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钻井液与固控系统.ppt

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钻井液与固控系统

化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 石油钻井机械与装备为油气钻井工程服务; 钻井工程为油气勘探开发服务; 钻井液技术为钻井工程服务 钻井工程为油气勘探开发服务,对所设计的探井或开发生产井: 打得成(消除、减少井下复杂与事故,保证钻井本身安全及公共安全,保证把井到到设计井深与层位) 打得快(提高机械钻速;消除、减少井下复杂与事故) 打得好(井身质量好;井眼轨迹合符要求;保护油气层) 打得省(成本合理) 核心:减少井下复杂与事故;提高机械钻速,这是一个系统工程,而钻井液技术是其关健之一 一.钻井液与固相控制 ㈠.钻井液及其功能 满足钻井工程需要,解决钻井中的难题,帮助钻井新技术实现,在钻井中循环应用的流体。 1.满足钻井工程的基本需要: 建立循环:清洗井底、带出钻屑,悬浮钻屑 对付地层流体(油、气、水) 冷却钻头 2.防止和解决钻井过程(包括使用泥浆本身)所产生的困难和复杂问题:井漏、井壁不稳定(缩径、井塌、井壁掉块……),伤害油层,压差卡钻;井筒压力控制……。 3.保证钻井技术的进步和促进钻井技术的发展  传递动力、能量,参与破岩:高压喷散钻井水力破岩,井下动力钻具;信号传输(MWD,LWD),解决大位井、分支井、特殊井的摩阻问题 ㈡.钻井液(泥浆)性能 1.钻井液密度   所钻井眼内压力控制:即泥浆柱压力P泥(由泥浆静密度+循环当量密度决定)、地层流体压力P地,井壁地层坍塌压力P塌,地层破裂压力P破(有时表现为为承压能力或漏失压力),之间保持一个合理的关系,是保证优质、快速、安全(减少井下复杂与事故)钻井的基础和关键。   钻井过程中不可避免产生的井下复杂情况,在本质上与它紧密相关,它与井下漏、喷、塌、卡直接相关,与钻速密切相关,与泥浆流变性、造壁性、抑制性……等主要性能密切相关。因此合理的泥浆密度是现代钻井技术的首要问题,也是至今国内外都没有完全解决,又急待解决的重大技术难题。 钻井液密度:一般1.00—2.50(已过关) 低压欠平衡钻井:0—1.00(基本过关) 超高压(国内)钻井:2.50—3.00(难点) 这是泥浆工艺技术之一,主要困难是受泥浆流变性及加重剂密度所限制。 2.钻井液流变性   为起到携带钻屑,悬浮钻屑,悬浮重晶石,有效传递动压和水马力,(减少沿程压降)的作用,及减小或消除其副面作用,钻井液必须要有合符要求的流变性: ⑴适合于泥浆的流变性:常用的(本构方程) 宾汉流型: 幂律流型: 卡森流型: 不同泥浆适用于不同的本构关系,而幂律最常用,宾汉次之。 ⑵泥浆必须的流变性及表征参数 表观粘度:漏斗粘度: 流变参数:塑性粘度、动切应力、流型指数、稠度系数、极限粘度… 静切应力:(悬浮能力) 触变性 剪切稀释性: …… ⑶它必然是非牛顿流体和结构性流体   流变性与温度,压力和泥浆矿化度(含盐)有密切关系,必须专题研究。 3.钻井液的造壁性 ⑴失水造壁性的概念(失水、泥饼)  当钻井液与井壁岩石接触时,在压差作用下钻井液将进入井壁地层,岩石孔隙、裂缝尺寸大于泥浆中各种粒子,则泥浆进入地层(漏失);若岩石孔隙裂缝尺寸小于泥浆中大部分固相粒子,则泥浆向地层发生滤失。在滤失过程中泥浆固相在地层井壁表面发生过滤,其固相粒子沉积其上形成滤饼(泥饼),过滤过去的液相称为失水(滤失量)。这个滤失过程是一客观存在,它对井壁稳定,油层保护、防止压差卡钻……有直接关系,必须严加控制(低失水,好泥饼),因此就产生了泥浆的“失水造壁性”这个特殊的重要性能。 4、抑制性   这是关系到井壁稳定,油层损害与保护,泥浆自身性能及其稳定的重要性质;   抑制性是指泥浆本身对粘土水化、膨胀、分散作用的抑制性。   如何尽可能提高抑制性一直是泥浆技术的重点和难点,至今并未完全达到所希望的水平。 使用油基泥浆的初衷也是基于这一考虑。 5.封堵性(封堵能力): 这是关系到井壁稳定,油层损害与保护,提高地层承压能力的重要性质; 封堵性能是指泥浆(通过其某些组分)借助物理、化学…等作用对井壁地层的微裂缝,孔隙喉道进行填充、封堵的能力。 如何尽可能提高泥浆封堵能力目前是泥浆技术发展的重点和难点,至今并未完全达到所希望的水平。 6.润滑性: 泥并润滑性、极压润滑性…,深井、高密度泥浆;水平井、大位移井、分支井必须要的特性 7、其它: PH、含砂量…… 随钻井技术的发展而不断变化 ㈢.钻井液类型

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