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钻井液发展Kaiser3344

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钻井液,呼唤发展的春天

中国石油新闻中心 [ 2011-05-30 09:08 ]

钻井液俗称泥浆,是钻井的血液。作为钻井小专业,泥浆常被忽视。5月24日,集团公司专门召开会议,中国石油内外钻井液专家和技术人员百余人共商泥浆“大计”。泥浆发展再一次引起人们的深思。

“沉默”的泥浆

中国工程院院士罗平亚说,钻井液工作会一别就是20余载。

上次会议要追溯到上个世纪。1983年6月14日,当时石油工业部所属钻井司组织召开了全国第四次泥浆工作会议。

此次参会代表称,20多年来,中国泥浆业务发展脚步没停,但客观地说,对泥浆业务的重视还远远不够。

泥浆的“沉默”有时代的原因。上世纪以来,中国的石油工业发生巨变。1988年,国家撤销石油工业部,组建国家石油公司。接着,中国石油、中国石化和中国海油三大公司重组改制。此后,中国石油工程技术业务持续重组,在集团公司层面历经钻井局、工程技术与市场部、工程技术分公司三个阶段。钻井局设有泥浆处。如今,集团公司泥浆业务管理由工程技术分公司钻井工程处负责。

变革重组不可避免地削弱了泥浆工作的管理力度和职能。发展中,各家对泥浆工作重视程度不一样,水平也参差不齐。

目前,国内相对独立、专业化的钻井液技术服务公司仅长城钻探、渤海钻探和中海油服油田化学事业部三家。作为中国石油钻井液业务专业化最早的长城钻探钻井液公司,发展时间也不过10年,2000年成立以来,它曾一度是中国石油钻井液业务对外的唯一窗口。

进入21世纪,各家钻井液业务虽都有较大进展,但发展的速度和质量不能尽如人意,与国外先进水平相比存在较大差距。

“泥浆的发展已跟不上钻井的要求!”罗平亚的这句话戳到了中国泥浆业务发展的痛处,也敲醒了很多人。

泥浆,不能再“沉默”了。

泥浆的使命

其实,泥浆不曾沉默过。作为钻井的“血液”,泥浆一直在确保井眼安全,提高施工速度,促进勘探开发等方面发挥至关重要的作用。尤其是在集团公司油气业务不断拓展的今天,泥浆肩负的使命

越来越重。

眼下,钻井液正面临前所未有的挑战。随着全球石油勘探开发对象日益复杂化,钻井施工正向高、深、难等地区延伸,钻遇地层愈来愈复杂,钻井施工难度不断加大。目前,集团公司最大钻深超过8000米,最高井底温度已达220摄氏度。同时,井壁稳定、恶性漏失等问题都迫切需要泥浆技术取得突破。

“泥浆工作上不去,钻井再往前走很难,想走得好更难。可以说,浅井、中深井靠钻头,深井、复杂井靠泥浆。没有好泥浆,我们寸步难行。”集团公司副总经理廖永远一语中的。

钻井液迎来发展的历史机遇。集团公司正在加快走出去,开发页岩气、致密气等非常规能源的力度不断加大,这给泥浆发展提供了广阔的市场。去年,集团公司海外钻井液服务口数占海外完成井数的64.15%,钻井液业务大有可为。

1999年至2009年,全球钻井液技术服务市场规模由26.43亿美元增至115亿美元。这块“蛋糕”正以年增15.84%的速度迅速做大。

打造泥浆软实力,中国石油工程技术服务也正抓住机遇走向高端市场。作为高附加值业务,泥浆服务在海外市场的利润率超过20%。

在机遇和挑战面前,世界钻井液产业正迎来发展的春天。

泥浆,时不我待

而在这个“春天里”,中国泥浆业务急需强身健体,增强竞争力。

有人指出,与国际先进水平相比,中国钻井液发展至少落后20年。

从市场份额上看,斯伦贝谢、哈里伯顿和贝克休斯三大钻井液服务公司占75%国际钻井液市场份额。集团公司去年国际市场份额仅为1.6%。

从技术上看,全球泥浆服务已进入“油基泥浆时代”,油基泥浆技术服务占了2/3的份额。而我国尚处于水基泥浆的“旧时代”。我们虽打出中国石油最深井——8023米克深7井,却需要哈里伯顿提供全油基钻井液技术服务。

