《无固相完井液的研究》-毕业论文.doc

精品 精品 无固相完井液的研究 1 选题背景 1.1 课题来源 生产实际 1.2 无固相完井液研究的目的和意义 1.2.1现代钻井完井工程对钻井完井液的要求 从钻井速度与钻井液性能指标的关系图1中可以归纳出现代钻井完井工程对钻井完井液的要求如下[1]： 钻井速度与钻井液性能指标关系 钻井速度与钻井液性能指标关系 钻井液性能 钻井速度增加 失水量 粘度 密度 固相含量 图1 钻井速度与钻井液性能指标关系 （1）钻井液和完井液中固相含量要少，特别粘土含量要少，以减少重复破碎； （2）钻井液完井液应与岩石间具有尽量小的粘度和界面张力，以提高井底的清洗能力和对岩石的冲击力； （3）钻井液在保证孔壁稳定的情况卜应尽可能放大失水量，特别是初失水要大，以减少孔底的岩粉垫； （4）钻井液完井液的组分要尽量少，并且因添加某一钻井液处理剂以调节钻井液完井液某一性能时，其它性能尽量保持不变化； （5）钻井液完井液应有一定的润滑性； （6）钻井液完井液的性能在高温作用下起的变化要小； （7）钻井液对完井液被钻岩石的井壁应是化学中性的，既不引起岩层的分散和膨胀；钻井液完井液应不损害生产层，不污染环境。 可以看到第一点要求就是要控制固相的含量，固相含量要尽可能少。在现代钻井作业中，固相的控制是一个十分重要的环节。这是因为钻井完井液中的固相会带来许多不利影响[2]，包括使钻速降低，钻头进尺减小，钻井设备磨损加剧，泥浆比重、粘度升高，泥饼加厚，钻井液费用增加，伤害油气层等，无固相钻井完井液正是为了避免和减小这种不利影响而发展起来的。 1.2.2 无固相完井液体系的主要技术特征[3] 无固相完井液，也称无粘土完井液，是为了适应现代钻井完井技术发展的要求，在低固相完井液的基础上形成的。该体系的原始组成部分包含粘土，加入高分子聚合物和相应的化学处理剂，就制成了满足一定钻井和完井性能要求的完井液。与清水相比，它含有较大数量的有机高聚物，与不同的无机盐复配，可有效的抑制地层和岩屑膨胀，具有较好的携带和悬浮岩粉的能力，且能在井壁上形成薄的吸附膜，具有一定的护壁防塌能力，有较好的润滑及减阻作用。与含有粘土的完井液相比，密度较低，粘度流动性调节范围大，能够适应不同地层的需要。 影响无固相钻井液体系主要性能的因素是加入的高聚物和无机盐。用作提粘的高聚物溶液可以是： （1）部分水解聚丙烯酰胺溶液及其交联液； （2）天然植物胶溶液； （3）XC-生物聚合物溶液； （4）硅酸盐溶液； （5）表面活性剂。 所用的聚合物不同，其性能如流变性、降滤失水、抗盐、抗钙、抗温及吸附成膜能力等也各有差异，使用时可以根据要求来选择。但由于高聚物的共性，无固相钻井液都有如下的特点： （1）粘度和流变性可调范围大，可适应不同地层的需要； （2）体系无固相，对机械和钻具的磨损小，在钻杆内不易结泥皮，有利于金刚石小口径钻进和绳索取芯技术的要求； （3）有较好的紊流减阻和润滑性能，可降低输送压力； （4）含有较大数量的有机高聚物，与不同的无机盐配合，可有效地抑制地层和岩屑的膨胀和分散。 1.2.3 基本组分和作用[1] 无固相钻井完井液是由无机盐和不同种类的高聚物组合而成的，具有一定的流变特性和滤失特性的钻井完井液。其中无机盐起的作用是： （1）与有机聚合物进行适度的交联，以提高溶液的结构粘度，并可降低溶液的失水量； （2）调节溶液的pH值； （3）调节溶液的矿化度，以平衡地层的化学活度，抑制地层的膨胀分散或破碎坍塌。 有机聚合物起的作用： （1）增粘作用：高聚物溶液的特性黏度[η]与高聚物分子量M之间一般呈 [η]=KMα （1） 的关系（K，α是一定温度下某种聚合物的常数）。高聚物的分子量越大，则溶液的粘度越高； （2）降滤失作用：高聚物通过与无机盐的适度交联可降低溶液的滤失量； （3）防塌作用：高聚物与无机盐一起，通过多点吸附架桥，化学活度平衡等机理在井壁上成膜，对井壁起抑制防塌作用； （4）润滑作用：高聚物都有一定的润滑及减阻作用，为提高溶液的润滑性，可辅助加入表面活性剂。 由此可见，无固相钻井完井液一方面密度小，粘度低，有利于提高钻速，另一方面又具有成膜护壁作用，是一种新型钻井完井完井液。 1.2.4研究的目的和意义 石油钻探的目的是为了发现油气层和正确评价油气藏，以及最大限度地开发油气层。完井工程作为石油钻探中重要的一环，直接决定着油气层开发的成败。完井液作为完井作业过程中的血液，在油气田勘探开发和钻采工业中起着至关重要的作用。对完井液的研究也一直在进行，伴随着对油气层保护的日益重视及勘探成本的不断增加，完井液的研究和应用更是得到了长足发展。 为了避免钻井完井液中的固相损害，发展出了无固相完井液，由于不含固相， 无固相钻完井液