常用钻井液配方
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气体是连续介质,液体是分散相的分 散体系。在井内水量较多的情况下,原用 的空气循环钻井转变为这种循环体系。 钻井泡沫 分散相是大量气体、连续相是少量液 体构成的分散体系。
它在悬携
岩屑能力等诸多方面比空气钻井优越。 充气钻井液 在钻井液中加入发泡剂、稳泡剂,经 剧烈混合后形成大量微小泡沫高度分散在 钻井液中的低密度钻井液体系。
(4)对硬脆性微裂缝页岩的防坍塌效果 不够理想,应辅助沥青类处 理剂才能取得 满意效果。 (5)可使用语造浆较强的粘土及软泥岩 层地层,能获得较低的固相 含量,较小的 钻井液密度,有利于提供钻速。 (6)该体系主要用于钻那些不允许使用 沥青类防塌剂的易坍塌泥页岩地层。
钻井液性能
1、剪切稀释性:
表观粘度随剪切速率增大而降低的特 性。 原因是,环形空间:γ低,η a大,有利于携 带钻屑;钻头水眼: γ 大,η a小,有利于 水力破岩 。
2、清水应用领域: 在稳定性很好且不漏失的岩石中钻进,不用 钻井液而用清水作为钻井液; 在一些漏失严重地层中,当地表水源非常丰 富时,用清水顶漏钻进,这对用其它钻井液来说 是不可能的; 在一些富含粘土的地层中钻井,清水水化井 壁地层而形成自然造浆,若井深不大,钻井期间 不会明显垮孔,则用清水自然造浆是最为经济有 效的措施。
Hale Waihona Puke Baidu
2)使用磺化沥青类页岩抑制剂稳定硬 脆性泥岩、少量高分子聚合物稳定伊/ 蒙混 层粘土矿物的机理来防止井壁坍塌。故具 有一定防塌能力。 3)在进入产层前通过使用磺化沥青及 超细碳酸钙运用屏蔽暂堵保护油层技 术进 行改造后,具有良好的保护诸层功能。
4)可容纳较多的固相,适合配置高密 度的钻井液密度可高达2.0克/厘米3 。 5)含有大量的分散剂,故亚微米固相 颗粒含量可达70%以上,对机械钻速有 一 定的影响。 6)可形成较致密的高质量滤饼,护壁 能力强。
4.推荐性能
5.使用环境
(1)主要用于水敏性强的易塌页岩层。 (2)适应温度:不分散型150℃;分散型 可达到180℃左右。故前者 用于钻3500~ 4000米深井用,而后者可用于钻6000米深 井。 (3)不分散型较适用于正常压力地层; 分散型可配较高的密度而用 于异常压力地 区。
应用领域
在无水、缺水、干旱、沙漠、永冻地 区钻井; 在低压地层中钻进; 向井底输送气体,实现井底气动冲击 碎岩。
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润滑作用。聚合物如LG植物胶都有一定的润 滑及减阻作用,为提高溶液的润滑性,可辅助加 入适量的表面活性剂。 4、基本特征 低密度、可压缩 分类 干气体 用干空气或天然气体作为钻井循环介质。工 艺相对简单,但是由于气体悬携岩屑能力差,因 此需要很大的环空流速,即需要较大的送气量。
雾状体系
3、化学溶液钻井液是无粘土钻井液的主体类 型,它是由无机盐和不同种类的聚 合物组合而成,化学溶液具有一定的流变特性和 降滤失特性。 无机盐起的作用是: 与有机聚合物进行适度交联,以提高溶液的 粘度,降低溶液的滤失量; 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; 调节溶液的pH值。
(4)由于过多的OH-可以分散剥落页岩, 影响防塌效果,故应维持pH 值在8~10之 间。 (5)应控制较低的API滤失量(<5毫 升),尤其HTHP滤失量不能超过 15毫升。 (6)应控制好交流性,降低激动压力, 增加携岩能力,以便维持较低的反速,避 免冲刷地层过剧而引起易塌地层剥落。
6)控制pH值10~11,以利于分散 剂充分发挥其效能。 7)控制适当的般土含量,以保证 获得良好的流型和造壁型。
4.推荐性能
5.使用环境
1)可用于超过4000米的深井;井底温度 达160~200℃; 2)适用于各种密度的加重钻井液(最高 密度达2.00克/厘米3)。 3)异常压力地层。 4)不宜用于钻纯膏岩层。
常用钻井液配方
中原石油工程板块员工学习课件 钻井液工(技师) 中原石油勘探局钻井三公司 开发人:刘俊章
目 录
一、不分散聚合物体系
二、分散型聚合物体系—聚合物磺化体系 三、钾基(抑制性)钻井液体系
常用钻井液配方
一、不分散聚合物体系
