钻井泥浆产品与使用工艺技术(2)

2019-09-01 13:47

钻井液性能与钻进的关系

一、比重

l、比重跟钻速成反比。比重高,意味着钻井液中固相含量即岩屑和膨润土含量高,钻速会明显降低。比重每增加1%,钻速下降10%。

2、低比重钻井液能降低钻头的磨耗及延长钻头寿命,反之亦然。

3、降低钻井液比重,能减轻和消除钻井液漏失。 4、低比重钻井液有利于岩屑在地面沉淀。 5、适当调整钻井液比重可以平衡地层压力。 6、钻进喷、涌地层,增加比重可以防止井喷井涌。 二、流变性与钻进的关系

钻井液的流变性是指在外力作用下,钻井液流动与其内部结构变形的特征。它包含钻井液表观粘度、塑性粘度、静切力、动切力、触变性、流动指数和稠度系数等参数。

l、与钻头破碎岩石速度的关系。

钻速随粘度的降低而增加,反之亦然,其原因是: a、泥浆泵功率一定,粘度减少,泵压降低,排量增加,钻头水马力增加,喷射能力增强;

b、喷嘴紊流粘度降低,钻井液的清洗和排屑作用增加; c、粘度低的钻井液易渗入井底微裂隙,能降低岩屑的压持力和岩石的可钻强度。

2、与悬浮岩屑和携带岩屑的关系。

紊流时的高流速对井壁冲蚀严重,如果泥浆泵偏小,不可能达到紊流状态。层流使岩屑翻转,并推向井壁,有的在井壁上形成“假泥饼”,有的向下滑落,发生埋钻事故。

因此,提高动塑比τ/μp,使层流变为平板型层流,可实现环空返速在0.5-0.6m/s就可满足携粉的要求,并避免了紊流对井壁的破坏。

3、与井内液柱压力激动的关系

压力激动对钻井是有害的,它与钻井液粘度、切力、触变性成正比。压力激动易引起井漏井塌,因此,在钻遇易漏易塌地层时,一定要控制好钻井液的流变性,在起下钻和开泵的操作上不宜过猛,开泵之前最好先活动钻具,以防止因为压力激动而引起的各种井下复杂情况。

三、滤失性能

钻井液失水量过大≥10mL/30min,形成的泥皮厚而疏松,对钻井工作有下列影响。

1、使水敏性泥岩、页岩等岩层吸水膨胀、坍塌、缩径; 2、增加起下钻阻力; 3、易发生泥皮卡钻事故;

4、泥皮过厚,环状空间减小,泥包钻头,使起下钻压力激动增大,会导致坍塌和漏失;

5、损害产层; 6、影响下套管;

钻井泥浆处理剂的分类和选择

分类:

(一)无机处理剂:指分子量较小,分子结构比较简单化合物,如膨润土、纯碱、烧碱、氯化钙、食盐、水玻璃、重铬酸钠等。

膨润土分为钙基膨润土、钠基膨润土和改性膨润土三种。

1、钙基膨润土:造浆率8-12立方米每吨。钙基膨润土必须加纯碱钠化,才能使用。

2、钠基膨润土:造浆率15-18立方米每吨。 3、改性膨润土:通过加入纯碱、烧碱、纤维素、低分子量聚丙烯酰胺等材料,来提高膨润土的造浆率,达到钠基膨润土性能指标。

膨润土的作用:

1、堵漏:黄土层漏失、基岩裂隙漏失都需要用来配浆,配合堵漏剂堵漏。

2、护壁:配合护壁剂在井壁上形成泥饼,减少钻井液内的水份向井壁渗透,起到保护井壁稳定的作用。

3、携砂:配制一定数量的高比重大粘度的膨润土泥浆定期打入井内,将井内掉块、岩屑顺利携带出井外,保持井内干净。

4、配制塌泥浆:井壁长时间浸泡发生垮塌,常规泥浆仍不能维护井壁时,就要加膨润土以提高比重、切力、粘度达到稳定井壁之目的。

5、配加重泥浆:遇到涌水或高压油气层时,都需在泥浆中加膨润土来平衡地层压力。

6、配完井液和封闭浆:为顺利测井,完钻时需配完钻液;在易塌井段需配封闭浆,这些都需加膨润土。

加重剂材料

指标 名称 碳酸钙 超细碳酸钙 重晶石粉 铁矿粉 方铅矿粉 密度 2.7~2.9 2.8~3.1 3.9~4.2 4.9~5.3 7.4~7.7 目数 200 600 200 150 150 可配最高密度 1.68 1.80 2.30 4.00 5.20 加重剂作用:主要调节泥浆比重。 碳酸钠:又称纯碱、苏打,注意防潮。

作用:沉淀交换膨润土中的钙离子、镁离子,改善水化性能,促进膨润土分散造浆,降低泥浆的失水,提高泥浆的粘度和切力,改善泥饼的质量。加量一般为膨润土重量的5%(100公斤土加5公斤纯碱)。

氢氧化钠:又称烧碱、火碱或苛性钠。

作用:a、调节泥浆PH值。b、促使膨润土分散造浆。c、加快有机处理机溶解。加量一般为泥浆的0.1%~0.5%。

硅酸钠:又称水玻璃或泡花碱,水溶液呈碱性,加入泥浆中,能增加泥浆的粘度,促进泥浆胶凝,阻止漏失,对页岩水化膨胀起一定的抑制作用,与硝酸铵反应,可配制冻胶

泥浆堵漏。

氯化钠:即食盐。 主要作用:

1、配制盐水泥浆(加量8-10%),防治岩盐层溶蚀和井径扩大。

2、平衡地层水中矿化度,减少滤液向地层渗透,达到抑制泥面岩地层水化渗透的目的。

氯化钙: 主要作用:

1)配制抑制泥浆阻止水敏性地层水化膨胀。 2)加入水泥浆中,作为水泥速凝剂用。

氢氧化钙:又称熟石灰或消石灰,加入泥浆中主要是提供钙离子,配制钙处理抑制泥浆。

石膏:即硫酸钙 主要作用: 1)提供钙离子。 2)防止泥浆PH值过高。

重铬酸钠:又称红矾钠,是一种热稳定剂,能显著提高有机聚合物的使用寿命。

(二)有机处理剂:分子量较大、分子结构比较复杂的高分子化合物,具体分类:

l、降失水剂: S-1降失水剂、磺化树脂、中低粘度羧甲基纤维素。其作用:加入降失水剂的目的,就是要通过在井


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