工程技术分公司总经理杨庆理指出,集团公司大部分工程技术服务企业主要以钻井液现场服务为主,影响了整体效益。钻井液作为高附加值业务,远没有实现自身价值最大化。

罗平亚呼吁,建立适用于各种地层条件和满足工程要求的各类油基泥浆系列技术是当务之急。油基泥浆技术体系不完善仅是差距之一。在高效处理剂研发、一体化服务等方面,我们都有很长的路要赶。

差距也越来越被重视。此次钻井液工作会议就是对此现状的有力回应。集团公司请来钻井液专家

罗平亚“把脉”,并在会上对加快发展钻井液业务进行了动员部署。

“十一五”期间,集团公司钻井液业务一直在稳步推进,已形成三大系列百余种钻井液技术序列。各工程技术服务企事业单位技术发展都有新成果。而以此次会议为标志,集团公司钻井液业务将进入新一轮快速发展期。此次会上,集团公司明确提出“十二五”期间钻井液业务工作目标,并对各单位泥浆业务发展分别给出指导意见。集团公司第一个专设的钻完井液重大专项《复杂地质条件下深井钻完井液新技术研究与现场试验》已在去年立项实施。

针对“十二五”期间钻井液业务的发展,长城钻探、渤海钻探等各家单位已在加强高端技术研发、走产品特色路线、持续加大产业链完善等方面做出行动。西部钻探、川庆钻探等企业对提高专业化发展水平进行了部署。这些措施将对缩小国内外泥浆技术差距发挥积极作用。

“十二五”,让我们迎接属于中国钻井液技术的春天。

知识卡片

何为钻井液

钻井液是钻探过程中,孔内使用的循环冲洗介质。钻井液是钻井的“血液”,又称钻孔冲洗液。钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无黏土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。清水是使用最早的钻井液,无须处理,使用方便,适用于完整岩层和水源充足的地区。泥浆是广泛使用的钻井液,主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。

钻井液按分散介质(连续相)可分为水基钻井液、油基钻井液、气体型钻井流体等。钻井液主要由液相、固相和化学处理剂组成。液相可以是水(淡水、盐水)、油(原油、柴油)或乳状液(混油乳化液和反相乳化液)。固相包括有用固相(膨润土、加重材料)和无用固相(岩石)。化学处理剂包括无机、有机及高分子化合物。

钻井液在钻井作业和保护油气层中起到的作用和各方面对钻井液的严格要求,促使钻井液技术取得了迅速的发展。经过多年的科研开发和生产实践,钻井液已从仅满足钻头钻进发展到适应各方面需求的钻井液体系。

如今优质的钻井液已不是由一两种材料(例如膨润土)配制的。保持钻井液的性能要依靠加入各种处理剂,例如钻井液润滑剂、高温稳定剂、防塌处理剂和防卡处理剂等。

钻井液技术铿锵前行

中华人民共和国成立以来,钻井液发展历程主要分为三个阶段。

第一个阶段是1949年至1978年的30年。钻井液发展特点是自力更生、自主研发。水基钻井液技术经历了从“细分散”到“粗分散”再到“不分散”的发展过程。

1950年至1952年,我国石油勘探工作起步,钻井液处理剂种类较少,钻井液技术水平还停留在“细分散”阶段,仅会用单宁、烧碱通过人工搅拌配成单宁碱液来维护钻井液性能。

1952年前后,玉门油矿提出了用石灰对钻井液进行预处理的方法。之后,四川石油管理局成功研制了石膏钻井液、氯化钙—褐煤钻井液等。这些体系有效推动了油气勘探和开发。这种钙处理的“粗分散”钻井液逐渐配套完善并有效应用于深井作业中。钙处理钻井液是中国20世纪60年代到70年代初使用的主要水基钻井液体系。

20世纪70年代,喷射钻井技术的出现给钻井液性能提出了新要求,同时要求钻井液流型保持“平板型层流”。为此,在全国范围内开展了不分散低固相聚合物水基钻井液研究。

通过不懈努力,主导全国20多年的钙处理钻井液逐渐被聚合物钻井液所代替。70年代初期,“三磺”钻井液的研制成功,是中国在深井钻井液技术上的又一大进步。

第二阶段是1979年至1998年的20年,钻井液进入引进技术(包括仪器设备)和自主研发相结合的快速发展期。

1978年后,钻井液领域积极开展对外技术交流,至1983年,石油部钻井司先后组织对外技术座谈20余次,对了解国外先进技术、确定我国技术发展方向发挥了很大作用。

在此期间,石油部聘请国外麦克巴等知名钻井液公司到国内进行钻井液技术服务,在服务期间,组织相关人员跟班学习。同时,还引进了国外钻井液测试仪器15大类25种共520套,装备了各油田、大专院校和研究院所的钻井液实验室。广大钻井液工作者利用这些钻井液测试仪器,对钻井液固相含量、流变参数等进行测定,为低固相聚合物钻井液使用及深井钻井液研发提供了可靠依据。

