深水钻井液
海洋深水钻井常用钻井液体系浅析
滤失剂等组成。主要由页岩抑制剂 、包被剂 、防聚结剂和降滤失剂等组成 。页岩抑制剂是一种胺基多官
能 分子 ,完 全溶 于水并且 低 毒 。页 岩抑 制剂 独特 的分子结 构使其 分 子能很好 地 镶嵌在 粘土层 问 ,使粘土
[ 收稿日期]20 — 1 2 09 1 — 9 [ 作者简介]罗俊丰 (97 ) 16 一 ,男 ,18 年大学毕业 ,高级工程师 , 士生,现主要从事深水钻井 的设计与作业方面的研 究工作。 99 硕
哥湾和南中国海的深水 区进行了应用 ,取得了较好的效果 。墨西哥湾 LodRd e 田中一 口井使用该 l i 油 y g
深水水基钻井液体系
一
般来说 ,只要能够抑制水合物形成和减少粘土带来 的问题 ,就可以使用深水水基钻井液体系,该
体系包括高盐/ 聚合物 、胺基聚合物等体系。 1 1 高盐/ . 聚合 物钻 井液体 系 高盐/ 聚合物钻 井液体 系是 一套应 用 了几 十年 的体 系 ,其 常 用处 理 剂有 Na 1 C 、KC 、P A ( 分 I HP 部
很 大程度上 减慢 钻速 ,增加 钻井 时间 ,从 而加 大 了钻 井成本 。该 体 系在 p 值为 中性时 抑制 岩 屑效果 最 H 好 ,盐度可 以达 到饱 和 ,在 高盐环境 下使 用效果 更好 ,因而适用 于活性 页岩 地层 。 12 胺 基聚 合物钻 井液体 系 . 该体 系是 近年来 为适应 更加严 格 的环保 要求 而开发 的 ,主要 由页岩 抑制剂 、包 被剂 、防 聚结 剂 和降
势 ,防止 水化 颗粒 聚 沉 ,阻止 钻 头泥包 ,还 可通过 降 低摩 擦 系数来 增强 钻 井液 润 滑性 ,降 低钻柱 的摩 阻 和扭 矩 。该钻 井液 体 系具 有许 多优 良性 能 ,如 抑制 性 强 、提高 机械 钻速 、减少 钻 头泥包 、减少扭 矩 和摩 阻 、减少储 层 伤 害 ,同时 ,还具 有 保护 环境 和 配浆 成本 较低 的特点 [ 。胺基 聚合 物钻 井液 体 系 已在 墨西 】 ]
海洋深水钻井钻井液
CATALOGUE目录•引言•钻井液概述•海洋深水钻井特点•钻井液在海洋深水钻井中的应用•海洋深水钻井钻井液面临的挑战与解决方案•结论与展望背景介绍研究目的和意义提高深水钻井液的稳定性和适应性为深水油气田的开发提供技术支持和保障研究深水钻井液的组成、性能及作用机理钻井液是一种流体,用于在钻井过程中润滑和携带岩屑。
它通常由水、化学剂和其他添加剂组成,用于维持井眼稳定、保护井壁和减少摩擦。
钻井液的定义水聚合物膨润土表面活性剂碱加重剂钻井液的组成钻井液的作用减少摩擦和热量生成。
润滑和冷却钻头携带岩屑维持井眼稳定保护储层将钻头切割下来的岩屑带出井眼。
保持井壁稳定,防止井塌、缩径等问题。
避免对储层造成损害,保护油气资源。
海洋深水钻井的难点深水环境复杂由于深水环境的特殊条件,需要使用高精度、高耐压、高效率的钻井设备,以满足钻井作业的需求。
设备要求高技术难度大海洋深水钻井的技术要求030201海洋深水钻井的特殊环境因素润滑性为了减少钻头和井壁之间的摩擦,应选择具有良好润滑性的钻井液。
稳定性选择具有高度稳定性的钻井液,以减少在深水压力下破裂的风险。
抗腐蚀性深海水域具有高腐蚀性,因此需要选择具有抗腐蚀性能的钻井液。
钻井液的选择钻井液的使用方法钻井液的效果评估润滑性评估抗腐蚀性评估稳定性评估面临的挑战深水环境高压实低温高成本解决方案选择合适的添加剂优化钻井液配方加强成本控制采取保温措施采取保温措施,如使用保温筒等,防止钻井液在低温下结冰。
研究结论未来随着海洋油气勘探开发向深海和极地等复杂环境发展,深水钻井液的研究将更加重要。
研究展望针对深海复杂的地质条件和工程环境,需要进一步研究和开发新型的钻井液体系和添加剂,提高深水钻井的效率和安全性。
随着环保要求的提高,未来深水钻井液的研究将更加注重环保和可持续性,需要开发更加环保和可持续的钻井液体系和添加剂。
未来还需要加强深水钻井液的现场应用和技术服务,以提高深水油气勘探开发的效率和安全性。
琼东南深水钻井液体系研究
琼东南深水钻井液体系研究近年来,深水钻井在石油行业中得以快速发展。
随着钻井深度的增加,钻井过程中液体系统的稳定性、流变性能和环保性要求也越来越高。
琼东南海域又是我国重要的深水油气勘探区,钻井液体系的研究显得尤为重要。
本论文通过文献调研,探讨了琼东南深水钻井液体系的研究现状和存在的问题,以此为基础,提出了一种改进的钻井液体系。
