文档介绍：钻井液工艺学
第一部分钻井液总论
第二部分钻井液各论
第三部分钻井液应用
石油系李水福
一、钻井液概述
二、钻井液理化基础
三、钻井液流变性能
四、钻井液滤失性能
五、钻井液处理剂
六、钻井液固相控制
第一部分钻井液总论
1、钻井液——钻井过程中以其多种功能满足钻井工作需要的各种循环流体总称。钻井液又称钻井泥浆,简称泥浆。
2、钻井液的循环是靠泥浆泵来维持的。
高压管
方钻杆
钻杆
钻头水眼高速喷出
环形空间
泥浆池
清洗井底携带岩屑
各种固控设备
泥浆泵
上
水
池
携带和悬浮岩屑
形成泥饼,降低滤失,减弱地层水化。
保护油气层
控制压力,防止井喷。
平衡地层压力,稳定井壁,防止井塌。
高压喷射,破岩清岩。
冷却润滑钻头
3、钻井液的功用
A 携带和悬浮钻屑。
B 稳定井壁和平衡
地层压力。
C 冷却和润滑钻头、
钻具。
D 传递水动力。
一、钻井液概述
4、钻井液的类型
分类依据
类型
密度
非加重钻井液
加重钻井液
粘土水化
非抑制性
抑制性
固相含量
低固相
无固相
流体介质
水基
油基
合成基
气体
液体
气体
水基
钻井液
油基
钻井液
合成基
钻井液
泡沫
(气为主)
充气钻井液
(液为主)
空
气
天然
气
气-液混合物
流体
介质
钻井液基本类型
水基钻井液
油基钻井液
淡水(NaCl<1%、Ca++< 120mg/l):最初使用。
盐水(NaCl>1%)(盐水、饱和盐水、海水)
用于海上和岩盐层及泥、页岩易塌地层。
钙处理( Ca++>120mg/l):防塌、抗钙、盐侵强。
低固相(固相<7%,不分散的<4%):钻速快。
混油(乳化):润滑性、流动性好,失水量少。
油包水乳化(逆乳化):以柴油为分散介质,
水及有机膨润土等为分散相。
特点:热稳定性高、防塌好,对油气层损
害小。用于超深井的高温井段。
全油基(含水<10%):柴油和沥青等配成。
特点:对油层损害小,抗盐侵能力强。
缺点:对人体及环境危害大,尤其是海洋。
加重剂
钻屑
5、钻井液的组成
各种化学处理剂
多级分
散体系
粘土颗粒
多数是悬浮体 ~2μm
少数为溶胶 1~100nm
膨润土
水(或盐水)
溶胶—悬浮体
水基
钻井液
加重剂
石灰
油
水滴
有机土等
油基
钻井液
乳化剂
润湿剂
乳状液
体系
6、钻井液发展阶段
①初步形成时期
1888~1928年,旋转钻井开始,最初用清水钻井。
②快速发展时期
1928~1948年,发现带有砂的泥浆比清水的携带能力更好。于是出现细分散钻井液,并使用简单的处理剂。
③高速发展时期
1948~1965年,发现细分散泥浆的不足:抗侵能力差,于是发展为钙处理、适度絮凝的粗分散钻井液。
④科学优化时期
1965~现在,高压喷射钻井中,要求低固相,于是出现聚合物不分散低固相钻井液。
硅氧四面体晶片(俯视图)
硅氧四面体晶片(立体图)
单个硅氧四面体
O
Si
1、三种主要粘土
矿物的晶体构造
粘土矿物
晶体基本
构造单元
硅氧四面体
二、钻井液理化基础
铝氧八面体晶片(立体图)
单个铝氧八面体
铝氧八面体晶片(俯视图)
Al
OH
空余
位置
铝氧八面体
粘土矿物晶体
基本构造单元
Si
OH
Al
O
构造单元中原子电荷是平衡的。一面为OH层,一面为O层,晶层与晶层之间容易形成氢键,晶层之间结合紧密,故分散度低,几乎无晶格取代现象,为非膨胀型粘土矿物,水化性能差,造浆性能不好。
高
岭
石
×10-1 n m
6 (OH)
4Al
4O+2(OH)
4Si
6O
1 : 1型