这20年,我国钻井液处理剂通过自主研发,得到迅猛发展。至1993年,国内处理剂已有16大类260个牌号,基本上满足了国内各类钻井工程需要,有力保证了钻井顺利进行。随着钻井液处理剂的发展,新型钻井液体系不断出现,如阳离子聚合物钻井液、两性离子聚合物钻井液等。钻井液发展迎来百花齐放的局面。

第三个阶段是从1999年至今的十余年。十多年里,我们走出国门,参与国际竞争。其重要标志是2000年长城钻探钻井液公司的成立,这使我国钻井液业务成建制地开始涉足国外钻井液服务市场。目前,集团公司钻井液业务已延伸到26个国家和地区。在与国际大公司同台竞技过程中,中国石油钻井液技术不断发展,如长城钻探钻井液公司的全油基钻井液、高密度强抑制性钻井液、盐膏层专打钻井液,渤海钻探泥浆公司的“三高”钻井液、储层专打钻井液,都在国际市场上取得了骄人成绩。

纵观60年来钻井液技术的发展,我作为一名钻井液工作者感到无比的自豪。(钻井工程技术研究院钻井液所所长王奎才)

集团公司举行新产品发布会——

两项新产品打破国外技术垄断

中国石油网消息(记者薛梅)“今天我很高兴,这‘硬家伙’就摆在我眼前!”集团公司副总经理、党组成员廖永远说的“硬家伙”,就是新产品发布会上的主角之一——渤海钻探公司开发的BH—VDT5000垂直钻探系统(模型)。

5月25日,在集团公司钻井液工作会议召开期间,集团公司还举行了垂直钻井系统暨新型钻井液技术新产品发布会。在发布会现场,渤海钻探公司总经理秦永和介绍了新产品研发情况。

发布会开始前,两大“主角”的展区就吸引了参会的钻井专家和钻井液工作者驻足观看。大家围绕新技术热烈交流讨论,会场气氛浓厚。

作为集团公司“十一五”重点国际合作项目,“硬家伙”满足了山前高陡构造防斜打快的技术要求,降低了钻井作业费用。

成果鉴定委员会的评价是:系统正常工作井段井斜小于0.5度,平均机械钻速较邻井提高1.5

倍以上,并一致认为该技术打破了国外技术垄断。

而就在几年前,西方大公司还垄断着该项技术市场,不卖产品,只提供昂贵的服务。国内工程技术服务企业无可奈何,但不用又无法逾越技术上的难题。经过5年研发,“硬家伙”终于问世。BH—VDT4000也将在明年七八月投入使用,BH—VDT3000正在研发中,届时将形成产品系列。

会上,廖永远要求做好新产品的推广应用,持续升级技术产品,保持高端水平,扩大服务规模。

发布会结束后,廖永远和参会人员来到新产品展区。在钻井液展区前,廖永远向身边人员一一了解不同产品的性能。在听到研发人员介绍后,他高兴地点了点头,指出,我们要“软硬兼施”,产品硬的更硬,软的更强(钻井液被称为钻井“软实力”)。

5月25日,同时亮相的还有渤海钻探研发成功的四大钻井液技术——BH—ATH“三高”钻井液技术、BH—ERD大位移钻井液技术、BH—FDC储层专打钻井液技术和BH—CFS溶洞漏失堵漏技术。

此系列技术针对不同区域和不同地层采取不同的钻井液技术,可有效保障钻井施工的安全、质量和速度,并能起到保护油气层的作用。作为集团公司重大工程技术现场试验项目,该技术总体达到国际同类技术先进水平,结束了过去依靠外国公司钻井液应对高陡复杂地区作业的时代,具有里程碑意义。

长城钻探加快提升钻井液专业竞争力——

科技鼓翼剑指高端

中国石油网消息(记者董旭霞通讯员仲凌云)重组三年,海外业务收入、年签订合同额实现双翻番;今年前五个月,新签合同额3.85亿美元。这几个数据勾勒出长城钻探公司钻井液专业在海外市场的发展。

