钻井液工艺学[攻略]

钻井液工艺学[攻略] 第一章 钻井液概论 1、钻井液密度:单位体积钻井液的质量。 钻井液密度对钻井的影响:(1)影响井下安全(井喷、井漏、井塌和卡钻等)(2)与油气层损 害有关(3)影响钻井速度 2、钻井液对pH值要求: 一般控制在(8-11)范围，即维持在一个较弱的碱性环境。 控制在这一范围的原因: (1)粘土具有适当的分散度，便于控制和调整钻井液性能(2)可以 使有机处理剂充分发挥其效能(3)对钻具腐蚀性低(4)可抑制体系 中钙、镁盐的溶解 3钻井液的主要功用: 携带和悬浮岩屑，稳定井壁和平衡地层压力，冷却和润滑钻头、钻具，传 递水动力，传递井下信息、及时发现油气显示和高、低压地层，保护油气层 4、水基钻井液:由膨润土、水、各种处理剂、加重材料以及钻屑组成的多相分散体系。 5、油基钻井液:以水滴为分散相，油为连续相，并添加适量乳化剂、注湿剂、亲油的固体处理 剂、石灰和加重材料等所开成形的乳状液体系。 6、钻井液的分类，综合分类法: ?分散钻井液?钙处理钻井液?盐水钻井液?饱和盐水钻井 液? 聚合物钻井液?钾基聚合物钻井液?油基钻井液?合 成基钻井液?气体型钻井流体?保护储层的钻井液 、钻井液流变性:指在外力作用下，钻井液发生流动和变形的特性，其中流动是主要的方面。7 8、钻井液的造壁性: 随着泥饼的不断加厚以及在压差作用下被压实，泥饼对裸眼井壁起到有效 稳定和保护作用 9、固相含量:钻井液中全部固相的体积占钻井液总体积的百分数 10、固相含量对钻速的影响: 固相含量越高，钻速越小 , 固相类型不同，钻速影响不一样 第二章 粘土矿物和粘土胶体化学基础 1、常见的粘土矿物有三种: 高岭石、蒙脱石、伊利石。 2、粘土矿物的两种基本构造单元:硅氧四面体与硅氧四面体片, 铝氧八面体与铝氧八面体片 3、晶格取代:粘土矿物晶体中，一部分阳离子被另一部分阳离子所置换，产生过剩电荷的现象 4、阳离子交换容量(CEC):分散介质pH=7时，100g粘土所能交换下来的阳离子的毫摩尔数(以 一价阳离子毫摩尔数 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示)。 5、交换性阳离子:粘土表面带负电，为了保持电中性，必然从分散介质中吸附等量的阳离子, 这些阳离子吸附于粘土上，可以被分散介质中其它阳离子所交换的阳离子。 6、粘土的阳离子交换容量CEC: 分散介质的PH=7时，从粘土上所能交换下来的阳离子总量。 7、影响粘土阳离子交换容量大小的因素:粘土矿物的本性, 粘土的分散度, 溶液的酸碱度 8 扩散双电层:从固体表面到过剩反离子为零处,反离子扩散分布于胶粒周围，形成扩散双电层 9、电动电势ζ:从滑动面到均匀液相的电势降。 10、粘土晶体的电荷: 永久负电荷—构造电荷,可变负电荷(表面电荷),正电荷—表面电荷 11、粘土矿物表面水化:粘土矿物晶层表面吸附水分子和补偿阳离子吸附水 分子、增大晶层间 距的过程。 12、渗透水化:由于晶层间阳离子浓度大于溶液内部的阳离子浓度，因而发生水的浓度扩散， 使水进入晶层，增加晶层间距，使粘土膨胀。 13、沉降稳定性:在重力作用下，分散相粒子是否容易下沉的性质。 、聚结稳定性:分散相粒子是否容易自动聚结变大(自动降低分散度)的性质。14 第三章 钻井液的流变性 1、流变性:在外力(泵送、搅拌)作用下,液体流动和变形的特性。 2、钻井液流变性:指网架结构变形与流动特性。 包括:粘度、切力、剪切稀释性、触变性等。 3、钻井液流变性对钻井的影响: (1)携带岩屑，保证井底清洁。(2)悬浮岩屑与重晶石 。(3)机 械钻速 井眼规则和井下安全。 -14、剪切速率/速度梯度γ:指垂直于流速方向上单位距离流速的增量。γ= dv/dx，s 5、剪切应力τ : 流体单位面积上的内摩擦力。 6、流变曲线:描述τ与γ的关系。 流变方程/流变模式:描述τ与γ关系的数学关系式。 7、流体的基本流型: 牛顿流型、假塑性流型、塑性流型和膨胀流型。 8、塑性粘度的调节:加预水化般土和加增粘剂可以升高粘度，使用固控设备、使用化学絮凝剂、 加水稀释可能以降低粘度。 9、动切力调节:加预水化般土、加高分子聚合物、加适量的电解质加以提高动切力，加降粘剂、 加水稀释、消除影响动切力升高的电解质可以降低动切力 10、表观粘度(有效粘度)μ:某一剪切速率下，剪切应力与剪切速率的比值 11、剪切稀释性:表观粘度随剪切速率的增加而降低的特性。 12、触变性:钻井液搅拌变稀，静止变稠的性质。 13 层流携岩特点:对井壁冲刷作用小，有利于稳定井壁;存在“转动靠壁”现象，携岩效率低。 14、紊流携岩特点:(1)无“转动靠壁”现象，携岩效率高(2)对井壁冲刷作用大(3)岩屑滑落速 度大(4)循环压耗大 15、卡森模式优点:不仅在低剪切区和中剪切区有较好的精确度，还可以利用低、中剪切区的 测定结果预测高剪切速率下的流变特性。 第四章 钻井液的滤失和润滑性能 1、瞬时滤失: 钻井液与新地层接触的瞬间，泥饼尚未形成时的滤失 2、动滤失: 钻井液在循环过程中的滤失。 3、静滤失: 钻井液停止循环时发生的滤失。 4、造壁性:在滤失过程中，随着钻井液中的自由水进入岩层，钻井液中的固相颗粒便附着在井 壁形成泥饼。 5、API滤失量测定仪: 最常用的低温低压条件下评价钻井液滤失量。 6、高温高压滤失量测定仪必须进行高温高压条件下的滤失量评价。 7、对钻井液滤失性能的要求: (1)在钻开油气层时，应尽力控制滤失量，以减轻对油气层的损害 (2)钻遇易坍塌地层时，滤失量需严格控制，API滤失量最好不大于5ml (3)对一般地层，API滤失量应尽量控制在10ml以内，HTHP滤失量不应超过20ml (4)要注意提高滤饼质量，尽可能形成薄、韧、致密及润滑性好的滤饼，以利于固壁和避免 压差卡钻 (5)加强对钻井液滤失性能的检测 8、静滤失影响因素: 滤失时间t，压差?P，泥饼渗透率K，固相含量，滤液粘度μ 9瞬时滤失的影响因素:压差?，瞬时失水量?。粘度?，瞬时失水量?。固相颗粒大小与多少 10、影响动失水的因素: ?影响静失水的因素同样影响动失水。?环空返速 ?泥饼强度:强 度高，不易冲蚀，动失水小。 11、液体类润滑剂:类型:矿物油、植物油和表面活性剂 作用原理:通过在金属、岩石和粘土表面形成吸附膜，减少钻具对井壁和套管的摩擦。 12、固体类润滑剂:类型:塑料小球、石墨、玻璃微珠等 作用原理:多数固体润滑剂类似细小滚珠，将滑动摩擦转化为滚动摩擦，因而可以大 幅度降低扭矩和阻力。 第五章 钻井液配浆材料与处理剂 m1、 B,，,，VVVVB211,V,,V，m式中，V、V、V:分别表示加重前、加重后的钻井液体积和重晶石的体积，m，ρ为重晶石的2211B12BBB,B 质量和密度。与此同时，钻井液在加重前、后的质量关系: ,,,，，B1V计算: 2,VV21，，,,, B2 求出V后，重晶石用量可由下式求得: m=(V-V) ρ 2B21B 然而有时因受现场泥浆池容积的限制，加重前必须排掉一部分钻井液，或者希望在加重之前先排掉一部分不加重钻井液，这样就不会造成加重剂的浪费，这种情况下，首先根据加重后可以容纳的体积V，用下式求出应保留的原浆的体积: 2,,,B2，， ,12VV,,,，， B13333例1:用重晶石(ρ=4.2g/cm)把200 m钻井液由密度ρ=1.10g/cm加重到ρ=1.50g/cm，并B12 且每100kg重晶石需同时加入9L水以防止钻井液过度增稠，试求: (1)最终体积无限制，需加入重晶石多少吨, 3(2)若最终体积为200 m，需加入重晶石多少吨，放掉钻井液多少方, 3解:已知水的密度为ρ=1.0g/cm W 3V=V+V+V= V++V ? 