鉆井液工藝學(xué)

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鉆井液工藝學(xué)鉆井液密度對鉆井的影響：〔井噴、井漏、井塌和卡鉆等〕(2)與油氣層損害有關(guān)(3)影響鉆井速度2pH〔8-11〕范圍，即維持在一個(gè)較弱的堿性環(huán)境。掌握在這一范圍的緣由：(1)粘土具有適當(dāng)?shù)姆稚⒍?，便于掌握和調(diào)整鉆井液性能(3)對鉆具腐蝕性低(4)可抑制體系中鈣、鎂鹽的溶解3、鉆井液的主要功用:攜帶和懸浮巖屑(2)穩(wěn)定井壁和平衡地層壓力(3)冷卻和潤滑鉆頭、鉆具(4)傳遞水動力(5)傳遞井下信息、準(zhǔn)時(shí)覺察油氣顯示和高、低壓地層(6)保護(hù)油氣層4、水基鉆井液是由膨潤土、水、各種處理劑、加重材料以及鉆屑組成的多相分散體系。劑、石灰和加重材料等所開成形的乳狀液體系。610①分散鉆井液②鈣處理鉆井液③鹽水鉆井液④飽和鹽水鉆井液⑤聚合物鉆井液⑥鉀基聚合物鉆井液⑦油基鉆井液⑧合成基鉆井液⑨氣體型鉆井流體⑩保護(hù)儲層的鉆井液7、鉆井液流變性是指在外力作用下，鉆井液發(fā)生流淌和變形的特性，其中流淌是主要的方面。這是鉆井液的造壁性9、固相含量：鉆井液中全部固相的體積占鉆井液總體積的百分?jǐn)?shù)10、固相含量對鉆速的影響:1、常見的粘土礦物有三種；高嶺石、蒙脫石、伊利石。2、粘土礦物的兩種根本構(gòu)造單元：(2)鋁氧八面體與鋁氧八面體片3、晶格取代：在粘土礦物晶體中，一局部陽離子被另一局部陽離子所置換，產(chǎn)生過剩電荷的現(xiàn)象。4、陽離子交換容量〔CEC：pH=7100g〔以一價(jià)陽離子毫摩爾數(shù)表示。這些陽離子吸附于粘土上，可以被分散介質(zhì)中其它陽離子所交換的陽離子。6CEC：PH=77、影響粘土陽離子交換容量大小的因素：(2)粘土的分散度(3)溶液的酸堿度8、集中雙電層：從固體外表到過剩反離子為零處。反離子集中分布于膠粒四周，形成集中雙電層。9、電動電勢ζ：從滑動面到均勻液相的電勢降。10、粘土晶體的電荷(1)(2)可變負(fù)電荷〔外表電荷〕(3)正電荷——外表電荷11、粘土礦物外表水化：粘土礦物晶層外表吸附水分子和補(bǔ)償陽離子吸附水分子、增大晶層間距的過程。、滲透水化：由于晶層間陽離子濃度大于溶液內(nèi)部的陽離子濃度，因而發(fā)生水的濃度集中，使水進(jìn)入晶層，增加晶層間距，使粘土膨脹。13、沉降穩(wěn)定性：在重力作用下，分散相粒子是否簡潔下沉的性質(zhì)。4簡潔自動聚結(jié)變大〔自動降低分散度〕的性質(zhì)。1、流變性——在外力〔泵送、攪拌〕作用下,液體流淌和變形的特性。2、鉆井液流變性指網(wǎng)架構(gòu)造變形與流淌特性。包括粘度、切力、剪切稀釋性、觸變性等。3、鉆井液流變性對鉆井的影響:(1)攜帶巖屑，保證井底清潔。(2)懸浮巖屑與重晶石。(3)機(jī)械鉆速井眼規(guī)章和井下安全。4、剪切速率/速度梯度γ：指垂直于流速方向上單位距離流速的增量。γ=dv/dx，s-15、剪切應(yīng)力τ：流體單位面積上的內(nèi)摩擦力。τ=F/S=μγ，Pa流體間的內(nèi)摩擦力；S—接觸面積；μ—量度液體粘滯性大小的因素，稱為粘度，mPa·s。6、流變曲線與流變方程：流變曲線：描述τ與γ的關(guān)系。流變方程/流變模式：描述τ與γ關(guān)系的數(shù)學(xué)關(guān)系式。7、流體的根本流型：牛頓流型、假塑性流型、塑性流型和膨脹流型。加水稀釋可能以降低粘度。加水稀釋、消退影響動切力上升的電解質(zhì)可以降低動切力10、表觀粘度〔有效粘度〕μ某一剪切速率下，剪切應(yīng)力與剪切速率的比值a：11、剪切稀釋性表觀粘度隨剪切速率的增加而降低的特性。：12、觸變性：鉆井液攪拌變稀，靜止變稠的性質(zhì)。13、層流攜巖特點(diǎn)：對井壁沖刷作用小，有利于穩(wěn)定井壁；(2)存在“轉(zhuǎn)動靠壁”現(xiàn)象，攜巖效率低。14、紊流攜巖特點(diǎn)：無“轉(zhuǎn)動靠壁”現(xiàn)象，攜巖效率高(2)對井壁沖刷作用大(3)巖屑滑落速度大(4)循環(huán)壓耗大滑性能1234、造壁性：5、API6、高溫高壓濾失量測定儀必需進(jìn)展高溫高壓條件下的濾失量評價(jià)。7、對鉆井液濾失性能的要求：在鉆開油氣層時(shí)，應(yīng)盡力掌握濾失量，以減輕對油氣層的損害鉆遇易坍塌地層時(shí)，濾失量需嚴(yán)格掌握，API5mlAPI10ml，HTHP20ml卡鉆(5)加強(qiáng)對鉆井液濾失性能的檢測8、靜濾失影響因素〔1〕t〔2〕壓差△P〔3〕K〔4〕固相含量〔5〕濾液粘度μ9、瞬時(shí)濾失的影響因素：①壓差：ΔP↗，瞬時(shí)失水量↗。②粘度：粘度↗，瞬時(shí)失水量↘。③固相顆粒大小與多少。10、影響動失水的因素：11、液體類潤滑劑：類型：礦物油、植物油和外表活性劑作用原理：通過在金屬、巖石和粘土外表形成吸附膜，削減鉆具對井壁和套管的摩擦。作用原理：V2mV2mVV V B1B1BV2 2Vm11Bm，ρ1 2 B B B同時(shí)，井液在加重前、后的質(zhì)量關(guān)系:V2

