空气雾化钻井液功能和其作用机理研究.pdf

维普资讯 6 艟4 鲢2Jm 1997拒6 气雾化钻井液功能及其作用机理研究 一 h t ： 7 … … 一 … … … … 出 雾 … 屑 前 主题淘空气雾化钻井雾化液机理 让孝毋 ． 囊 严格地说，石油钻井流体分为两大类，一类是 “不可压缩”的钻井流体，印常规水 基 油基钻井液：另一类称之为 可压缩”的钻井流体．目前国内外所采用的低密度 “可 压缩”钻井流体包括千空气 空气，雾化液、空气，泡沫、氯气、氯气，雾化液、氯气，泡沫 天然气、天然气／雾化液、天然气／泡沫、原油／氮气、地层产出水，氯气和充气泥浆等．空气 雾化钻井技术是最常用的低压钻井技术之一．该技术在干空气钻井过程中，地层一旦出液 (油、水、油水混合液)，通常表现为空气排量不足、溢入井眼的地层液体处理困难和井 下不正常．当井眼无法干燥时，就有必要转化成空气雾化钻井，它是在大排量的空气 (空 气排量比干空气钻井时高出约20％一40％)中连续泵入一定量雾化液做为钻井循环介质的 钻井技术．该技术主要是利用雾化液中的表面活性剂特有的降低表面张力、乳化分敌、起 泡、润湿等效应，化学清除溢入井眼中的地层液体，增强空气流举升、携带钻屑的能力． 达到井眼净化的目的． 由于空气雾化钻井井下条件的复杂性，雾化液采用单一表面活性剂难以满足多种要 求，所以，目前采用的雾化液配方主要是由表面活性剂 (以下简称活性剂) 高聚物、井 壁稳定剂及其它处理剂 (防腐剂，示踪剂)组成的水溶液混合物 通过对空气雾化钻井雾 化液所需的处理剂作用机理的综合试验研究和现场试验证明雾化液主要具备以下功能： ①充分乳化地层产出液，促使并保持环空流态呈雾状稳态流： @化学分散 分离油水滴和 “钻屑团”，增强空气流的举升能力： @抑制井成膜保护井壁，减小空气流冲蚀： ∞改善雾化液润滑性，降低井壁摩阻： @饱和空气流有利于携水和防止 “井下着火”． 另外，雾化液加入防腐剂、示踪剂，能够有效地预防钻具腐蚀，检测地层出液量等． 总之，我们对雾化液的系统研究，对完善空气雾化钻井理论，确保空气雾化钻井井下 维普资讯 李爱军等：空气雾化钻井液功能及萁作用机理研究 7 安全，拓展 “可压缩”钻井流体中的雾化液 “性、剂、方”等都具有紧迫的现实意义 空气雾化钻井雾化液机理 理论研究、现场实验分析表明：在空气雾化钻井过程中，井眼环空上返的空气／雾化液 流是一种多相热力学不稳定体系。井眼环空流态主要存在环雾流、雾状流 (气体为连续 相，液体为分散相)．在特殊因素条件下，有时也会出现少见的段塞泡沫流 (泡抹是气体 为分散相，液体为连续相)．该工艺要求雾化液在段塞泡沫流下能形成优质的稳定泡沫， 有效地悬浮携带水、油和钻屑 在环雾流下可增强气相的卷席作用，促使流型转向雾状 流；在雾状流下促使油、水和遇油水形成的 “钻屑团”充分分散，提高气流的举升能力。 1 ． 充分乳化地层产出液，促使并保持环空星雾化稳态液 在环空气液比依次增大的情况下，气、液、周相流动会呈现出段塞流、过渡流和环雾 流3种流型，其流型转变可通过提高空气排量或者消除引起回压的因素来实现．经实验观 察发现，随着气液比增大，使得气液两相为分散相的段塞流气泡变形拉长，气泡头部会突 破液体段塞，将液体推至井壁，而气相会在环空中形成气体心子，逐步过渡到环雾流，气 液相都变成连续相。据Willisli~究指出，环雾流的气体心子高速流动会对贴附井壁的环形液 膜产生剧烈的卷席作用，这种卷席作用由临界韦伯系致( )控制．