内容发布更新时间 : 2024/5/23 21:57:57星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

钻井液中固相含量对钻井作业的影响及其控制 摘要 钻井液中的固相含量是指固相物质体积占中的循环钻井液体积 的百分比。 钻井液中固相的含量对钻井液的性能及钻井工艺有着重要 影响, 通过调整钻井液中固相的含量可以控制钻井液密度, 使其与地 层保持相同压力,避免井喷,井涌等事故。清除有害的岩屑,可以减 小钻井液与设备之间的摩擦力,减小设备的受损程度,提高钻速,减 少成本。

关键词 固相 含量 影响 控制

钻井液中的固相物质一般是指粘土, 调节钻井液密度的材料 (如 重晶石和岩屑。 前者可以调节钻井液的性能,加入粘土可以提高钻 井液的粘度和切力;后者属于有害固相,使钻井液性能变坏,岩屑含 量过高,会使滤饼的渗透率增加,滤失量增大,滤饼增厚,易发生卡 钻事故,此外还会降低钻速,增大设备的磨损程度,钻井成本增高。 可见,钻井液中的固相含量必须加以控制,清除有害固相,保持一定 量有用固相。 如果将钻井液中的有害固相控制在合适范围内, 会有一 下几个方面的好处:降低钻井液的扭矩和摩阻; 减小抽吸压力和压力 激动;减小压差卡钻的可能性;减小测井工具的阻卡;改善下套管的 条件;提高固井质量;延长钻头寿命;减轻设备磨损;增强井眼稳定 性;提高钻速;降低钻井及钻井液成本等。

一、 钻井液中的固相物质

钻井液中的固相可按不同的标准分类:

(1 若 按来源分类, 固相可分为配浆粘土、 岩屑、 密度调整材料和 处理剂中的固相物质等。

(2 若 按密度分类,固相可分为高密度(>=2.7g/cm^3固相和低 密度(<2.7g/cm^3固相。前者如重晶石(密度在 4.2~ 4.6g/cm^3范 围 , 后 者 如 膨 润 土 和 钻 屑 (密 度 在 2.4~ 2.7g/cm^3范围 。

(3 若 按表面的化学活性分类, 固相可分为表面活性固相和表面惰 性固相。 前者如膨润土, 它的表面易与水和一些处理剂发生作 用;后者如重晶石,它的表面不与

水和处理剂发生作用。 (4 若 按在钻井液中是否有用分类, 固相可分为有用固相和无用固 相。粘土和密度调整材料为有用固相,岩屑为无用固相。 (5 若 按颗粒直径分类,固相又可分为胶体粒子(<2μm 、泥(2~ 74μm 、砂(>74μm等。

二、 钻井液中固相含量对钻井液及其钻井工艺的影响 对钻井液性能的影响 (1影响钻井液密度。

(2影响造壁性;随着钻井液固相含量的增加,相同失水量条件 下,对应得泥饼增厚。

(3影响钻井液流变性。 影响途径

1、 增加颗粒之间、颗粒与液相之间的摩擦; 2、 固体表面吸收水分,使钻井液自由水减少;

3、 形成空间网架结构。随着固相含量的增加,钻井液粘度增大,

切力上升, 其影响程度主要取决于固相含量、 颗粒直径和固相表面 活性。 影响因素

1、 固相含量:随着固相含量的增加,钻井液流动阻力增大,粘 切力升高。 2、 颗粒尺寸:在固相含量相同的情况下,固体颗粒直径越小, 数目越多,所产生的阻力越大,因而钻井液的粘切就越高。 3、 固体的活性:惰性固体只产生纯摩擦,所以对塑性粘度影响 较大,对其他影响较小。然而活性固体不仅产生摩擦,而且 液相之间相互作用,所以它不但影响塑性粘度,对其它钻井 液性能也有影响。

(4影响滤液性能:由于活性固体表面要发生水解、电离和离子 交换等作用,就会使钻井液 PH 、电解质浓度等发生变化。

对钻井工艺的影响

(1影响钻速,由于固相含量增加时易产生“压持效应”,造成 重复破碎,从而使机械钻速下降。

(2引起井下复杂情况,由于固相含量增加,摩阻增大、密度增 大、泥饼增厚、粘切升高等,就容易造成压差卡钻,还易造 成压力激动和抽吸压力,进而引起井漏或井喷。

(3其它:由于固相含量增加,容易造成下套管、电测等困难容 易堵塞油气管道,损害油气层。

三、 钻井液固相含量的要求

钻井液中固相含量主要包括膨润土、加重剂和钻屑。 膨润土含量要求

钻井液的膨润土含量,主要取决于钻井液流变性、造壁性和悬 浮能力的要求。如果膨润土含量太低,不能使钻井液具有一定 的粘度、切力,而且不易形成泥饼,因而不能满足携岩、悬浮 加重材料和稳定井壁的要求;如果膨润土含量过高,则会导致 泥饼过厚、粘度、切力过大,容易引起井下复杂情况。所以, 膨润土含量不能过高,也不能过低,优质膨润土的最佳含量在 0.5~3.5%之间。

影响膨润土含量的因素 (1膨润土的质量

膨润土造浆率越高,对膨润土的需求越少。 (2钻井液密度