在国际石油市场,钻井液业务因科技含量高、利润丰厚,一直是国外工程技术公司志在必得的产业链中的一环。与这些国际公司相比,长城钻探钻井液专业进入国际市场只有十来年,迅猛的发展势头令同行羡慕不已。

在激烈的国际市场中立足进而实现发展,长城钻探钻井液专业凭借的是科技的力量。钻井液专业进入高端市场,必须做好专业发展定位。

围绕瓶颈开展科技攻关,打通进入高端市场之门。以委内瑞拉市场为例,由于缺乏油基钻井液技术,长城钻探一直未进入全油基钻井液主力市场,只能从事传统的水基钻井液业务,业务规模拓展受到限制。重组以来,长城钻探正式立项攻关全油基钻井液技术,基本掌握了全油基钻井液技术机理,形成了技术系列。2010年,长城钻探开始参与委内瑞拉国家石油公司招标并中标,正式进入这一业务领域。2011年,长城钻探仅在委内瑞拉就签订了超过1.7亿美元、为期三年的合同。按照研发一批、储备一批的思路,长城钻探已经立项攻关海洋钻井液技术,为进入海上服务市场储备技术。

在传统钻井液服务领域,长城钻探不断做强优势技术。空气、泡沫钻井液技术是长城钻探在伊朗市场发展起来的优势技术。2007年,长城钻探钻井液公司应用该项技术为与中国石油合作的MIS油田提供技术服务,使已开采100多年的油田获得新生,最高日产原油2000桶。

2010年,长城钻探钻井液专业实现海外收入8亿元,年签订合同1.468亿美元。这除较高的技术水平之外,还得益于长城钻探不断完善钻探液产业链综合服务能力。长城钻探钻井液公司经理刘绪全这样阐释专业发展思路:“越来越多的甲方在招标中要求提供钻井液技术服务一体化。换句话说,甲方更看重技术服务公司提供综合服务的实力,而不只是单一的技术服务能力。”

通过对市场的研判,长城钻探提前对废弃物处理和固控服务进行立项攻关,加大资金投入,加强人才培养,加快技术研发。目前,长城钻探为委内瑞拉国家石油公司提供了近30部钻机固控综合服务;今年签订的固控服务和废弃物处理合同额超过1.9亿美元。

在此基础上,长城钻探将钻井液链条中的前端和后端也纳入业务范围。近几年,长城钻探不断扩大产业链前端规模,拓展技术咨询和工程设计、产品研发等业务;继续做大产业链中端规模,扩展油基钻井液、海洋钻井液等技术服务;后端则提供了固控服务、盐水过滤、废弃物处理业务。

塔里木油田迪那2—1井酸化压裂施工现场。陈士兵摄■相关链接

国内外钻井液技术服务概况

◆国外大公司均是集产品、技术与固控设备服务、废弃物处理等一体化的钻井液服务公司

◆国内相对独立、专业化的钻井液技术服务公司较少

◆国外大公司资产规模、销售收入及利润等规模大,在全球钻井液服务领域处于垄断地位,主要技术及产品处

于全球领先地位

国外主要钻井液技术服务公司技术发展模式◆重视新技术、新工艺研发和技术储备工作

◆立足于“使用一代、研究一代、储备一代”的技术理念

◆与油公司建立战略联盟,注重与高校和国家实验室的合作开发◆技术成熟后迅速在全球推广应用

泥浆性能四项基本参数测量

泥浆性能四项基本参数测量 一.测量准备 1、泥浆1600ml 2、密度仪 3、马氏漏斗黏度计 4、失水仪、滤纸、打气筒。 5、PH试纸、干抹布、清水、量杯20ML1个、秒表、取样量杯2000ml1个 二、测量方法 1、比重测量:将要测量的泥浆装满量杯,加盖旋转按压出气孔,并擦净从小孔溢出的泥浆,然后置于支架上,移动游码,使杠杆呈水平状态(即水平泡在俩标线中间),读出游码左所在刻度,即为泥浆相对密度,记录并清洗仪器,分开放置。 2、粘度测量:用手指堵住漏斗下部的流出口,将新取的泥浆液样品经筛网注入干净并直立的漏斗中,直到钻井液样品液面达到筛网底部为止。移开手指并同时启动秒表,测量钻井液流至量杯中的964ml 刻度线(量杯满而不溢)所需要的时间,并记录后清洗仪器。