VV2

1B 2Vm=(V-Vρ2 B 2 1 B然而有時(shí)因受現(xiàn)場泥漿池容積的限制，加重前必需排掉一局部鉆井液，或者期望在加重之前先排掉一局部不加重鉆井液，這樣就不會造成加重劑的鋪張，這種狀況下，首先依據(jù)加重后可以

V，用下式求出應(yīng)保存的原漿的體積：2 2 VV B 21 2 B 1如：用重晶石〔ρ=4.2g/cm3〕200m3鉆井液由密度ρ=1.10g/cm3加重到ρ=1.50g/cm3，并且B 1 2100kg9L最終體積無限制，需參加重晶石多少噸？解：水的密度為ρ=1.0g/cm3W

+V+V

=V+mB+V

①

=257.39989m32 1 B W

ρB W 2

+m+m

-V

Vm+m

m=(V-V)ρ

-m=78990.672kg1 B W

22 11 B W

B100 B

2 1 2 Bm=9

m③ 200

=?V →?V=44.59978m3

+9

m=?Vρ

→m=61375.842W 100 B

257.39989 57.39989

B100 B 2 B2、無機(jī)處理劑的作用機(jī)理:PH(3)沉淀作用(4)鉻合作用(5)與有機(jī)處理劑生成可溶性鹽(6)抑制溶解作用3、無機(jī)處理劑的類型：純堿、燒堿、石灰、石膏、氯化鈣、氯化鈉、氯化鉀、硅酸鈉〔靜電吸附、配位鍵吸附〕吸附在粘土顆粒端面上，轉(zhuǎn)變端面性質(zhì)，拆散網(wǎng)架構(gòu)造，從而降低鉆井液構(gòu)造粘度。5、降濾失劑作用機(jī)理：水化膜增厚，聚結(jié)阻力增大，膠粒穩(wěn)定性增加，Vf