首先,本文对琼东南深水钻井液体系的特点进行了分析。
该区域水深较大,温度和压力较高,同时存在着高盐度、高硬度等水质复杂性问题。
因此,在设计钻井液体系时需要考虑液体系统的稳定性、流变性能和环保性。
其次,本文分析了目前常用的钻井液体系。
钻井液大致可以分为油基液、水基液和合成基液三种。
每种液体系统都有其优点和缺点。
其中,油基液的稳定性和高温高压性能优秀,但存在环保问题;水基液环保性好,但与岩石相容性差,低温低压下易形成水包;合成基液综合性能相对优秀,但高成本。
接着,本文提出了一种改进的钻井液体系。
该系统采用混合酸化剂和氧化剂的配合模式,增强了液体系统的稳定性。
同时,采用低毒、环保型锂基液作为基础液,提高了环保性。
此外,为了更好地适应琼东南海域的特点,加入了钾镁离子配合剂,有效降低了水的硬度,提高了水质。
最后,采用适量的聚合物加剂和润滑剂,增强了液体系统的流变性能。
最后,通过实验验证,本文所提出的改进型钻井液体系在琼东南海域的钻井应用中取得了良好的效果。
钻井液体系稳定性好、环保性能强,且与岩石相容性高,能够满足钻井深度和硬度大、温度压力高的特殊要求。
因此,本文的研究具有较高的实际应用价值。
总之,本论文研究了琼东南深水钻井液体系的优化方法,提出了一种改进的钻井液体系,实验结果表明本文提出的液体系统稳定性强、环保性能优越,适用于琼东南海域的深水钻井。
同时,该研究为其他海域的深水钻井液体系的研究提供了参考和借鉴。
本文所提出的改进型钻井液体系还具有一定的经济优势。
在设计过程中,我们将成本控制在了合理范围内。
一种深水水基钻井液关键外加剂的优选评价
一种深水水基钻井液关键外加剂的优选评价一种深水水基钻井液关键外加剂的优选评价随着越来越多的油气资源向深海领域开发,水下钻井已成为现代石油工业的发展方向。
在深海钻井中,钻井液是钻井作业的重要组成部分,它的性能直接影响到钻井作业的效率和安全。
目前,国内外在研发深水建井液方面已实现了较大的进展,各种具有优良性能的水基钻井液加剂被陆续研发出来。
本论文通过对一种新型深水水基钻井液关键外加剂的试验评价及优化筛选,为深水水基钻井液的研制提供借鉴和参考。
1. 实验方案1.1 试验目的本次试验的目的是优选一种适用于深水水基钻井液的关键外加剂,以提高钻井液的性能、降低钻井成本,并创造更安全的作业环境。
1.2 试验方法试验选用的样品为目前市场流行的水基钻井液成分:碳酸钠、硼酸、枸橼酸及降黏剂等,并加入待测关键外加剂。
试验将主要从以下几个方面进行评估:(1)粘度测试:用一台NDJ-9S旋转粘度计对不同样品的粘度进行测试;(2)降黏功效参考指标:降黏剂添加量越小,钻井液的流变性越良好,说明其破胶分散效果越好;(3)抗污染能力测试:样品在不同含水量的情况下抗污染能力的变化;(4)抗高温效果测试:常规温度下和150℃时样品的性能变化测试;1.3 试验结果(1)粘度测试结果表明,待测样品的粘度呈现出逐渐升高的趋势,其中添加外加剂后的提高速度较快;(2)降黏效果:在添加外加剂前,钻井液的降粘剂59kg/m3,可以使得钻井液粘度降低大约50%,而添加外加剂后,所需的降粘剂量可以降低至40kg/m3,表明试验中待测外加剂的破胶分散功效优异;(3)抗污染能力测试结果表明:添加外加剂后,样品在不同含水量的情况下,其表现都比添加前要好;(4)抗高温效果测试结果表明:添加外加剂后,样品的性能受高温的影响要小于添加前的样品。
2. 优选评价本次试验中优选的关键外加剂的评价主要从以下三个方面进行:2.1 良好的降黏分散效果通过试验结果可以看出,待测外加剂的破胶分散效果优异,在添加该外加剂后,可以大幅度降低钻井液所需的降黏剂用量,从而降低钻井成本。
中国第一口超千米深水钻井液技术
岩抑制性 。 这三个井段 的技术要点是:良好的流变性、超强抑制造浆、井壁稳定、防止井漏和防止天
然气水合物。以下是三个井段典型泥浆性能:
M D 2 9 m , F 33 V 6 ” , 0 MW 11 s , F .7 g LOW L NE T P RA I I M E TlI J 2 * , P 0( 2 V 2 , YP 6
4现场钻井液工艺及应用 情况
41 一 开 .
3” 6套管通过海水采用 Jtn 的方式到 17m,钻屑返到海底。利用 R V密切注视海底 ,套管 ei tg 56 O
到位后,用 2 方稠搬土浆清扫,浸泡 l ̄2 。 4 h h 如果在 +3 米处遇到鹅卵石 ,就应该及时用搬土浆清 0
扫。
2 工程及地质简况
21工程简 况 .
