鉆井液工藝學(xué)7-8

第七章油基鉆井液

CP7OilbasedDrillingFluids書(shū)山有路勤為徑學(xué)海無(wú)崖苦作舟§7—1概況一、優(yōu)點(diǎn)1．失的是油，基本不失水，可防止頁(yè)巖膨脹。2．抗污染能力強(qiáng)，不影響產(chǎn)層滲透率。3．熱穩(wěn)定性好，潤(rùn)滑鉆具，腐蝕性小。二、用途1．鉆定向井，高溫深井（>7千米）效果好。2．作鉆開(kāi)產(chǎn)層的洗井液。3．鉆大段石膏、巖鹽層、嚴(yán)重坍塌層。定義：以油為連續(xù)相的鉆井液。三、發(fā)展概況原油作洗井液→普通油基泥漿→油包水乳化泥漿四、分類(lèi)§7—2普通油基鉆井液一、組成柴油主要組成氧化瀝青穩(wěn)定劑1.油相選粘度低，閃點(diǎn)高、苯胺點(diǎn)為70℃以上的優(yōu)質(zhì)柴油（0～2號(hào)）閃點(diǎn)：加熱柴油到某一值，即蒸發(fā)氣與空氣混合引以火苗，即閃火燃燒，此時(shí)溫度即閃點(diǎn)柴油組成：①芳香烴（具有完全溶解瀝青的能力）②石蠟（不能溶解瀝青）③芳香烴量高>>25%分子（形不成濾餅）低<<25%太粗（濾餅質(zhì)量差）適量20～25%膠體（濾餅薄、致密）芳香烴含量常用苯胺點(diǎn)表示苯胺點(diǎn)：等體積的油類(lèi)和苯胺相至完全溶解的最低溫度值。芳香烴含量高，對(duì)橡膠件損害越嚴(yán)重。2.氧化瀝青瀝青質(zhì)不溶于油中組成膠質(zhì)溶于油中油質(zhì)

膠質(zhì)在空氣中進(jìn)行氧化可以轉(zhuǎn)變?yōu)闉r青質(zhì)，瀝青質(zhì)多少用軟化點(diǎn)表示。苯胺點(diǎn)、軟化點(diǎn)決定油基泥漿分散相分散程度及泥漿性能。故3.穩(wěn)定劑（1）表面活性劑硬酯酸類(lèi)、環(huán)烷酸類(lèi)。作用：Ⅰ.吸附在粘土、石灰石粉和水等表面使其成為親油膠體

Ⅱ.起油水乳化作用（2）生石灰（CaO）作用：Ⅰ.在油漿中形成鈣

Ⅱ.調(diào)節(jié)PH值（8.5～10.5）

Ⅲ.吸收多余水分二、工藝措施1．配方配方性能柴油（0號(hào)）閃點(diǎn)大于82℃，燃點(diǎn)大于93℃，苯胺點(diǎn)>60℃漏斗粘度40～50S氧化瀝青（軟化點(diǎn)150℃，含15%左右石灰粉）10～12%密度1.0～1.04g/cm3有機(jī)搬土：2～3%API失水0ml乳化劑工業(yè)植物油酸3%25～35mPS水相用淡水19～29mPaS堿度調(diào)節(jié)劑：8～10%石灰粉

