鑽井液

鑽井液

鑽井液(drilling fluid) 鑽井液是鑽探過程中,孔內使用的循環沖洗介質。鑽井液是鑽井的血液,又稱鑽孔沖洗液。鑽井液按組成成分可分為清水、泥漿、無粘土相衝洗液、乳狀液、泡沫和壓縮空氣等。清水是使用最早的鑽井液,無需處理,使用方便,適用於完整岩層和水源充足的地區。泥漿是廣泛使用的鑽井液,主要適用於鬆散、裂隙發育、易坍塌掉塊、遇水膨脹剝落等孔壁不穩定岩層。

組成類型

鑽井液類型

依據基液和主要處理劑的不同,鑽井液可以分為以下幾類:

(1)氣體配製成的:空氣、氮氣鑽井液;

(2)水配製成的:充氣--泡沫鑽井液、硬膠黏土鑽井液、聚合物鑽井液;

(3)非水配製成的:油基或合成基鑽井液、全油基鑽井液和逆乳化鑽井液。

鑽井液由分散介質、分散相和添加劑組成。

鑽井液按分散介質(連續相)可分為水基鑽井液、油基鑽井液、氣體型鑽井流體等。

鑽井液主要由液相、固相和化學處理劑組成。液相可以是水(淡水、鹽水)、油(原油、柴油)或乳狀液(混油乳化液和反相乳化液)。固相包括有用固相(膨潤土、加重材料)和無用固相(岩石)。化學處理劑包括無機、有機及高分子化合物。

水基鑽井液

現場鑽井液分析儀器箱現場鑽井液分析儀器箱

水基鑽井液是一種以水為分散介質,以粘土(膨潤土)、加重劑及各種化學處理劑為分散相的溶膠懸浮體混合體系。其主要組成是水、粘土、加重劑和各種化學處理劑

等。水基鑽井液基本經歷了五個階段,即天然鑽井液(1904-1921年)、細分散鑽井液(1921-1946年)、粗分散鑽井液(1946-1973年)、不分散低固相鑽井液(1966年至今)、無固相鑽井液(1968年至今)、聚合物鑽井液(1978年至今)階段等。

水基鑽井液還可分為:

(1)淡水鑽井液。氯化鈉含量低於10mg/m^3,鈣離子含量低於0.12mg/m^3。

(2)鹽水鑽井液(包括海水及鹹水鑽井液)。氯化鈉含量高於10mg/m^3。

(3)鈣處理鑽井液。鈣離子含量低於0.12mg/m^3。

(4)飽和鹽水鑽井液。含有一種或多種可溶性鹽的飽和溶液。

(5)混合乳化(水包油)鑽井液。含有3%-40%乳化油類的水基鑽井液

(6)不分散低固相聚合物鑽井液。固相含量低於4%,含有適量聚合物。

(7)鉀基鑽井液。氯化鉀含量高於3%。1978年以來開始在我國鑽井現場使用。

(8)聚合物鑽井液。它是以聚合物為主體,配以降粘劑,降濾失劑、防塌劑和潤滑劑等多種化學處理劑所組成的鑽井液。它是20世紀80年代發展起來的一種新型鑽井液體系。包括陽離子聚合物鑽井液、兩性離子聚合物鑽井液、全陽離子聚合物鑽井液、深井聚合物鑽井液和正電膠鑽井液等。

油連續相鑽井液

油連續相鑽井液(習慣稱為油基鑽井液)是一種以油(主要是柴油或原油)為分散介質,以加重劑、各種化學處理劑及水等為分散相的溶膠懸浮混合體系。其主要組成是原油、柴油、加重劑、化學處理劑和水等。它基本經歷了原油鑽井液(1930年初)、油基鑽井液、油包水(反相乳化)鑽井液(1960年至今)等三個階段。

(1)原油鑽井液。主要成分是原油。

(2)油基鑽井液。以柴油(或原油)為連續相,以氧化瀝青為分散相,再配以加重劑和各種化學處理劑配製而成。

(3)油包水(反相乳化)鑽井液。一柴油(或原油)為連續相,以水為分散相呈小水滴分散在油中(水可占60%的體積),以有機膨潤土(親油鵬潤土)和氧化瀝青等穩定劑,再配以加重劑和各種化學處理劑等配製而成。1978年以來開始在我國鑽井現場使用。

氣體型鑽井流體

氣體鑽井液是以空氣或天然氣作為鑽井循環流體的鑽井液。

泡沫鑽井液是以泡沫作為鑽井循環流體的鑽井液。主要組成是液體、氣體及泡沫穩定劑等。

20世紀80年代我國標準化委員會鑽井液體系分委會把鑽井液分為:不分散地固相聚合物鑽井液、淡水鑽井液、鹽水鑽井液、飽和鹽水鑽井液、鈣處理鑽井液、鉀基鑽井液、油基鑽井液、氣體鑽井液等八大體系。

API(美國石油學會)及LADC(國際鑽井承包商協會)認可的鑽井液體系如下:

不分散鑽井液體系、分散性鑽井液體系、鈣處理鑽井液體系、聚合物鑽井液體系、低固相鑽井液體系、飽和鹽水鑽井液體系、修井完井鑽井液體系、油基鑽井液體系和空氣、霧、泡沫和氣體體系。

正確維護

越來越多的鑽井承包商正在換用大型鑽機並使用固控系統。固控系統不適用於高粘度鑽井液。高粘度鑽井液不像低粘度鑽井液那樣容易過篩,高粘度鑽井液能使鑽井液堵塞泥漿篩而造成漫篩。另外,對水力鏇流器(除砂器、除泥器等)的尺寸要求也增大了。

遇到這種情況怎么辦?倒劃眼時要泵入更多的泥漿,理由是較大的鑽機要使用較大的泥漿泵。倒劃眼要產生更多的固相,如果沒有大泵要使用低粘度泥漿。往泥漿體系中加水,稀釋作用可增加分離設備的效率。可添加任何一種稀釋劑來稀釋泥漿,用文丘里混合器和任何攪拌器來混合泥漿添加劑,這樣就可能保證泥漿穩定通過固控設備。

在使用某些聚合物添加劑時,如果使用固控設備,混合不當或在高濃度下能發生問題。PHPA聚合物可包被作用而堵塞網篩的孔眼,這到不是說不能使用這種添加劑,而是說要注意加入聚合物的方法,在固控設備前方不要加入任何種類的泥漿添加劑。

加入其他乾聚合物添加劑時,要用文丘里漏斗緩慢加入。

負面作用

鑽井液在使用過程中,對油氣層有一定程度的損害,主要表現在:

(1)固相顆粒及泥餅堵塞油氣通道;

(2)濾失液使地層中粘土膨脹而堵塞地層孔隙;

(3)鑽井液濾液中離子與地層離子作用產生沉澱堵塞通道;

(4)產生水鎖效應,增加油氣流動阻力。

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