L —- 井钻进到井深 34 m提前完钻,钻井周期为 4 d( W311 83 9 期间有一次躲避 “ 珍珠 ”台风行动 ) 。 泥浆密度和井身结构分别示于图 l 与图 2( 裸眼完钻 ,不含完钻后测钻部分 ) 。
姜
密P2p  ̄/ g p
图 l 泥浆密度 D随深度 的变化曲线
3 钻井液难点和 钻井液配 方选择
众所周知 ,深水钻井液除了一般近海钻井液遇到的诸如地层、地质等带来的难题 以外 ,还要克
服 深水 低温 ,保 证 流 变性 、对 付 浅层 水流 ,及 时准 确 的压井 、低 的地 层 破裂 压力 梯度 ,防止 井 漏 、
防 止形 成天 然气 水 合物 堵塞 管 线 或者 天然 气水 合物 气 化 后带 来 的体积 膨胀 等棘 手 问题 。因此深 水 钻
浅水流,就应该用 D D配置相应比重的搬土浆泵入井 内;如果碰到断层,就应该适时的多泵入搬土 K
深水钻井液技术现状与发展趋势
深水钻井液技术现状与发展趋势文/邱正松赵欣,中国石油大学引言深水已成为国际油气勘探开发的重点区域。
深水钻井液技术作为深水油气开发的关键技术之一,需解决深水复杂地层井壁失稳、低温流变性调控、天然气水合物的生成等技术问题。
由于深水钻井液技术难度大,风险高,目前主要由国外技术服务公司垄断。
中国深水钻井液技术尚处于起步阶段,与国外先进水平存在很大差距。
笔者对深水钻井液面临的技术问题及对策进行全面分析,总结深水钻井液体系研究与应用进展以及中国深水钻井液技术研究现状,并对深水钻井液技术的发展趋势进行了展望,以期把握先进深水钻井液技术动向,对中国深水钻井液技术的发展起到一定的参考与借鉴作用。
1 深水钻井液面临的主要技术问题及对策与陆地和浅水相比,深水钻井液面临着许多特殊的技术问题,包括深水地质条件的复杂性、钻井液低温流变性调控、天然气水合物的生成、井眼清洗问题及环保问题。
1.1 深水地质条件的复杂性1.1.1 海底疏松地层井壁失稳与井漏问题由于深水沉积过程中部分上覆岩层由海水代替,造成地层欠压实,孔隙压力大,胶结性差,海底泥页岩易膨胀、分散。
欠压实作用下地层破裂压力低,导致钻井液的安全密度窗口变窄,易出现井漏等问题。
海底浅部地层通常存在数百米厚的硅质软泥,含水量为50%~70%,其物理性质类似于牙膏,剪切强度低,地层承载力差,易引发井壁失稳。
1.1.2 天然气水合物地层分解问题由于天然气水合物可稳定存在于深水高压低温环境中,钻井过程中不可避免地钻遇赋存天然气水合物地层。
由于钻具的机械扰动以及钻井液的侵入和传热作用等因素,井壁周围地层压力和温度的变化导致地层中的水合物分解,地层强度降低,引发井壁坍塌。
此外,水合物分解释放大量气体和少量的水,增加了井壁地层的含水量和地层孔隙压力,引发井壁失稳;而大量的气体进入井筒易引起井涌或井控问题。
1.1.3 深水厚盐岩层井壁失稳问题在墨西哥湾、巴西海域和西非海域等地普遍存在着大面积的盐岩层,厚度可达6000 m 以上,且伴有难以预测的高压夹层及盐下沥青地层。
HEM深水聚胺钻井液体系的研究与应用
HEM深水聚胺钻井液体系的研究与应用HEM深水聚胺钻井液体系的研究与应用摘要:深水钻井环境中,聚合物钻井液因其优越的性能而备受欢迎,其中,聚胺是一种十分常见的成分。
本文介绍了一种以HEM为基础的深水聚胺钻井液体系,比较了不同体系的性能表现,并对HEM体系的应用进行了实验验证。
关键词:深水钻井,聚合物钻井液,聚胺,HEM,性能表现,实验验证一、引言随着石油资源的不断减少,勘探深海油气储层成为了石油行业关注的焦点之一。
深海钻井面临的环境条件十分恶劣,海底水压强大、温度低、盐度高,而采用传统的水泥浆、黏土浆等钻井液技术存在很多问题。
因此,在深水钻井中,聚合物钻井液被广泛应用,其优越的性能在深水钻井中得到了充分的发挥。
聚胺是一种常见的聚合物钻井液成分,可以提高钻井液的黏度、减少滤失等问题。
但传统聚胺容易在高温高盐的条件下失效,影响钻井工作进展。
本文将介绍一种以HEM为基础的深水聚胺钻井液体系,并比较了不同聚合物钻井液的性能表现,验证了HEM体系的应用效果。
二、HEM深水聚胺钻井液体系的组成HEM聚合物为胺酰氧乙酸乙酯与1,6-二氯己烷的共聚物。
在聚胺的基础上,添加HEM、磺化胶及其他助剂,形成了HEM 深水聚胺钻井液体系。
该液体系统的组成如下:(1)基体液:水、无机盐等。
(2)主要聚合物:聚胺、HEM。
(3)其他助剂:磺化胶、缓蚀剂、钙离子控制剂等。
三、比较HEM经典聚胺体系的性能差异1.氧化稳定性在高温高盐的深海环境中,聚合物容易受到氧化而失效,因此该体系的氧化稳定性成为了一个很重要的指标。
经测试,HEM体系聚胺的氧化稳定性相比较经典聚胺有所提升。
2.胶体稳定性在深水钻井中,钻井液必须保持稳定,以免引起漏失等问题。
经测试,HEM体系聚胺可以更好地保持钻井液的胶体稳定性。
3.抗盐性由于深水钻井液需要循环使用,因此对其抗盐性的要求十分高。
经测试,HEM体系聚胺在高盐条件下仍然能够很好地发挥其性能。
四、实验验证HEM深水聚胺钻井液体系的应用本文采用实验法对HEM深水聚胺钻井液的应用效果进行了验证。
深水水基钻井液的配方优选与性能评价
深水水基钻井液的配方优选与性能评价深水水基钻井液的配方优选与性能评价随着石油工业的发展,越来越多的石油公司开始在深水地区进行勘探和开发工作。
深水区域地质条件复杂,环境恶劣,因此需要一种稳定性好、环保型的水基钻井液。
本文将探讨深水水基钻井液的配方优选与性能评价。
深水钻井液的主要组成成分是基础液体、弱碱液、黏土和助剂。
基础液体可以选择以天然水或加工水为主要成分,弱碱液可选用碳酸钠、碳酸氢钠和磷酸盐等。
黏土主要包括膨润土、高岭土和伊利石等。
助剂包括凝聚剂、排泥剂、抗菌剂、泡沫剂等。
深水钻井液的制备需要根据不同的环境、油层地质条件等因素,进行精细化的配方优选。