联立? ? ?式得V=257.39989 m 21BW 1W2 ,V,,V，mm=m+m+m ?+m ? m+ m=(V-V)ρ ? m=78990.672 kg21BW BWBB212B2211 3m= m? = ? =44.59978 m m+ m= ρ?m=61375.842 kgW B BB2 B 2 无机处理剂的作用机理: (1)离子交换吸附(2)调控钻井液中的PH值(3)沉淀作用(4)铬合作用 (5)与有机处理剂生成可溶性盐(6)抑制溶解作用 3、无机处理剂的类型: 纯碱、烧碱、石灰、石膏、氯化钙、氯化钠、氯化钾、硅酸钠 4、降粘剂稀释机理: 稀释剂分子通过(静电吸附、配位键吸附)吸附在粘土颗粒端面上，改 变端面性质，拆散网架结构，从而降低钻井液结构粘度。 5、降滤失剂作用机理: 水化膜增厚， 聚结阻力增大， 胶粒稳定性增强 ， V 降低。f 6、絮凝剂作用机理: (1)吸附(2)桥连(3) 形成团块、团块下沉。 7、典型的有机处理剂: 降粘剂、降滤失剂、防塌剂、增粘剂、絮凝剂、堵漏剂 第六章 水基钻井液 1、水基分散型钻井液的特点:1)粘土颗粒高度分散。2)粘土分散度改变 ，导致性能改变。3) 性能容易受电解质污染，稳定性差。4)维护、处理需要很多水量。 成本低。 32、造浆率: 每吨干土配出表观粘度为15mPa.s的钻井液的体积量。单位:M/T 3、水基分散型钻井液受污染及其处理: 1)污染物类型 :可溶性盐 (钙、钠盐、盐水)、 钻屑 、地层流体 (水、气体) 2)钙污染处理原则:除钙、护胶、拆结构。 3)水泥侵的处理:加低碱比的护胶混合液、加入NaHCO、清水钻水泥塞，钻完放掉。3 4)石膏侵的处理:对于薄层石膏层:纯碱+烧碱(除钙)(提pH) 5)对于大段石膏层:使用高碱比的混合液;预处理:预先配成钙处理钻井液，抑制石膏溶解。 6)盐侵污处理:抗盐、护胶、拆结构、换土。 4、钙处理钻井液分类:石灰钻井液、石膏钻井液、氯化钙钻井液 5、聚合物钻井液的基本特点 (1)无用固相少，密度低，压差小;(2)钻屑较粗，固相体积含量较小; (3)膨润土固相含量低，亚微米颗粒少;(4)剪切稀释性好，水眼粘度低;(5)携砂能力强; (6)抑制、包被能力强;(7)对油气层损害较小;(8)抗温能力较强。 6、不分散低固相聚合物钻井液的性能指标: 3 (1)固相含量应维持在4%或更小，大约相当于密度小于1.06g/cm (2)钻屑与膨润土的比例不超过2:1。 (3)动切力与塑性粘度之比控制在0.48左右 (4)非加重钻井液的动切力应维持在1.5~3Pa (5)滤失量控制应视具体情况而定 (6)优化流变参数 (7)在整个钻井过程中应尽量不用分散剂。 7、聚合物处理剂的主要作用机理:(1)桥联与包被作用(2)絮凝作用(3)增粘作用(4)降滤失作用 (5)抑制与防塌作用(6)降粘作用 8、高温对钻井液处理剂的影响:1)泥浆中粘土粒子的高温分散作用2)泥浆中粘土粒子高温聚 3)高温表面钝化(去活性) 第七章 油基钻井液 1、油基钻井液: 指以油作为连续相的钻井液。 2、油基钻井液的组成: 基油、水相、乳化剂、润湿剂、亲油胶体、石灰、加重材料 3、油基钻井液的优点:能抗高温、抗盐钙侵、有利于井壁稳定、润滑性好、和对油气层损害程 度较小等。 