钻井液配方

钻井液配方设计

一、实验目的

根据给定条件，通过实验设计某一地层钻井液配方。了解钻井液配方的设计原则及过程，了解常用钻井液体系，熟悉常用钻井液处理剂的类型、名称、作用，能综合运用钻井液性能调节方法，按照性能要求调节钻井液性能。

二、实验原理

首先，给出钻井液设计原则：

1．根据不同油气层性质选择钻井液体系。钻井液体系必须与油气层性质相适应才能起到保护作用，并减轻损害，获得应得的产量。

2．根据不同井的类型选择钻井液体系。所谓不同类型井，主要是指对钻井液有特殊要求的井，而不是完全按习惯分类的井。如①超深井②定向井（包括水平井）③探井④油层全取心井⑤开发井。

3．根据不同地层特点选择体系。

(1)油气层对钻井液要求

(a)钻达油气层前，必须调整好钻井液各项性能，尽可能减轻对油气层的污染；

(b)在安全条件下，钻井液密度所造成的压力尽量接近地层空隙压力；

(c)尽可能使用酸溶或油溶钻井液材料；

(d)钻井液滤液活度与油层水相活度尽可能相当；

(e)最好加有粘土稳定剂。

(2)盐膏地层对钻井液要求

(a)若属薄层或夹层盐膏，可以选用抗盐膏处理剂处理维护所需钻井液性能；

(b)若遇厚或较纯食盐层，即选用饱和盐水泥浆，并加盐抑制剂；若属纯石膏层，可选用石膏钻井液；

(c)为了制止塑性变形，在盐层埋藏深度大于4000米时，应提高钻井液密度到

2.00g/cm3左右，以克服缩径，特别注意挤坏套管事故。

(3)易塌地层对钻井液要求

防塌是当前尚未完全解决的技术难题，塌层性质差别较大，条件千变万化，不可能用一套要求就适应所有类型塌层，其基本原则是：

(a)不能在易塌地层采用负压钻井，即钻井液的密度不得低于塌层空隙压力；

(b)在塌层钻井，钻井液的粘度、切力不能过低，返速不能过高，以免形成紊流冲刷井壁，加剧井塌。

(c)钻井液胶凝强度不能过大，以免起下钻及开泵时压力波动过剧引起井塌；

(d)水敏性强的地层钻井，要求钻井液高温高压失水控制在15ml，不超过20ml；

(e)使用抑制性较强的钻井液体系，如钾基钻井液、滤液中钾离子浓度不得低于1800ppm；

(f)若坍塌层复杂，水基钻井液不能解决，可使用平衡活度的油基钻井液。

(4)易卡地层钻井液要求

易发生压差卡钻的地层，主要是指高渗透地层，易形成较厚的泥饼，其要求如下：

(a)降低压差是防卡的主要措施；

(b)固相含量尽可能低，特别是无用的低密度固相不超过6%；

(c)应选用有效的润滑剂。

4．根据工程要求确定钻井液体系

(1)尽可能保持近平衡的压差；

(2)具有良好的剪切稀释性；

(3)较强的洗井及携屑能力；

其次，给出常用的钻井液体系：

1．不分散聚合物钻井液

主要特点：

(1)密度低，压差小，故钻速快；

(2)亚微米颗粒的含量较低，在10%以内，而分散钻井液可达70%以上；

(3)高剪切速率下的粘度较低，故钻速快；

(4)具有较强的携砂能力。该类钻井液触变性较好，剪切稀释特性较强。

(5)可保持井眼的稳定性。

(6)可保护油气层，减轻损害。

表1 不分散聚合物钻井液配方与性能

2．钾基钻井液

主要特点：

(1)对水敏性泥岩、页岩具有较好的防塌效果；

(2)抑制泥页岩能力较强；

(3)钻井液细颗粒含量比较低，对油层的粘土矿物起稳定作用；

(4)分散型钾基钻井液有较高的固相容度限。

表2 钾基钻井液配方及性能

3．分散钻井液体系

表3 分散型三磺钻井液推荐配方及性能

4．钙处理钻井液

表4 石灰钻井液推荐配方及性能

表5 石膏钻井液配方及性能

三、实验步骤

1．根据实验要求选定钻井液体系；

2．依据实验室现有的处理剂情况确定概念配方；

3．根据性能要求，通过实验逐步确定每一种处理剂用量；

4．最后得到满意的完整配方，并测其性能。