深水水基钻井液的配方优选应优先考虑液体稳定性,随后是钻井效率和环保性能。
钻探深水储层时,井深和井径增大,井液体积增大,因此液体稳定性是评价水基钻井液配方优选的重要因素。
同时,液体中的粘度对液体稳定性也有很大影响。
因此,在选择黏土类型和浓度时,应注意不要过度增加粘度,影响液体稳定性。
钻井液的环保性主要表现在以下四个方面:对地层的污染性、对水体的污染性、对鱼类等水生物的危害性和对环境的影响。
因此,要选用环保型的助剂,并适当减少有害物质的使用。
此外,应根据塑性指标和化学组成适当选择基础液体和弱碱液以提高环保性能。
钻井液的性能评价主要包括物理性能、化学性能和机械性能。
深水水基钻井液在高温、高压下能够保持稳定,流动性要好,粘度适中,有效的抑制井壁、封堵小裂隙,减少漏失和井壁塌陷的发生。
同时,钻井液的化学成分应与钻井井壁和钻井作业涂料相适应,以避免与下洞剂和作业涂料发生不良反应。
综上所述,深水水基钻井液的配方优选与性能评价需要考虑到多方面的因素。
由于地质条件的不同,钻井液的组成也需要进行差异化调整以适应不同的井下环境。
除了配方优选和性能评价,深水水基钻井液的钻井工艺也是至关重要的一部分。
深水区域的环境条件复杂,对钻井液的性能和使用要求较高。
因此,在钻井过程中要密切关注钻井液的性能变化,根据实际情况及时调整配方。
深水钻井液关键技术研究
深水钻井液关键技术研究邱正松;徐加放;赵欣;盛杰;江琳;黄维安【摘要】分析了深水钻井液面临的技术难题,认为深水钻井所面临的主要问题有深水低温问题、深水浅层含气砂岩所引起的气体水合物生成问题、海底泥岩稳定性问题及钻井液用量大、井眼清洗困难等问题.根据深水钻井中出现的问题和面临的困难,指出了深水钻井液应具有良好的低温流变性、悬浮携岩能力、页岩穗定性、环保性能及综合成本低等特点.调研了国外常用的深水钻井液体系,研制了深水钻井液水合物抑制性评价试验装置,探讨了深水钻井液中水合物的形成规律及机理,优选了深水钻井液用水合物抑制剂及其配方.在优选深水钻井液用处理剂的基础上,得出了深水钻井液的最终配方,并进行了全面的性能评价.最后,根据我国深水钻井液技术研究的现状,提出了下一步的研究重点.%The technical problems of deepwater drilling fluid were analyzed based on the research on “key technology in deep water drilling and completion”,a National High Technology Research and Development Program of China. The main problems are believed to be low temperature rheology control, the hydrate formation from natural gas in shallow sand formation, the shale stability of sea bed, the large consumption of drilling fluid and the difficulty in borehole cleaning. The performance and characteristic of deepwater drilling fluids are described. The research on deepwater drilling fluids abroad was investigated.An experimental equipment to evaluate deepwater drilling fluid hydrate inhibition was developed. The development and mechanism of hydrate formation in deepwater drilling fluid was discussed. Deepwater drilling fluids hydrate inhibitors was optimized. The formula for deepwaterdrilling fluid was obtained and its performance was evaluated comprehensively. According to the study of deepwater drilling fluid technology status, research priorities for next step was suggested.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2011(039)002【总页数】8页(P27-34)【关键词】深水钻井;钻井液;钻井液流变性;天然气水合物;抑制剂【作者】邱正松;徐加放;赵欣;盛杰;江琳;黄维安【作者单位】中国石油大学(华东)石油工程学院,山东,青岛,266555;中国石油大学(华东)石油工程学院,山东,青岛,266555;中国石油大学(华东)石油工程学院,山东,青岛,266555;中国石油大学(华东)石油工程学院,山东,青岛,266555;中国石油大学(华东)石油工程学院,山东,青岛,266555;中国石油大学(华东)石油工程学院,山东,青岛,266555【正文语种】中文【中图分类】TE254+.11 深水钻井液面临的问题及深水钻井适用的钻井液体系1.1 深水钻井液存在的问题实践表明,与浅水海域钻井相比,深水钻井中钻井液所面临的主要问题有以下几个方面[1-8]:1)深水低温问题。
深水作业中钻井液在低温高压条件下的流变性