3、失水测量:用食指堵住泥浆杯底部小孔,倒入泥浆至泥浆杯内刻度线放好密封圈及滤纸,使用杯盖卡钮旋紧杯盖,倒转后插入接头连接卡扣90°旋转,连接打气筒,打压至0.7mpa/cm2左右,(由蓄气包上的压力表为指示)把20ml量杯放置泥浆杯滴流出口下。打开减压阀使观察压力表压力有所下降,快速打压保持压至0.7mpa/cm2左右,观察出口滴流第一滴滤液并同时记时7分半钟后取出量杯读取数值,以杯内液面凹处为准,数值乘以2并记录。使用放压阀放压清洗仪器,并分开存放。 4、PH值测量:取PH试纸粘取20ml量杯中滤出的泥浆液,比对试纸板颜色读取数值并记录。 三、基本原则 1、每灌单独测量,及时并记录数据,用于分析是否循环到位。 2、测量使用完仪器需及时清洗并擦干水迹分开存放。 3、测量完泥浆,清洗仪器使用清水,抹布、试纸、滤纸需妥善处理。

钻井液组成及作用

钻井液(drilling fluid) 钻井液是钻探过程中,孔内使用的循环冲洗介质。钻井液是钻井的血液,又称钻孔冲洗液。钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。清水是使用最早的钻井液,无需处理,使用方便,适用于完整岩层和水源充足的地区。泥浆是广泛使用的钻井液,主要适用于松散、裂隙发育、易坍塌掉块、遇水膨胀剥落等孔壁不稳定岩层。 旋转钻井初期,钻井液的主要作用是把岩屑从井底携带至地面。目前,钻井液被公认为至少有以下十种作用: (1)清洁井底,携带岩屑。保持井底清洁,避免钻头重复切削,减少磨损,提高效率。 (2)冷却和润滑钻头及钻柱。降低钻头温度,减少钻具磨损,提高钻具的使用寿命。 (3)平衡井壁岩石侧压力,在井壁形成滤饼,封闭和稳定井壁。防止对油气层的污染和井壁坍塌。 (4)平衡(控制)地层压力。防止井喷,井漏,防止地层流体对钻井液的污染。 (5)悬浮岩屑和加重剂。降低岩屑沉降速度,避免沉沙卡钻。 (6)在地面能沉除砂子和岩屑。 (7)有效传递水力功率。传递井下动力钻具所需动力和钻头水力功率。 (8)承受钻杆和套管的部分重力。钻井液对钻具和套管的浮力,可减小起下钻时起升系统的载荷。 (9)提供所钻地层的大量资料。利用钻井液可进行电法测井,岩屑录井等获取井下资料。 (10)水力破碎岩石。钻井液通过喷嘴所形成的高速射流能够直接破碎或辅助破碎岩石。 钻井液的运用历史 很久以前,人们钻井通常是为了寻找水源,而不是石油。实际上,他们偶然间发现石油时很懊恼,因为它把水污染了!最初,钻井是为了获得淡水和海水,前者用于饮用、洗涤和灌溉;后者用作制盐的原料。直到19 世纪早期,由于工业化增加了对石油产品的需求,钻井采油才逐渐普及。 有记载的最早的钻井要追溯到公元前三世纪的中国。他们使用一种叫做绳式顿钻钻井的技术,实现方式是先使巨大的金属钻具下落,然后用一种管状容器收集岩石的碎片。中国人在这项技术上比较领先,中国也被公认为是第一个在钻探过程中有意使用流体的国家。此处所讲的流体是指水。它能软化岩石,从而使钻具更容易穿透岩石,同时有助于清除被称作钻屑的岩石碎片。(从钻孔中清除钻屑这一点非常重要,因为只有这样,钻头才能没有阻碍地继续深钻。)

