钻井液

钻井液

钻探过程中使用的循环冲洗介质
钻井液(drilling fluid)钻井液是钻探过程中,孔内使用的循环冲洗介质。钻井液是钻井的血液,又称钻孔冲洗液。钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。清水是使用最早的钻井液,无需处理,使用方便,适用于完整岩层和水源充足的地区。泥浆是广泛使用的钻井液,主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。
  • 中文名:钻井液
  • 外文名:
  • 别名:
  • 属性:循环冲洗介质
  • 又称:钻孔冲洗液
  • 适用于:完整岩层和水源充足的地区

组成类型

钻井液类型:

依据基液和主要处理剂的不同,钻井液可以分为以下几类:

(1)气体配制成的:空气、氮气钻井液;

(2)水配制成的:充气--泡沫钻井液、硬胶黏土钻井液、聚合物钻井液;

(3)非水配制成的:油基或合成基钻井液、全油基钻井液和逆乳化钻井液。

钻井液由分散介质、分散相和添加剂组成。

钻井液按分散介质(连续相)可分为水基钻井液、油基钻井液、气体型钻井流体等。

钻井液主要由液相、固相和化学处理剂组成。液相可以是水(淡水、盐水)、油(原油、柴油)或乳状液(混油乳化液和反相乳化液)。固相包括有用固相(膨润土、加重材料)和无用固相(岩石)。化学处理剂包括无机、有机及高分子化合物。

水基钻井液

水基钻井液是一种以水为分散介质,以粘土(膨润土)、加重剂及各种化学处理剂为分散相的溶胶悬浮体混合体系。其主要组成是水、粘土、加重剂和各种化学处理剂等。水基钻井液基本经历了五个阶段,即天然钻井液(1904-1921年)、细分散钻井液(1921-1946年)、粗分散钻井液(1946-1973年)、不分散低固相钻井液(1966年至今)、无固相钻井液(1968年至今)、聚合物钻井液(1978年至今)阶段等。

水基钻井液还可分为:

(1)淡水钻井液。氯化钠含量低于10mg/m^3,钙离子含量低于0.12mg/m^3。

(2)盐水钻井液(包括海水及咸水钻井液)。氯化钠含量高于10mg/m^3。

(3)钙处理钻井液。钙离子含量低于0.12mg/m^3。

(4)饱和盐水钻井液。含有一种或多种可溶性盐的饱和溶液。

(5)混合乳化(水包油)钻井液。含有3%-40%乳化油类的水基钻井液

(6)不分散低固相聚合物钻井液。固相含量低于4%,含有适量聚合物。

(7)钾基钻井液。氯化钾含量高于3%。1978年以来开始在我国钻井现场使用。

(8)聚合物钻井液。它是以聚合物为主体,配以降粘剂,降滤失剂、防塌剂和润滑剂等多种化学处理剂所组成的钻井液。它是20世纪80年代发展起来的一种新型钻井液体系。包括阳离子聚合物钻井液、两性离子聚合物钻井液、全阳离子聚合物钻井液、深井聚合物钻井液和正电胶钻井液等。

钻井液在石油开采旋转钻井初期,主要用于把岩屑从井底携带至地面,清洁井底的作用,并肩负冷却和润滑钻头及钻柱,平衡地层流体压力、井壁岩石侧压力等多种作用,是钻井的血液;水基钻井液是一种以水为分散介质,以粘土(膨润土)、加重剂及各种化学处理剂为分散相的溶胶悬浮体混合体系,其主要组成是水、粘土、加重剂和各种化学处理剂等。

油连续相钻井液

油连续相钻井液(习惯称为油基钻井液)是一种以油(主要是柴油或原油)为分散介质,以加重剂、各种化学处理剂及水等为分散相的溶胶悬浮混合体系。其主要组成是原油、柴油、加重剂、化学处理剂和水等。它基本经历了原油钻井液(1930年初)、油基钻井液、油包水(反相乳化)钻井液(1960年至今)等三个阶段。

(1)原油钻井液。主要成分是原油。

(2)油基钻井液。以柴油(或原油)为连续相,以氧化沥青为分散相,再配以加重剂和各种化学处理剂配制而成。

(3)油包水(反相乳化)钻井液。一柴油(或原油)为连续相,以水为分散相呈小水滴分散在油中(水可占60%的体积),以有机膨润土(亲油鹏润土)和氧化沥青等稳定剂,再配以加重剂和各种化学处理剂等配制而成。1978年以来开始在我国钻井现场使用。

气体型钻井流体

气体钻井液是以空气或天然气作为钻井循环流体的钻井液。

泡沫钻井液是以泡沫作为钻井循环流体的钻井液。主要组成是液体、气体及泡沫稳定剂等。

20世纪80年代我国标准化委员会钻井液体系分委会把钻井液分为:不分散地固相聚合物钻井液、淡水钻井液、盐水钻井液、饱和盐水钻井液、钙处理钻井液、钾基钻井液、油基钻井液、气体钻井液等八大体系。

API(美国石油学会)及LADC(国际钻井承包商协会)认可的钻井液体系如下:

不分散钻井液体系、分散性钻井液体系、钙处理钻井液体系、聚合物钻井液体系、低固相钻井液体系、饱和盐水钻井液体系、修井完井钻井液体系、油基钻井液体系和空气、雾、泡沫和气体体系。

正确维护

越来越多的钻井承包商正在换用大型钻机并使用固控系统。固控系统不适用于高粘度钻井液。高粘度钻井液不像低粘度钻井液那样容易过筛,高粘度钻井液能使钻井液堵塞泥浆筛而造成漫筛。另外,对水力旋流器(除砂器、除泥器等)的尺寸要求也增大了。

遇到这种情况怎么办?倒划眼时要泵入更多的泥浆,理由是较大的钻机要使用较大的泥浆泵。倒划眼要产生更多的固相,如果没有大泵要使用低粘度泥浆。往泥浆体系中加水,稀释作用可增加分离设备的效率。可添加任何一种稀释剂来稀释泥浆,用文丘里混合器和任何搅拌器来混合泥浆添加剂,这样就可能保证泥浆稳定通过固控设备。

在使用某些聚合物添加剂时,如果使用固控设备,混合不当或在高浓度下能发生问题。PHPA聚合物可包被作用而堵塞网筛的孔眼,这到不是说不能使用这种添加剂,而是说要注意加入聚合物的方法,在固控设备前方不要加入任何种类的泥浆添加剂。

加入其他干聚合物添加剂时,要用文丘里漏斗缓慢加入。

负面作用

钻井液在使用过程中,对油气层有一定程度的损害,主要表现在:

(1)固相颗粒及泥饼堵塞油气通道;

(2)滤失液使地层中粘土膨胀而堵塞地层孔隙;

(3)钻井液滤液中离子与地层离子作用产生沉淀堵塞通道;

(4)产生水锁效应,增加油气流动阻力。

相关词条

相关搜索

其它词条