鉆井液工藝學7-8

第七章油基鉆井液

CP7OilbasedDrillingFluids書山有路勤為徑學海無崖苦作舟§7—1概況一、優(yōu)點1．失的是油，基本不失水，可防止頁巖膨脹。2．抗污染能力強，不影響產層滲透率。3．熱穩(wěn)定性好，潤滑鉆具，腐蝕性小。二、用途1．鉆定向井，高溫深井（>7千米）效果好。2．作鉆開產層的洗井液。3．鉆大段石膏、巖鹽層、嚴重坍塌層。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§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，閃點高、苯胺點為70℃以上的優(yōu)質柴油（0～2號）閃點：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，此時溫度即閃點柴油組成：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（濾餅質量差）適量20～25%膠體（濾餅薄、致密）芳香烴含量常用苯胺點表示苯胺點：等體積的油類和苯胺相至完全溶解的最低溫度值。芳香烴含量高，對橡膠件損害越嚴重。2.氧化瀝青瀝青質不溶于油中組成膠質溶于油中油質

膠質在空氣中進行氧化可以轉變?yōu)闉r青質，瀝青質多少用軟化點表示。苯胺點、軟化點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、環(huán)烷酸類。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）閃點大于82℃，燃點大于93℃，苯胺點>60℃漏斗粘度40～50S氧化瀝青（軟化點150℃，含15%左右石灰粉）10～12%密度1.0～1.04g/cm3有機搬土：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，預熱至30～50℃，加瀝青粉和有機土。在泵壓較高條件下，進行循環(huán)沖刺一小時，待親油膠體全部分散在油中，再加油酸、石灰和水。測試密度和流變性。當油漿動切力在4Pa以上，進行加重。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．性能調整維護提粘切------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，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，關鍵在乳化劑的選擇。一、組成1．油相選粘度低、閃點高、苯胺點在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HLB值選擇）（2）乳化劑復配主乳化劑：親油性強的乳化劑例：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。混合后HLB=3～64．親油膠體親油膠體有：有機土，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，瀝青，有機土。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，而有機土是形成網狀結構而增稠。6．濾失量降低劑有機膠體7．其它處理劑(1)堿度調節(jié)劑：用石灰(2)潤濕反轉劑防止水潤濕固體侵污油基泥漿二、油包水乳狀液的穩(wěn)定機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合膜，降低了油水界面張力。較高的連續(xù)相粘度和適當的界面膜粘度有利于穩(wěn)定。固體顆粒的穩(wěn)定作用。用離子型乳化劑時的電穩(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，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．有機搬土加量4．潤濕反轉劑的品種和數量5．PH值的影響6．溫度壓力的影響（1）溫度與壓力對粘度的影響

T↗

粘度↘

P↗

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

由此可見壓力比溫度影響更大一般情況下，在地面重晶石不沉淀，在井下也不會發(fā)生沉淀。排漿過程吸入階段相對粘度吸入階段井底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用固相鉆屑按性質分：活性固相惰性固相按粒度分：粘土：d<2m泥：2

m<d<74m砂：d>74m鉆井液固相的分類有害固相對鉆井所帶來的不利影響使鉆速降低，鉆頭進尺減小鉆井設備磨損加劇泥漿比重、粘度升高泥餅加厚鉆井液費用增加傷害油氣層固相控制的意義提高鉆速,延長鉆頭壽命減薄泥餅,減少壓差卡鉆和測井工具遇卡率降低粘度,利于高壓噴射,減小激動壓力減輕油氣層損害使鉆井液性能穩(wěn)定,簡化維護處理,減少鉆井液費用降低密度,減少井漏可能是聚合物不分散低固相泥漿實現的一個關鍵

一、加重——任何一種比水密度大的物質，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。搬土全是由極細顆粒組成，搬含在5%粘度明顯上升;而重晶石粒徑相對較大，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巖顆粒都與水反應，稱為“活性固相”。長石，石英等為惰性固相。與水反應程度主要取決于礦物本身，搬土水化程度高，對粘度影響大，而重晶石對粒度影響小。三、固相對泥餅厚度的影響厚度與固含有關從上式可看出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的搬含。四、固相對鉆速的影響除了固相含量對鉆速影響外，還與粒子尺寸有關。五、對環(huán)空鉆屑的影響在環(huán)形空間，泥漿返速較慢，產生鉆屑滯留，地面測得泥漿密度比在環(huán)空的流動泥漿密度稍小。要使環(huán)空泥漿密度不要過大，那么只有增大泥漿返速和降低鉆速?！?—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：（1）泥漿體積不斷增加（2）不斷補充處理劑來維護泥漿性能，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：（1）浪費一次泥漿（2）處理泥漿費用較高優(yōu)點：（1）減少容器（2）少了沖稀液10%固相5%固相+水棄掉（三）機械清除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.廢漿的運輸量較低二、清除泥漿固相的設備（一）振動篩1.結構馬達帶動偏心輪旋轉產生振動,粗顆粒從篩布上分離出去,液相及細顆粒進入循環(huán)系統.2.類型單層篩多層篩現場常用細篩網下墊一層粗篩網提高其強度。3.篩網（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一些，以提高效率。注意泥漿和篩網強度問題。使用中發(fā)生堵塞的原因是鋼絲上粘附了顆粒，解決方法，除了換較粗的篩網外還可用清水噴射篩網。（二）旋流分離器1.結構過振動篩的鉆井液加壓后經進液管沿水平切線方向射入園柱形液腔,沿內壁作向下的螺旋運動,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,大部分帶較細顆粒的液體在接近排砂孔時改變方向,螺旋上升,沿氣柱經溢流管進入循環(huán)系統.2.工作原理離心力3.影響分離效率的因素（1）顆粒的性質兩種密度不同的固相，二者的尺寸符合一定的數字關系，會有相同的沉降速度（2）流體的性質（3）流動參數

Ⅰ工作壓力適當

Ⅱ通過旋流器后的壓力降。（通過底流口調節(jié)）底流呈傘形霧狀排出為宜（4）旋流器的尺寸50年代開始使用旋流器，可消除74um以上粒子（API砂）稱為除砂器，62年開始使用旋流器，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.分離器尺寸和數目的確定尺寸---由清除固相大小確定數目---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.篩網尺寸（使用200目篩）從理論上說，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，多數重晶石粉可通過200目篩，現場常使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1.結構工作原理泥漿由進液管進入輸送器，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-液體則經溢流孔排出。2.離心機的類型（1）重晶石回收離心機作用：從排