油田化学第2章 钻井液化学.ppt

第二节 钻井液密度及其调整 第二节 钻井液密度及其调整 是指在外力作用，物质发生流动和变形的特性 一、基本概念 1、剪切速率γ ：指垂直于流速方向上单位距离上 的流速变化。 在钻井过程中，钻井液在各个部位的剪切速率不同： 2、剪切应力τ：流体单位面积上的内摩擦力。 二、流变模式 1、宾汉模式 ③调整 （2）动切力τd τ1/2 =τC 1/2+η?1/2γ1/2 τC — 卡森动切力 η? — 卡森的极限粘度 物理意义：反映钻井液网架结构的强弱 1、井壁稳定性 1、盐： KCl、 NaCl 2、阳离子表面活性剂 （1）中和粘土的负电荷 4、非离子型聚合物 （1）类型：氧化沥青、改性沥青粉、 磺化沥青（水溶）、乳化沥青 （2）竞争吸附作用。多元醇在粘土上的吸附能力大于水与粘土的吸附作用，多元醇可优先吸附到粘土矿物表面，阻止水分子进入，同时也可把吸附在粘土上的水分子挤走 （1）浊点效应。当低于一定温度时是水溶性的，但高于此温度时从水中析出形成乳状液（封堵） 第八节 井壁稳定性及其控制 作用机理： （2）机理：封堵微裂缝，涂敷在井壁上形成疏水油膜，减少水进入泥页岩地层。 第八节 井壁稳定性及其控制 5、沥青类 四、抑制剂评价方法 1、页岩膨胀实验（膨胀量测试） 2、页岩滚动分散实验(滚动回收率) 将10g粘土试样浸泡于处理剂溶液中，加压至4MPa ，随着时间的延续，试样发生缓慢的吸水膨胀，测试膨胀量（高度） 取研究区域粒径2-5毫米钻屑50g，装入盛有350mL试样的滚动瓶中，滚动瓶放入滚子炉在一定温度下热滚16小时后，40目筛回收，105℃烘干，冷却24h后称重，计算页岩滚动分散回收率。 第九节 卡 钻 与 解 卡 第二章 钻井液化学 第九节 卡钻与解卡 一、卡钻 钻具被卡住而不能正常运转的现象 压差卡钻、沉砂卡钻、井塌卡钻、砂桥卡钻等 砂桥卡钻：泥浆中的细碎砂粒搭成砂桥/井壁泥饼和岩屑形成砂桥。 压差卡钻：钻井液液柱压力大于地层孔隙压力。 第九节 卡钻与解卡 二、压差卡钻（泥饼粘附卡钻） 在钻井液压力与地层孔隙压力之差的作用下，静止钻具紧压在井壁泥饼上而导致的卡钻 1、定义 第九节 卡钻与解卡 2、压差卡钻原因 静止钻具与泥饼接触后其摩擦力大于钻机的最大提升力 第九节 卡钻与解卡 粘附卡钻断面位置 F----提力 r----卡钻处钻柱半径 θ----泥饼与钻柱的包角 L----粘附长度 ρm----钻井液密度 h----卡钻深度 pf----地层压力 f----摩擦系数 式中： 提力=粘附面积×粘附压差×摩阻系数 实例： 某井在1000米深处卡钻,钻杆尺寸为114mm,围包角90°,泥饼粘附长度15m,钻井液比重1.20,地层孔隙水的压力100atm（10MPa) ,泥饼摩擦系数0.25, 解卡所需力为67吨 第九节 卡钻与解卡 三、解卡 1、使用解卡剂浸泡 降低摩擦系数 2、降低钻井液密度 降低压差 第九节 卡钻与解卡 √ 液体润滑剂 稠化沥青 表面活性剂 解卡剂 降低ρm，f 第十节 钻井液中的漏失与地层的堵漏 第二章 钻井液化学 井漏的原因 钻井过程中，井内钻井液液柱压力大于地层破裂压力便会发生井漏。 引起井漏的因素主要有两方面：一是井下地层破裂压力异常低，岩层孔隙度大、渗透性好，或有裂缝、溶洞等；另一方面是由于钻井工艺措施不当，如钻井液密度过大、压力过高，或开泵过猛以及下钻速度过快而造成井下压力激动等。 井漏会造成钻井液池面下降，返出的钻井液量减小，严重的井漏则会使钻井液失去循环，只进不出，进而会导致井壁坍塌或井喷。 井漏的现象: 一、漏失定义及类型 1、定义：钻井过程中，钻井液大量流入地层的现象 2、类型： (1)渗透性漏失： 砂岩或砾岩地层，漏失速率0.5-10m3.h-1，钻井液液面缓慢下降。 第十节 钻井液中的漏失与地层的堵漏 (2)裂缝性漏失： 裂缝性灰岩和砂岩地层，漏失速率10-100m3.h-1，钻井液液面迅速下降。 (3)溶洞性漏失： 溶洞性灰岩地层，漏失速率100m3.h-1，钻井液只进不出。 第十节 钻井液中的漏失与地层的堵漏 25 第六节 钻井液中的固相及其含量的控制 选择性絮凝作用 全絮凝作用 膨润土（负电） 钻屑（不带电或少量负电） 吸附 吸附 吸附 不吸附 PAM HPAM 第六节 钻井液中的固相及其含量的控制 3、絮凝机理：