深水作业中钻井液在低温高压条件下的流变性近年来,深水油气勘探和开发已经成为石油工业中的一个重要领域。
深水作业中,钻井液广泛应用于井眼稳定、泥浆冷却、清洁井眼、支撑井壁等方面。
因此,钻井液的性能对于深水作业的成功至关重要。
在低温高压条件下,钻井液的流变性变得尤为关键。
低温高压条件下的流变性是指钻井液在高压力和低温环境下的流动和变形特性。
在这种条件下进行钻井,向下打穿巨大厚度的盐层和砂层,超高压和低温会对钻井液的性能带来极大的挑战,导致钻井过程中的泥浆损失和钻头失效等难题。
因此,了解和优化钻井液在这样的条件下的流变性是极其必要的。
首先,深水环境下的钻井液的黏度会显著增加。
这是因为,在高压下,分子之间的相互作用增强,导致黏度增加。
此外,在较低温度下,基础油和附加剂中的化学成分的流动性会降低,这也会导致钻井液的黏度增加。
高黏度的钻井液会使钻头的转速降低,并可能导致井壁不稳定,进而导致钻柱的顶卡和流体质量损失。
其次,需要在低温高压条件下选择对钻井液流变性能影响小的物质。
纳米材料因其独特的表面效应和尺寸效应,可以极大地改变钻井液体系的性质。
在深水条件下,纳米材料可以减少黏度,提高流动性和润滑性,从而减少流体抗力。
由于其高表面积、反应活性和分子尺寸尺寸范围,纳米颗粒在液体中的分散性至关重要。
该颗粒需要被均匀地分散到钻井液中,否则,纳米颗粒聚集和沉降将引起钻井液的不稳定性和性能变异。
再次,深水环境下的钻井液应该具有优异的流变性能,以确保其适应不同的井壁条件。
钻井液的流变性不仅取决于物质的特性,也取决于环境因素。
低温和高压实质上会导致钻井液表现出不同的流变性。
在固定温度下,钻井液的流变特性取决于其化学成分,因此,根据井的特殊需求,可以通过调整化学配方的方法来改变钻井液的流变性。
综上所述,深水环境下的钻井液的流变性是一个多重因素的复杂问题。
在低温高压条件下,需要优化钻井液的流变性能,并选择对流变性能影响小的物质和方法,以保证深水勘探和开发的成功实施。
5 深水钻井液技术(2014全国泥浆年会)
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1.深水钻井液技术难点及措施
难点7—后勤管理
泥浆用量大; 运输距离远。
1.深水钻井液技术难点及措施
措施——在配浆站配浆
饱和氯化钠水溶液 饱和氯化钙水溶液 钻井液等
1.深水钻井液技术难点及措施
2.中海油服深水钻井液体系 3. 现场应用情况
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2.中海油服深水钻井液体系
中海油服在海上使用的深水钻井液体系有3套, 其中水基钻井液体系有HEM及AQUA-MAX,油基 钻井液有恒流变合成基钻井液体系
(2)AQUA-MAX钻井液体系
AQUA-MAX钻井液是一种强封堵、低活度并具 有较高膜效率的高性能水基钻井液体系。 体系特点: 通过物理封堵、化学封堵及较高浓度的盐相配合, 使整个钻井液的活度降低,膜效率提高,从而有效地 减少了孔隙压力的传递,保证了井壁的稳定。
2.中海油服深水钻井液体系
(3)恒流变合成基钻井液 恒流变合成基钻井液是一种流变性受温度影响很小的钻 井液,通过平稳流变曲线使ECD更低,在井眼清洁与ECD之间 提供一个好的平衡,这样在具有挑战的井中提供一个理想的 作业窗口。 主要特征 独有的平坦流变曲线; 屈服值(YP), 6转读数和切力不受温度影响; 脆弱的切力结构。
堵塞阻流管线等; 影响钻井液密度,流变性。
1.深水钻井液技术难点及措施
措施—防止天然气水合物生成
添加热力学抑制剂:无机盐和小分子醇类; 添加动力学抑制剂或防聚剂。
1.深水钻井液技术难点及措施
措施—利用水合物软件计算预防水合物配方
软件操作简单,可自动根据用户选择的水合物抑制剂配 方,给出水合物P-T相图、水合物类型等。
1.深水钻井液技术难点及措施
难点6—浅层地质灾害
坨深6井高密度钻井液技术
坨深6井高密度钻井液技术近年来,随着石油工业的不断发展,高密度钻井液技术越来越受到工程师和科研人员的关注。
其中,坨深6井高密度钻井液技术具有很大的研究价值和实用价值。
作为一种新型的钻井液技术,坨深6井高密度钻井液技术的优点不仅在于其能够承受高压力,还在于它对地下储层的损伤较小,且对井壁的稳定性有明显的提升。
本文将从高密度钻井液的概念、坨深6井高密度钻井液技术的优点和应用等方面进行论述。
一、高密度钻井液概述高密度钻井液是指含有增稠剂、钻井泥浆和其他化学品等物质的深水钻井液。
这种钻井液技术广泛应用于海洋和深海油气勘探和生产中。
与传统的钻井液技术相比,高密度钻井液技术需要具有更高的密度和流动性质量。
同时还需考虑到地下储层修复工作的难度。
为此,高密度钻井液需要采用一种特殊的液相剂,即增稠剂。
这种增稠剂除了具有优异的增稠效果之外,还可以增强液相的稳定性,提高其流动性等综合性能。
二、坨深6井高密度钻井液技术的优点坨深6井高密度钻井液技术是一种针对深水井的井壁要求和地下储层压力要求的新型高密度钻井液技术。
它有以下几方面的优点:1.强度高,压强稳定:高密度钻井液需要承受极高的震动和压强,而坨深6井高密度钻井液技术能够在压力作用下实现压强稳定。
2.对地下储层的损伤小:由于坨深6井高密度钻井液技术采用的是一种无钙的化学液剂,因此其对地下储层的损伤非常小。
同时,高密度钻井液的增稠剂是一种水性聚合物,其能够承受较高的压力,同时在变形后能够自行恢复,这能够让高密度钻井液技术避免对地下储层的较大损伤。
3.对井壁的稳定性有明显的提升:坨深6井高密度钻井液技术采用一种特定的防滑剂。
这种剂能够在井壁上形成一种滑膜,将井壁与高密度钻井液隔开,从而保证沉积物对井壁的保护作用得到增强。
三、坨深6井高密度钻井液技术的应用坨深6井所在的深海较为复杂,地下储层也相对较深且压力较高,因此使用传统的钻井液技术难以满足要求。