不分散聚合物钻井液体系指的是经过 具有絮凝及包被作用的有机高分子聚合物 处理的水基钻井液。常用的不分散聚合物 钻井液类型大体有三种:及多元素聚合物 体系、复合离子性聚合物体系、阳离子聚 合物体系。
聚合物起的作用是:
增粘或增稠。聚合物的分子量愈大, 则溶液的粘度愈高。 降滤失。聚合物通过与无机盐的适度 交联可降低溶液的滤失量。 为降滤失常加入中小分子的聚合物,如 CMC,HPAN等。
絮凝作用。聚合物如聚丙烯酰胺等对 混进溶液的岩屑有较好的絮凝作用,使溶 液在使用过程中能维持无固相或尽量低的 固相含量。 防塌作用。聚合物与无机盐一起,通 过多点吸附架桥,化学活度平衡等在孔壁 上成膜而对孔壁起抑制防塌作用。
三、钾基(抑制性)钻井液体系
该体系是以聚合物的钾、铵盐及氧化 钾为主处理机配制而成的防塌钻井液。它 主要是用来对付含有水敏性粘土矿物的易 坍塌地层。 1. 体系特点 (1)对水敏性泥岩、页岩具有较好的防 塌效果;
(2)抑制泥页岩造浆能力比较强 (3)对储层中的粘土矿物具有稳 定作用; (4)分散型钾基钻井液有较高的 固相容限度。
1. 不分散聚合物体系特点
(1)具有很强的抑制性。通过使用足 量额高分子聚合物作为絮凝包被剂,实现 强包被“被包”钻屑,在钻屑表面形成一层 光滑的保护膜,抑制钻屑分散,使钻出的 钻屑基本保持原状而不分散,以立于地面 机械清除,从而实现低密度、低固相,提 高钻速。
(2)具有较强的悬砂、携砂功能。通 过控制适当的般土,使聚合物钻井液形成 较强的网架结构,确保其悬砂、携砂功能, 满足井眼净化需求。 (3)通过使用磺化沥青、超细碳酸钙 等降低滤饼渗透率,能偶获得良好的滤饼 质量。
2.配方
3.技术关键
1)使用少量高分子聚合物KPAM(或 PMNK、80A51、SP-2、FA-367等)作为抑 制剂,增强体系的抑制性,抑制泥页岩层 层理裂缝水化分散。 2)使用磺化沥青FT-1填充、封堵、涂 敷层理面及微裂缝,巩固井壁,抑制 泥页 岩水化分散。
3)使用SPNH、SMP抗高温降滤失, 同时以获得良好的高温稳定性。 4)使用SMT或者FCLS控制流变性。 5)使用超细碳酸钙与磺化沥青中大量 的可变形粒子一起遵循三分之一架桥 原理 降低滤饼渗透率,提高滤饼质量,减少滤 液侵入地层,从而起到在泥岩井段防塌, 在砂岩井段防止压差卡钻和保护油气层的 作用。
4)使用足量的润滑剂RH-3(0.5%~ 0.8%)及防泥包剂RH-4(0.3%~0.5%), 降低磨阻,防止钻头泥包。 5)使用适量的HPAN、双聚铵盐等中 小分子聚合物与高分子聚合物匹配(大/ 小 分子聚合物的 最佳比例2.5~3:1),降低滤 失,有利于形成优质滤饼。 6)不使用降粘剂。
2.配方
3.技术关键
1)加大包被剂用量(17 1/2 〞井眼平 均约3.5千克/米,12 1/4 〞井眼约3.0 kg/m), 并采用2种以上包被剂复配以达互补增效功 能,突然强包被, 抑制钻屑钻分散,防止 钻屑粘聚包被剂以胶液形式钻进时细水长 流式补充到井浆中。
2)控制适当的般土含量以获得良好的 流变性集携砂、悬砂功能(MBT最佳范 围 为30~45克/升)。般土含量的控制以淡水 预化般土浆形式需要时直接均匀补充道井 浆中。 3)磺化沥青(2%)和超细碳酸钙 (2%)改善和提供聚合物钻井液的滤饼 质 量。
2.配方
3.技术关键
(1)滤液中K+浓度应不低于500毫克/升,才 能发挥应有的防塌作用; (2)使用高分子聚合物KPAM抑制泥页岩分 散; (3)使用的降滤失剂最好也是各种小分子亮 的聚合物钾、铵盐,如 K-HPAN、NH4-HPAN、 KHAM,这样既可达到降滤失量及降粘切的目的, 而且可增强防塌能力。
4.推荐性能
5.使用环境
主要用于解决遇巨厚地址年代较晚的 第三系强胶性泥岩地层(粘土矿物以伊利 石为主,其次为绿泥石和高岭石及少量伊 利石、蒙脱石混层2000以上的地层)时所 遇到的井眼缩小导致起下钻阻卡严重等复 杂问题。
二、分散型聚合物体系—聚合物磺化体系
聚合物磺化钻井液指的是以磺化处理 剂及少量聚合物作为主要处理剂配制成而 成的水基钻井液。 1.体系特点 1)具有良好的高温稳定性,抗温可高 达180℃以上,适用于深井段、超深井 段钻 井。
(4)该体系以其良好的稀释特性是的钻头水 眼粘度小,环空粘度打,有利于喷射钻井、优化 钻井钻头水马力的充分发挥,从而提高机械钻速。 (5)低密度、低固相、有利于实现近平衡压 力钻井 (6)抑制性强,且粘土微粒含量较低,滤液 对底层所含粘土矿物有抑 制膨胀作用,故可减轻对油气层的损害。