降低。6、絮凝劑作用機(jī)理：(1)吸附(2)橋連(3)形成團(tuán)塊、團(tuán)塊下沉。、粘劑、降濾失劑、防塌劑、增粘劑、絮凝劑、堵漏劑1、水基分散型鉆井液的特點(diǎn)：(1)粘土顆粒高度分散。(2)粘土分散度轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致性能轉(zhuǎn)變。(3)性能簡潔受電解質(zhì)污染，穩(wěn)定性差。(4)維護(hù)、處理需要很多水量。本錢低。15mPa.s：M3/T3、水基分散型鉆井液受污染及其處理：(1)〔鈣、鈉鹽、鹽水(2)鈣污染處理原則：除鈣、護(hù)膠、拆構(gòu)造。水泥侵的處理：加低堿比的護(hù)膠混合液、參加NaHCO、清水鉆水泥塞，鉆完放掉。3石膏侵的處理：對于薄層石膏層：純堿+燒堿〔除鈣〔pH〕(6)鹽侵污處理：抗鹽、護(hù)膠、拆構(gòu)造、換土。4、鈣處理鉆井液分類：石灰鉆井液、石膏鉆井液、氯化鈣鉆井液5、聚合物鉆井液的根本特點(diǎn)(1)無用固相少，密度低，壓差?。?2)鉆屑較粗，固相體積含量較??；膨潤土固相含量低，亞微米顆粒少；(4)剪切稀釋性好，水眼粘度低；(5)攜砂力量強(qiáng)；(6)抑制、包被力量強(qiáng)；(7)對油氣層損害較小；(8)抗溫力量較強(qiáng)。6、不分散低固相聚合物鉆井液的性能指標(biāo)：4%1.06g/cm30.48(4)1.5~3Pa(5)濾失量掌握應(yīng)視具體狀況而定優(yōu)化流變參數(shù)(7)在整個(gè)鉆井過程中應(yīng)盡量不用分散劑。7、聚合物處理劑的主要作用機(jī)理：橋聯(lián)與包被作用(2)絮凝作用(3)增粘作用(4)降濾失作用(5)抑制與防塌作用(6)降粘作用8、高溫對鉆井液處理劑的影響：1)分散作用(2)泥漿中粘土粒子高溫聚結(jié)(3)高溫外表鈍化〔去活性〕1、油基鉆井液是指以油作為連續(xù)相的鉆井液。2、油基鉆井液的組成:基油、水相、乳化劑、潤濕劑、親油膠體、石灰、加重材料3、油基鉆井液的優(yōu)點(diǎn)：能抗高溫、抗鹽鈣侵、有利于井壁穩(wěn)定、潤滑性好、和對油氣層損害程度較小等。1、鉆井液固相掌握，指在保存適量有用固相的前提下，盡可能地去除無用固相。2、常用的固控設(shè)備：振動篩旋流器、泥漿清潔器、離心機(jī)3、鉆井液中固相物質(zhì)的分類按固相密度分類：可分為高密度固相和低密度固相兩種類型。按固相性質(zhì)分類：可分為活性固相和惰性固相。(3)按固相粒度分類：)土或膠)＜μm2)況徑273m3)砂(或稱API砂) 粒徑＞74μm。成井徑擴(kuò)大或縮小，后者易造成井漏。2、井壁不穩(wěn)定的緣由分析：井壁不穩(wěn)定的實(shí)質(zhì)是力學(xué)不穩(wěn)定。1)2)鉆井液濾液對地層的侵入3)粘土的水化(3)鉆井工程措施3、井漏是在鉆井、固井、測試等各種井下作業(yè)中，各種工作液(包括鉆井液、水泥漿、完井液地窖裂縫型等五種類型于地層孔隙、裂縫或溶洞中液體的孔隙壓力。并且，地層中存在著漏失通道和較大的足夠容納液體的空間，此通道的開口尺寸應(yīng)大于外來工作液中固相的粒徑。6、發(fā)生井漏的緣由：影響地層漏失壓力的因素(2)影響地層裂開壓力的因素(3)影響鉆井液動壓力的因素7、確定漏層的方法有以下幾種：觀看鉆進(jìn)狀況(2)觀看巖心和鉆屑狀況(3)觀看鉆井液性能的變化狀況8、井漏的預(yù)防主要有以下幾種方法:設(shè)計(jì)合理的井身構(gòu)造；(2)降低井筒中鉆井液的動壓力；(3)提高地層的承壓力量9、常用的堵漏方法有以下幾種：(1)調(diào)整鉆井液性能與鉆井措施；(2)靜止堵漏；(3)橋接材料堵漏法；(4)高濾失漿液堵漏法；(5)暫堵法；(6)(7)無機(jī)膠凝物質(zhì)堵漏法；(8)復(fù)合堵漏法10、井噴是指地層流體失去掌握，噴到地面，或是竄至其它地層里的現(xiàn)象。11、井噴發(fā)生的緣由：鉆進(jìn)過程中井噴發(fā)生的緣由：鉆到油、氣、水層時(shí)，鉆井液當(dāng)量密度低于地層的壓力系數(shù)就會發(fā)生井噴。井噴。低于高壓油、氣、水層壓力時(shí)，就會引起井噴。起鉆過程中井噴發(fā)生的緣由：起鉆時(shí)未準(zhǔn)時(shí)灌鉆井液，造成井內(nèi)液柱壓力下降。起鉆時(shí)鉆井液停頓循環(huán)，失去循環(huán)壓力，使鉆井液作用在地層的壓力下降。使上提鉆具時(shí)產(chǎn)