4.0～7.5Pa加重劑：石灰粉2．配制工藝打入柴油后，預(yù)熱至30～50℃，加瀝青粉和有機(jī)土。在泵壓較高條件下，進(jìn)行循環(huán)沖刺一小時(shí)，待親油膠體全部分散在油中，再加油酸、石灰和水。測(cè)試密度和流變性。當(dāng)油漿動(dòng)切力在4Pa以上，進(jìn)行加重。3．頂替作業(yè)為了防止油漿與井筒中水發(fā)生串槽污染損失泥漿。頂替前打4方柴油作隔離液。隨后迅速泵入油漿，水和混有水的柴油以防噴管淺排出。4．性能調(diào)整維護(hù)提粘切------加親油固體降粘切------加柴油降失水量----石灰石粉比重調(diào)節(jié)-----石灰石粉或重晶石§7—3油包水乳化鉆井液W/O乳化泥漿是以水珠為分散相，以油作分散介質(zhì)，并添加乳化劑，采油固體以及其它處理劑，加重劑所形成的穩(wěn)定乳狀液。與油漿的差別：1．分散相----乳化水珠2．水相具高礦化度----防塌3．性能取決于W/O乳狀液穩(wěn)定性，關(guān)鍵在乳化劑的選擇。一、組成1．油相選粘度低、閃點(diǎn)高、苯胺點(diǎn)在70℃以上的礦物油。2．水相淡水、鹽水或海水均可作水相。3.乳化劑（1）乳化劑選擇（根據(jù)HLB值選擇）（2）乳化劑復(fù)配主乳化劑：親油性強(qiáng)的乳化劑例：石油磺酸鐵，Span—80，硬酯酸鈣輔乳化劑：與主乳化劑作用的水溶物例：ABS，聚氧乙烯蓖麻油?；旌虾驢LB=3～64．親油膠體親油膠體有：有機(jī)土，氧化瀝青，親油褐煤等可作增稠劑及濾矢量降低劑。5.增稠劑不溶皂類(lèi)，瀝青，有機(jī)土。三種增稠劑的作用是不相同的，瀝青是利用增加固相濃度，鈉它是靠形成膠束，而有機(jī)土是形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而增稠。6．濾失量降低劑有機(jī)膠體7．其它處理劑(1)堿度調(diào)節(jié)劑：用石灰(2)潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑防止水潤(rùn)濕固體侵污油基泥漿二、油包水乳狀液的穩(wěn)定機(jī)理油溶性主乳化劑和水溶性輔乳化劑在油水界面形成密堆復(fù)合膜，降低了油水界面張力。較高的連續(xù)相粘度和適當(dāng)?shù)慕缑婺ふ扯扔欣诜€(wěn)定。固體顆粒的穩(wěn)定作用。用離子型乳化劑時(shí)的電穩(wěn)定作用。三、影響油包水乳化泥漿性能的因素1.油水比(1)影響乳狀液穩(wěn)定性油水比最大值26∶74。再大乳化劑反相。有資料介紹油水比約為40∶60時(shí)，乳狀液最穩(wěn)定。(2)影響流變性和濾失量Ⅰ.高密度的體系需要高的油水比，固相高需要大量油包圍，另外這樣流動(dòng)性好。Ⅱ.密度非常低的體系也需要高的油水比2．乳化劑的品種和加量3．有機(jī)搬土加量4．潤(rùn)濕反轉(zhuǎn)劑的品種和數(shù)量5．PH值的影響6．溫度壓力的影響（1）溫度與壓力對(duì)粘度的影響

T↗

粘度↘

P↗

粘度↗如果溫度和壓力同時(shí)增加，并保持適當(dāng)比率，則柴油的粘度可維持在某一固定值上。井筒內(nèi)粘度變化規(guī)律

由此可見(jiàn)壓力比溫度影響更大一般情況下，在地面重晶石不沉淀，在井下也不會(huì)發(fā)生沉淀。排漿過(guò)程吸入階段相對(duì)粘度吸入階段井底0深度地表循環(huán)第八章鉆井液固相控制

CP8ChapterEightSolidControl

按作用分：有用固相粘土重晶石無(wú)用固相鉆屑按性質(zhì)分：活性固相惰性固相按粒度分：粘土：d<2m泥：2

m<d<74m砂：d>74m鉆井液固相的分類(lèi)有害固相對(duì)鉆井所帶來(lái)的不利影響使鉆速降低，鉆頭進(jìn)尺減小鉆井設(shè)備磨損加劇泥漿比重、粘度升高泥餅加厚鉆井液費(fèi)用增加傷害油氣層固相控制的意義提高鉆速,延長(zhǎng)鉆頭壽命減薄泥餅,減少壓差卡鉆和測(cè)井工具遇卡率降低粘度,利于高壓噴射,減小激動(dòng)壓力減輕油氣層損害使鉆井液性能穩(wěn)定,簡(jiǎn)化維護(hù)處理,減少鉆井液費(fèi)用降低密度,減少井漏可能是聚合物不分散低固相泥漿實(shí)現(xiàn)的一個(gè)關(guān)鍵