而坨深6井高密度钻井液技术以其较高的压强稳定性和较小的对地下储层和井壁的损伤作用,以及增强高密度钻井液对井筒和钻具的润滑效果,成为了深海油气勘探、生产和开发中不可或缺的一种先进技术。
海洋石油深水钻完井技术措施
海洋石油深水钻完井技术措施随着世界经济的发展,海洋石油逐渐成为全球能源的重要来源之一。
而深水钻井技术是海洋石油开发的重要手段之一,且深水油气储藏量远大于浅水。
然而,深海环境的恶劣性质,使得深水钻井工程面临许多挑战和困难。
本文将介绍一些海洋石油深水钻完井技术措施。
1. 钻井液和固井材料的选择钻井液是钻井过程中常用的一种液体,在深水钻井中起到冷却钻头、清除岩屑和砂粒的作用。
深海环境中,水温较低(通常在4℃-10℃之间),因此在选择钻井液时要考虑到其抗低温性能。
并且,在深海环境中,水中的溶氧量很低,会导致金属腐蚀等问题,因此钻井液的组成要考虑到它是否易于氧化,以及对环境是否有害。
此外,随着深度的增加,地层压力和温度也会不断升高,为了避免在钻井过程中发生井喷事故,还需要选择合适的高强度钻井液。
固井材料主要有水泥和环氧树脂等,其目的是在井壁周围形成一个封堵层,避免油气从井壁裂缝中泄漏。
在深水钻井中,固井材料要考虑到其工作时间和性能稳定性,因为在深水环境中,固井材料的固化时间会比浅水环境中更长,并且容易受到井筒内外压力、温度的影响。
因此,在选择固井材料时,需要考虑到其性能的可靠性和工作效率的高低。
2. 装备和设备的调整深水钻井需要使用大量的机械和设备,包括钻井平台、钻机、钻头、钻杆等。
在深水环境下,海水对钻杆和钻头的腐蚀速度很快,因此需要选择耐高压、耐腐蚀的钻杆材料,以及具有良好切削性能的钻头。
此外,由于深水钻井的井深通常要达到几千米甚至上万米,因此需要使用更长的钻杆,需要将钻机的设备参数进行相应的调整,并提高井口操作的精度。
3. 安全措施的加强深水钻井由于水深较深、天气变化多样,加之井口与海面之间的距离较大,因此要在钻井平台上增加适当的安全设备和措施,以防止发生人身伤亡和设备损坏事故。
钻井平台上应设有防滑板和安全绳索,并配备救生艇、救生衣等应急设备,以应对突发情况。
此外,在深水钻井中,需要对井眼进行强化,防止井穴壁破裂,引起地层的突然溃塌,这需要配备相应的钻井设备和监测仪器。
泥浆材料检测与应用:深井水基钻井液上
分类: 磺化褐煤 SMP-1 SMP-2
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任务 04 深井水基钻井液
知识点 2 目前技术措施
第一种方法:控制黏土含量。实验表明,只有当黏土 含量超过了容量限,才会发生高温凝胶;而低于此容 量限时,钻井液只发生高温增稠,而不会发生凝胶。 对于高温深井超深井水基钻井液,在使用中必须将黏 土的实际含量严格控制在其容量限内。
第二种方法:使用抗高温处理剂,钻井液中使用抗高温处理 剂,根据高温对钻井液处理剂性能的影响,抗高温钻井液处 理剂一般要求为:高温稳定性好,在高温条件下不易降解; 对黏土颗粒有较强的吸附能力,受温度影响小;有较强的水 化基团,使处理剂在高温下有良好的亲水特性;能有效地抑 制黏土的高温分散作用;在有效加量范围内,抗高温降滤失 剂不得使钻井液严重增稠;在pH值较低时(7~10)也能充 分发挥其效力,有利于控制高温分散,防止高温胶凝和高温 固化现象的发生。
项目八:水基钻井液
任务四:
深井水基钻井液
知识点 01 钻井行业标准 知识点 02 目前技术措施 知识点 03 抗高温降粘剂 知识点 04 抗高温降滤失剂
项目一:水基钻井液
任务 04 深井水基钻井液
知识点 1 钻井行业标准
井深4572m以上的井称为深井 井深60钻井液
项目一:水基钻井液
任务 04 深井水基钻井液
知识点 3 抗高温降粘剂
抗高温降粘剂与一般降粘剂的不同之处主要表现 在不仅能有效地拆散钻井液中粘土晶体的网架结 构,而且能通过高价阳离子的络合作用,有效地 抑制粘土的高温分散。
分类: 磺化单宁 磺化栲胶 SSMA
项目一:水基钻井液
任务 04 深井水基钻井液
海洋深水钻井钻井液技术
海洋深水钻井钻井液技术海洋深水钻井钻井液技术深水钻井一般指在海上作业中水深超过900m的钻井;水深大于1500m时为超深水钻井,近年来随着海洋石油储量开采比例的不断增加,海洋石油勘探逐步向深水区发展。
然而,深水钻井所涉及的钻井环境温度低、钻井液用量大、海底页岩稳定性、井眼清洗、浅水流动、浅层天然气及形成的气体水合物等问题,给钻井、完井带来严峻的挑战。
1.深水钻井带来的主要问题与浅水区域相比,深水钻井面临的主要问题有以下几个方面:①井壁稳定性;②钻井液用量大;③地层破裂压力窗口窄;④井眼清洗;⑤低温下钻井液的流变性;⑥浅层天然气与形成的气体水合物。
这些问题给钻井工艺带来了许多困难,同时对钻井液提出了更高的要求。
1.1 海底页岩的稳定性在深水区中,由于沉积速度、压实方式以及含水量的不同,海底页岩的活性大。
河水和海水携带细小的沉积物离海岸越来越远,由于缺乏上部压实作用,胶结性较差,易于膨胀、分散,导致过量的固相或细颗粒分散在钻井液中。
如通过稀释或替换钻井液来控制钻井液的低密度钻井液的低密度固相的含量,必将需要大量钻井液。
因此,针对海底页岩稳定的问题,采取了加入一定量的页岩稳定剂的措施。
如在深水钻井液中加入无机盐(NaCl、CaCl2)和具有浊点的聚合醇、以达到增强页岩稳定性的目的。
1.2 钻井液用量大实践证明,在深水钻井作业中的钻井液量远远大于其它同样深度但钻井条件不同的井,因为海洋钻井需要采用隔水管、隔水管体积一般高达159m3,加上平台钻井液系统,所以钻井液需要用量比其他同样深度但钻井条件不同井大得多。
钻井中为了避免复杂情况的发生,一般多下几层套管,因此所需的井眼直径也相应增大。