4、油基钻井液的性能:(1)密度(2)流变性(3)滤失量 (4)乳化稳定性(5)固相含量 第八章 钻井液固相控制 1、钻井液固相控制:指在保存适量有用固相的前提下，尽可能地清除无用固相。 2、常用的固控设备 :振动筛旋流器、泥浆清洁器、离心机 3、钻井液中固相物质的分类:(1)按固相密度分类:高密度固相，低密度固相 (2)按固相性质分类:活性固相，惰性固相 第九章 对付井下复杂情况的钻井液技术 1、井壁不稳定:指钻井或完井过程中的井壁坍塌、缩径、地层压裂等三种基本类型;前两者造 成井径扩大或缩小，后者易造成井漏。 2、井壁不稳定的原因分析: (1)井壁不稳定的实质是力学不稳定。 (2)物理化学因素: 地层的岩性, 钻井液滤液对地层的侵入, 粘土的水化 (3)钻井工程措施 3、井漏:在钻井、固井、测试等各种井下作业中，各种工作液(包括钻井液、水泥浆、完井液 及其它流体等)在压差作用下漏入地层的现象。 4、漏失通道的基本形态:孔隙型、裂缝型、洞穴型、孔隙裂缝型、洞穴裂缝型 5、井漏的发生一般应具备以下必要条件: 井筒对于地层存在正压差，即井筒中工作液的压力大于地层孔隙、裂缝或溶洞中液体的 孔隙压力。并且，地层中存在着漏失通道和较大的足够容纳液体的空间，此通道的开口尺寸 应大于外来工作液中固相的粒径。 6、发生井漏的原因:地层漏失压力, 地层破裂压力, 钻井液动压力 7、确定漏层的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 :观察钻进情况, 观察岩心和钻屑情况, 观察钻井液性能的变化情况 8、井漏的预防方法: 设计合理的井身结构,降低井筒中钻井液的动压力,提高地层的承压能力 9、常用的堵漏方法:调整钻井液性能与钻井措施,桥接材料堵漏法,高滤失浆液堵漏法,暂堵法, 化学堵漏法,无机胶凝物质堵漏法,复合堵漏法,静止堵漏 10、井喷: 指地层流体失去控制，喷到地面，或是窜至其它地层里的现象。 11、井喷发生的原因: (1)钻井过程中井喷发生的原因: 1)钻到油、气、水层时，钻井液当量密度低于地层的压力系数就会发生井喷。 2)如钻井液气侵严重，没有及时采取措施，一旦液柱压力降低到小于地层孔隙压力，就会 发生井喷。 3)如果钻进过程中发生井漏，井筒内钻井液液面下降，液柱压力降低。当液柱的静液压力 降至低于高压油、气、水层压力时，就会引起井喷。 (2)起钻过程中井喷发生的原因: 1)起钻时未及时灌钻井液，造成井内液柱压力下降。 2)起钻时钻井液停止循环，失去循环压力，使钻井液作用在地层的压力下降。 3)起钻过程中，因钻头或钻铤泥包、地层缩径。钻井液粘度和切力过大、起钻速度过快等 原因，使上提钻具时产生很高的抓吸压力，因而造成并内液柱压力下降。 (3)下钻过程中井喷发生的原因: 钻井过程中如钻井液切力过大，下钻时下放速度过快，就会形成过大的激动压力。如 裸眼井段存在易漏地层，当井筒液柱压力加上激动压力超过地层漏失压力或破裂压力时， 就会发生井漏。井漏的发生导致钻井液液面下降引起井喷。 12、卡钻: 钻井过程中，钻具在井下既不能转动又不能上下活动而被卡死的现象。 压差卡钻: 指钻具在井中静止时，在钻井液与地层孔隙压力之间的压差作用下，紧压在井 壁泥饼上而导致的卡钻。 13、防止压差卡钻的措施:(1)降低钻井液密度 (2)减少钻具与井壁的接触面积 (3)减少岩屑床的厚度 (4)降低泥饼摩擦系数，采用优质钻井液 14、解除压差卡钻的方法:用油或解卡液浸泡，用稀盐酸浸泡，降低钻井液密度以减小压差