一、加重——任何一種比水密度大的物質(zhì)，都可以使泥漿密度增加。目的：控制地層壓力、防井噴、井塌。二、固相對(duì)流變性的影響

1.固相尺寸的影響顆粒小，吸附水多，自由水減少，粘度明顯上升。搬土全是由極細(xì)顆粒組成，搬含在5%粘度明顯上升;而重晶石粒徑相對(duì)較大，重晶石含量在50%粘度明顯上升.§8—1固相的作用 5%50%固相含量表觀粘度搬土重晶石2.固相的活性粘土和頁(yè)巖顆粒都與水反應(yīng)，稱為“活性固相”。長(zhǎng)石，石英等為惰性固相。與水反應(yīng)程度主要取決于礦物本身，搬土水化程度高，對(duì)粘度影響大，而重晶石對(duì)粒度影響小。三、固相對(duì)泥餅厚度的影響厚度與固含有關(guān)從上式可看出Cm愈多，h愈厚，為了保證給定濾失量，不使泥餅變厚，應(yīng)使C0高些，Cm愈低，供裸眼形成濾餅的固相就越低。所以泥漿中需有適當(dāng)?shù)陌岷Ｋ?、固相?duì)鉆速的影響除了固相含量對(duì)鉆速影響外，還與粒子尺寸有關(guān)。五、對(duì)環(huán)空鉆屑的影響在環(huán)形空間，泥漿返速較慢，產(chǎn)生鉆屑滯留，地面測(cè)得泥漿密度比在環(huán)空的流動(dòng)泥漿密度稍小。要使環(huán)空泥漿密度不要過(guò)大，那么只有增大泥漿返速和降低鉆速。§8—2固相控制工藝一、固相控制方法（一）地面絮沉法----泥漿中的鉆屑帶到地面，加入絮凝劑使鉆屑在地面泥漿池中絮沉的方法。（二）稀釋法稀釋法分為純沖稀法和部分替換法兩種。1.純沖稀法指往泥漿中加水或稀流體用增加泥漿體積方法降低固含。缺點(diǎn)：（1）泥漿體積不斷增加（2）不斷補(bǔ)充處理劑來(lái)維護(hù)泥漿性能，成本增加。10%固相5%固相5%固相+水水純沖稀法示意圖2.部分替換法----指棄掉部分循環(huán)泥漿，然后沖稀的方法缺點(diǎn)：（1）浪費(fèi)一次泥漿（2）處理泥漿費(fèi)用較高優(yōu)點(diǎn)：（1）減少容器（2）少了沖稀液10%固相5%固相+水棄掉（三）機(jī)械清除1.以鉆屑最濃集的形式除去。2.用少量沖稀液便可維持泥漿性能3.減少處理劑用量4.廢漿的運(yùn)輸量較低二、清除泥漿固相的設(shè)備（一）振動(dòng)篩1.結(jié)構(gòu)馬達(dá)帶動(dòng)偏心輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動(dòng),粗顆粒從篩布上分離出去,液相及細(xì)顆粒進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng).2.類(lèi)型單層篩多層篩現(xiàn)場(chǎng)常用細(xì)篩網(wǎng)下墊一層粗篩網(wǎng)提高其強(qiáng)度。3.篩網(wǎng)（1）篩目：12～80目，可清除粒子直徑為74um以上粒子。（2）篩布的選擇盡可能細(xì)一些，以提高效率。注意泥漿和篩網(wǎng)強(qiáng)度問(wèn)題。使用中發(fā)生堵塞的原因是鋼絲上粘附了顆粒，解決方法，除了換較粗的篩網(wǎng)外還可用清水噴射篩網(wǎng)。（二）旋流分離器1.結(jié)構(gòu)過(guò)振動(dòng)篩的鉆井液加壓后經(jīng)進(jìn)液管沿水平切線方向射入園柱形液腔,沿內(nèi)壁作向下的螺旋運(yùn)動(dòng),粗重顆粒在離心力作用下被甩向器壁,然后下降,連同少量液體由排砂孔排出,分離器中心線附近壓力低,形成空氣柱,大部分帶較細(xì)顆粒的液體在接近排砂孔時(shí)改變方向,螺旋上升,沿氣柱經(jīng)溢流管進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng).2.工作原理離心力3.影響分離效率的因素（1）顆粒的性質(zhì)兩種密度不同的固相，二者的尺寸符合一定的數(shù)字關(guān)系，會(huì)有相同的沉降速度（2）流體的性質(zhì)（3）流動(dòng)參數(shù)

Ⅰ工作壓力適當(dāng)

Ⅱ通過(guò)旋流器后的壓力降。（通過(guò)底流口調(diào)節(jié)）底流呈傘形霧狀排出為宜（4）旋流器的尺寸50年代開(kāi)始使用旋流器，可消除74um以上粒子（API砂）稱為除砂器，62年開(kāi)始使用旋流器，可消除74um以下粒子稱為除泥器。目前旋流器的名稱與尺寸范圍及除固范圍4.分離器尺寸和數(shù)目的確定尺寸---由清除固相大小確定數(shù)目---決定處理量，按處理125%的循環(huán)泥漿確定（保證全部被處理）。名稱尺寸除固范圍除砂器6～12“44um以上除泥器2～5〃8um以上(三)清潔器1.作用回收重晶石，貴重液相2.篩網(wǎng)尺寸（使用200目篩）從理論上說(shuō)，從排泄孔中排除小于74um重晶石粉，返回泥漿體系重晶石粉尺寸10～74um，多數(shù)重晶石粉可通過(guò)200目篩，現(xiàn)場(chǎng)常使125目左右。使用清潔器要損失一部分重晶石粉，其原因是重晶石粉附在粘土和鉆屑顆粒表面。被清除掉約30%。（四）離心機(jī)1.結(jié)構(gòu)工作原理泥漿由進(jìn)液管進(jìn)入輸送器，從輸送器的孔中流出，在離心力作用下粗重顆粒被甩外殼壁，由輸送器推至端部孔眼排出，而膠體-液體則經(jīng)溢流孔排出。2.離心機(jī)的類(lèi)型（1）重晶石回收離心機(jī)作用：從排