深水钻井时应配备3台高频率振动筛,以及大流量的除砂器和除泥器等固控设备,在非加重的钻井液中,固相的有效清除率大于75%,将钻井液中的钻屑含量控制在适当的范围内,可节省大量的钻井费用。
1.3 井眼清洗深水钻井时,由于开孔直径、套管和隔水管的直径都比较大,如果钻井液流速不足就难以达到清洗井眼的目的。
深水合成基钻井液
深水合成基钻井液1. 概述深水合成基钻井液是一种特殊的钻井液,用于在深水环境下进行油气井的钻探作业。
它由多种化学物质组成,以满足深水环境下高温高压、高盐度、高含硫等复杂条件下的钻井需求。
本文将详细介绍深水合成基钻井液的组成、性能要求以及应用领域。
2. 组成深水合成基钻井液主要由以下几个部分组成:2.1 基础液体基础液体是深水合成基钻井液的主要组成部分,通常采用矿物油或天然气凝析物作为基础液体。
这些液体具有良好的稳定性和耐高温性能,能够满足深水环境下的工作条件。
2.2 溶剂溶剂是深水合成基钻井液中起溶解作用的物质,常用的溶剂包括酮类、醇类和酯类等有机化合物。
它们可以提高钻井液的溶解性,改善其性能。
2.3 胶体剂胶体剂是深水合成基钻井液中的一类重要添加剂,用于增加钻井液的黏度和悬浮性,防止井壁塌陷。
常用的胶体剂有聚合物、胶体硅酸盐等。
2.4 防腐剂由于深水环境下存在较高的含硫化合物,钻井液中需要添加防腐剂以防止管柱和设备受到腐蚀。
常见的防腐剂包括有机磷酸盐、有机硫化合物等。
2.5 增稠剂增稠剂用于增加钻井液的黏度和流变性能,以提高其悬浮固相颗粒和切削岩屑的能力。
常见的增稠剂有黏土矿物、聚合物等。
3. 性能要求深水合成基钻井液在深水环境下需要满足以下性能要求:3.1 耐高温性能由于深水油气藏通常位于较深的地层,温度较高,因此深水合成基钻井液需要具有良好的耐高温性能,以保证其在高温环境下的稳定性和流变性能。
3.2 耐高压性能深水环境下的油气井通常面临较高的井口压力和地层压力,因此深水合成基钻井液需要具有良好的耐高压性能,以防止井液泄漏和井壁塌陷。
3.3 耐盐度性能海洋中的盐度较高,因此深水合成基钻井液需要具有良好的耐盐度性能,以保持其稳定性和流变性能。
3.4 高悬浮固相颗粒能力深水钻探过程中会产生大量岩屑和固相颗粒,深水合成基钻井液需要具有良好的悬浮固相颗粒能力,以避免岩屑沉积并防止井壁塌陷。
3.5 良好的切削岩屑能力深水钻探过程中需要切削地层中的岩屑,深水合成基钻井液需要具有良好的切削岩屑能力,以提高钻井效率和降低钻井成本。
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0
0 A2T 3 B2T 2 C2T D2
0 为钻井液的动切力,Pa;
A2,B2,C2,D2为钻井液特性常数; T为温度,℃。
(2)含温度的钻井液流变方程 将温度对钻井液塑性黏度和屈服值的影响关系式代入宾汉 流变方程,得到宾汉温度流变方程:
2
B0
B0
B1
T T0
B2
T T0
Ap0 eE/T
1 低温问题 深水海底的温度一般在2-4℃(热带地区一般在5℃左右,
而有些地区温度可达-3℃)。深水低温使钻井液黏度增大、 密度升高,流动阻力增加,深水钻井中的很多问题都是由 于低温造成的,如:
➢ ①压力传导系数降低,井控更加困难; ➢ ②钻井液循环压耗大,易超出本已较窄的安全密度窗口,使井壁
稳定性更加恶化; ➢ ③井眼清洁困难,钻屑和固体加重材料易沉降桥堵; ➢ ④钻井液顶替效率下降,泥饼虚厚,固井质量难以保证; ➢ ⑤低温高压下的钻井液中易形成天然气水合物等。
T0 为定常温温度,20℃;
由上述公式可以看出此为二次曲线,屈服值有一个极 值点,在此点左边,随着温度的降低屈服值逐渐增大;在 此点右边,随着温度的升高屈服值也逐渐增大。因此在确 定钻井液的低温屈服值时,应首先确定极值点,然后便可 以对钻井液低温下的屈服值做出恰当的描述。另外,钻井 液的屈服值主要受膨润土相的影响,因此,含固相钻井液 体系和无固相钻井液体系的屈服值在低温下有较大区别。
p
(1
0
(D1
6 p
d1 v1
)
)
p
(1
0
(D2
6 p
d v2
2
)
)
密度不变,v1=0.1m/s,塑性粘度不变,动塑比取为0.5,则 v2=0.26m/s。此时钻井液排量为:0.26/0.1*11.5=29.9m3/h。
人工井壁设计
岩心示意图
低温循环模拟实验装置
(-20~150℃0~50MPa,模拟井筒旋转0~90°)
是相同的,因此密度ρ、动力粘性系数u是相同的;V为流体的运动速度,在使用 的模型装置中,使用的流动速度与现场使用的速度是相同的。
流速相等:
对于深水钻井液循环模拟系统完全相似是不可能的,因此, 只需保证钻井液返速不变即可。
根据调研和《海洋钻井手册》,一开钻进采用914.4(36 英寸)钻头钻进,在LW3-1-1井钻井液实际最大排量约为 240m3/h,即0.0667 m3/s则钻井液的环空返速为:
AV
16
R2 = 0.8988
PV
多项式 (AV)
14
多项式 (PV)
12
10
8
6
y = -3E-05x3 + 0.0044x2 - 0.1956x + 6.3495
4
R2 = 0.7862
2
0
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90
温度,C
70
y = -0.0002x3 + 0.0295x2 - 1.7977x + 56.27
(1)温度对钻井液流变特性的影响 塑性黏度
当温度变化时,会改变固相颗粒吸附水的排列方向。研 究发现,温度对许多流体的黏度均有较大影响,特别是膨润 土含量较大时,随着膨润土含量的增加,钻井液黏度迅速增 大:
B
U AeT
A、B为某一给定流体的特性常数。
随着温度的降低,钻井液中颗粒的动能减少,各种 粒子的热运动减弱,流动阻力增大,从而使液体内颗粒的 流动更加困难,因此随温度降低,钻井液黏度升高。一般 情况下温度对塑性黏度的影响可用下式描述:
