀,维持井眼稳定,保护油气层,同时还具有良好的润滑性能、抗污染能力和高温稳定性,并且无毒,易生物降解,对环境影响极小。
甲基葡萄糖甙既可以由葡萄糖直接合成,也可由淀粉经高温降解为葡萄糖后在催化剂的作用下制得。
一般由淀粉制备而成,其设备简单,操作方便,原料来源广,成本低。
甲基葡萄糖甙可以吸附在地层泥页岩表面,形成一层半透膜,因而可通过调节甲基葡萄糖甙钻井液的水活度来控制钻井液与地层水的运移,甚至使页岩中的水进入钻井液,有效抑制地层泥页岩的水化膨胀,维持井眼稳定。
为使钻井液具有理想的页岩抑制性及形成有效的半透膜,甲基葡萄糖甙的用量至少在35%以上,理想用量为45%~60%。
在环保要求严格的海洋钻井中,国外已成功在大斜度井和水平井中使用甲基葡萄糖甙钻井液体系。
国内在辽河、胜利和新疆等油田已进行了现场试验应用。
2.4 合成基钻井液
合成基钻井液是以人工合成或改性有机物,即合成基液为连续相,盐水为分散相,再加上乳化剂、有机土、石灰等组成的油包水乳化钻井液,根据性能需要加配降滤失剂、流变性调节剂和重晶石等。
合成基钻井液无毒,可生物降解,对环境无污染,钻井污水、钻屑和废弃钻井液可直接向海洋排放。
此外,合成基钻井液还具有润滑性能良好,有利于油层保护和稳定井壁,不含荧光类物质,不影响测井和试井资料等优点。
尽管合成基钻井液配制成本远远高于水基钻井液和油基钻井液,但减少了处理油基钻井液废液的费用和使用水基钻井液时钻机占用时间及复杂情况,因此,在大多数井中,使用合成基钻井液的钻井总成本要低于油基钻井液和水基钻井液。
有关合成基钻井液的环境污染问题,目前仍存在争议,焦点主要在于合成基钻井液在海底条件下的生物降解问题。
因此,合成基钻井液的环境影响问题仍需进一步研究。
3 海洋钻井液技术的问题及发展趋势
虽然钻井液技术已取得了较为卓越的发展,且获得了较为广泛的应用,但在使用量与节约费用、钻井液稳定性能等方面还存在着些许问题,如为获得海洋石油资源,又要保护海洋环境,就需要大量时用钻井液,然而却引致钻井液的成本非常高。
因此,在未来海洋钻井液技术的研究方向上,应着重朝着以下几个方面发展。
一是运用先进的化学、生物等科学技术进行效率高、纯度高的环保型钻井液处理剂的开发与研制;二是综合考虑钻井与环境因素,力争实现钻井成本与环境成本的综合效益。
4 结束语
由上述分析不难看出,海洋钻井液技术发展具有一个良好的应用平台,也得到了充分发展,研究领域也在不断取得更大的进步。
不过在实际应用的过程中,却依然存在很多的问题与不足。
每一种钻井液都有其独特的优点,也避免不了存在很多缺点与不足,在实际应用中要注意有针对性的选择使用。
因此在钻井工作的时候,一定要选择适合的钻井液,提高利用率,增加研究钻井液的范围,从而促进海洋钻井液技术的不断发展壮大。
让我国的钻井液技术能够更快的走在世界的前列,让资源得到更广泛的应用。
参考文献:
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