p A p0 eE /T
ηp为在温度为T时钻井液的塑性黏度; ηp0为常温时钻井液的塑性黏度(设定常温温度为20℃); A、E为钻井液的特性常数。
钻井液的表观黏度和/或塑性黏度也可以用多项式表达:
A1T 3 B1T 2 C1T D1
η为钻井液的表观粘度或塑性粘度,mPa∙s; A1,B1,C1,D1为钻井液特性常数; T为温度,℃。
切力,Pa
14 12 10
8 6 4 2 0
0
y = -0.0002x3 + 0.0291x2 - 1.1443x + 17.957
14
R2 = 0.8502
12
10
切力,Pa
8
YP
多项式 (YP)
6
4
2
0
20
40
60
80
100
0
温度,C
y = 9E-05x3 - 0.0118x2 + 0.2913x + 9.0489 R2 = 0.9353
2、 国内外研究现状分析
(1)国外研究现状 深水钻井液必须克服上述的浅层井壁稳定、隔水管低温流
变控制、抑制天然气水合物生成等技术问题以外,还必须满 足环保的要求。
在深水钻井液体系研究方面,国外处于绝对技术领先和 垄断地位,根据资料调研,目前国外常用的深水钻井液体系 有:高盐/木质素磺酸盐钻完井液、聚合醇-高盐/PHPA聚合 物钻完井液,油基钻完井液、CaCl2钻完井液及合成基钻完井 液等。
自制钻井液低温试验设备
钻井液低温循环模拟实验装置
装置设计基本依据:
雷诺数作为判断的相似准数。根据雷诺数相等应该有以下关系:
Vnlnρn = Vml mρm
μn
μm
其中,ρ为流体的密度;u是与流体的种类、温度有关的系数称为动力粘性系 数,或简称粘度。
在循环装置中,使用钻井液作为循环流体,与实际施工中所使用的流体
深水钻井工程
—深水钻井液
徐加放
手机:18678986873 e-mail:xjiafang@
1、引言
在各国相继进入深海领域,积极开发深水石油的同时,我 国经济高速发展,能源需求强大,石油资源勘探开发走向深水, 是我国石油战略发展的必然选择,是缓解当前石油供需关系紧 张的保障,它符合当今世界石油工业发展趋势、符合我国的能 源战略、符合我国建设海洋强国战略。
钻杆内雷诺数:
Re=
vd
p
(1
0d 6p v
)
=
1000kg m3 6.77m s-1 0.112m
80 10 -3 Pa s(1
30Pa 0.112m
) =4660(紊流)
6 80 10 -3 Pa s 6.77m s-1
若雷诺数相等,则:
v1 (D1 d1 ) v2 (D2 d 2 )
(3)钻井液当量静态密度随温度的变化 一般情况下,钻井液密度随温度的升高而减小,随压
力的增加而增大。深水钻井过程中,钻井液从井口到井底, 温度和压力是处于不断变化之中,要经历“常温-低温-高温 -低温-常温”的交替变化过程。因此,在钻井和完井时,钻 井液密度必然会发生某些变化,使得井下钻井液密度不等于 井口测量的密度。归纳起来,对钻井液密度随温度和压力的 变化模型研究可分为两种方法,即“复合模型”和“经验模 型”。
深水海域的油气资源前景诱人,但同时深水钻探所面临的 问题也复杂多变,其面临的技术性挑战比陆上油气田和浅水区 域的更加艰巨。
就钻井液而言就面临以下主要技术难题:
(1)深水低温要求钻井液具有良好的低温流变性;(2) 浅部地层压实程度低、沉积颗粒细、地层活性高、胶结疏松、 井壁稳定性差,要求钻井液具有良好的抑制性和稳定井壁的 能力;(3)浅层砂岩气易侵入钻井液,形成水合物,堵塞 管线、阀门、井下防喷器等,钻井液必须具备良好的水合物 抑制性;
温度,C
切力,Pa
20 18 16 14 12 10
8 6 4 2 0
0
y = -0.0001x3 + 0.019x2 - 0.8632x + 18.802 R2 = 0.976
YP 多项式 (YP)
20
40
60
80
100
温度,C
无固相钻井液的切力一般会随温度升高而增大,这是因 为无固相钻井液的切力主要由聚合物支链的相互联结或官能 团的相互吸附来提供,随温度增加(在一定温度范围内), 聚合物的支链充分伸展、官能团活性增加,聚合物高分子相 互缠绕或吸附能力加强从而使切力增大。含固相钻井液的切 力主要由膨润土与聚合物以及膨润土内部网架结构来提供, 钻井液中使用的聚合物与无固相钻井液也不相同(一般为线 性,支链较少),在一定温度范围内,随温度增加分子热运 动加剧,膨润土与聚合物之间或膨润土颗粒间的网架结构强 度减弱,甚至部分被拆散,造成切力下降。但两种情况下的 动切力均可用同一多项式进行预测,即
v=0.0667*4/3.14(0.91442-0.1272) ≈0.10m/s 钻具内(钻杆)流速为:
v=0.0667*4/3.14*0.1122=6.77m/s 若模拟装置外管内径为200mm, 914.4/200*127=27.8mm,计算其排量需:
Q=0.1*3600*3.14(0.22-0.02782)/4≈11.5m3/h
(4)安全密度窗口窄,套管层次多,地层易产生裂缝,造成 漏失,要求钻井液的当量循环密度尽可能低;(5)井眼尺寸 大,钻井液循环不充分,靠近井壁处钻井液流动速度低,井 壁清洁效果差,无法保证固井质量;(6)隔水管直径大、套 管层次多,环空间隙大钻井液循环差,部分钻井液甚至不流 动,易造成钻屑、固体加重材料的沉积、桥堵等;(7)深水 钻井平台日费极高,要求钻井液性能稳定,减少复杂事故和 井下风险;(8)日益严格的海洋法律和环境压力,要求钻井 液及钻屑的处理与排放不造成环境污染;(9)深水超深井钻 井液用量极大,给钻井液的维护、处理、排放及后勤保障带 来了巨大压力。
粘度,mPas
20
AV
18 16
y = -0.0002x3 + 0.0307x2 - 1.2768x + 23.677 R2 = 0.915