常用钻井液材料

常用钻井液材料 一膨润土类一、组成 膨润土是岩浆岩或变质岩中硅酸盐矿物(如长石)风化沉积形成的,其组成为 1、粘土矿物:蒙脱石、高岭石、伊利石和海泡石,钻井用膨润土主要粘土矿物为蒙脱石,含量在70%以上。 2、砂子:石膏、石英、长石、云母、氧化铁等含量越小越好。 3、染色物:木屑、树叶及腐质物起染色作用,膨润土有红色、黄色、紫色等不同颜色,就是这个原因。 4、可溶性盐类:碳酸盐、硫酸盐和氯化物等。 二、分类 膨润土分为钙基膨润土钠基膨润土和改性膨润土三种。 1、钙基膨润土:造浆率8-12立方米每吨。 2、钠基膨润:造浆率15-18立方米每吨。 3、改性膨润土:通过加入纯碱、烧碱、羧甲基纤维素、低分子量聚丙烯酰胺等无机盐和有机分散剂来提高膨润土的造浆率,达到钠基膨润土性能指标。 三、作用及用途 1、堵漏:黄土层漏失、基岩裂隙漏失都需要用来配浆堵漏。 2、护壁:在井壁上形成泥饼,减少钻井液内的水份向井壁渗透,起到保护井壁稳定的作用。

3、携砂:配制一定数量的高比重大粘度的膨润土泥浆定期打入井内,将井内掉块、岩屑顺利携带出井外,保持井内干净。 4、配治塌泥浆:井壁长时间浸泡发生垮塌,常规泥浆仍不能维护井壁时,就要加膨润土以提高比重、切力、粘度达到稳定井壁之目的。 5、配加重泥浆:遇到涌水或高压油气层时,都需在泥浆中加膨润土来平衡地层压力。 6、配完井液和封闭浆:为顺利测井,完钻时需配完钻液;在易塌井段需配封闭浆,这些都需加膨润土。 四、影响膨润土性能的因素 1、原矿质量:原矿石蒙脱石含量高低是影响膨润土性能最重要的因素,蒙脱石含量越高,膨润土造浆率相应地就高。 2、粒度:粒度越细造浆率相应的就越高,反之亦然。 3、添加剂:合理地加入分散剂,会明显改善膨润土的性能。 4、水质:膨润土在高矿化度和酸性中水造浆率会明显降低甚至不造浆。 五、简单测试 1、造浆率:1吨膨润土配制出胶体率95%以上的泥浆的体积。如造浆率15立方米每吨,就是在100克水中加6.67克膨润土搅拌30分钟倒入试管(100毫升)中,24小时胶体率在95%以上。 2、漏斗粘度:用马氏漏斗测其粘度,一般不低于28秒。 3、失水量:用ANS气压失水仪测失水量。一般不大于

期末复习题及答案——钻井液工艺原理

中国石油大学()远程教育学院 《钻井液工艺原理》期末复习题 一.单项选择题(共30题) 1、在水中易膨胀分散的粘土矿物是(C)。 A. 高岭石; B. 云母; C. 蒙脱石; D. 绿泥石 2、泥浆10秒和10分钟静切力是电动旋转粘度计以3转/分转动时刻度盘指针的 (A)。 A. 最大读数; B. 最小读数; C. 稳定后的读数 3、泥浆含砂量是指大于74微米的颗粒在泥浆中的体积百分数,因此测试时需用(B) 目数的过滤网过滤泥浆样。 A. 150; B. 200; C. 325; D. 100 4、低固相钻井液若使用宾汉模式, 其动塑比值一般应保持在(A)Pa/mPa·s。 A. 0.48 B. 1.0 C. 4.8 D. 2.10 5、标准API滤失量测定的压力要求是(A)。 A. 686kPa B. 7MPa C. 100Pa D. 100kPa 6、用幂律模型的"n"值可以判别流体的流型,n等于1的流体为(A)。 A. 牛顿流体; B. 假塑性流体; C. 膨胀性流体 7、钻井作业中最重要的固相控制设备是(C)。 A. 除泥器; B. 除砂器; C. 振动筛; D. 离心机 8、钻井液密度越高,机械钻速越(B)。 A. 高; B. 低; C. 不影响 9、下列那种基团叫酰胺基(A)。 A. -CONH2 B. -COOH C. -SO3H D. -CH2OH 10、抗高温泥浆材料一般含有那个基团(A)。 A. -SO3H B. -CH2OH C. -CONH2 D. -COOH 11、钻井过程中最主要的污染物是(B)。 A. 水泥浆; B. 钻屑; C. 原油; D. 都不是 12、醇类有机化合物的分子结构中含有(C)。

常用钻井液材料.

常用钻井液材料 一膨润土类 一、组成 膨润土是岩浆岩或变质岩中硅酸盐矿物(如长石)风化沉积形成的,其组成为 1、粘土矿物:蒙脱石、高岭石、伊利石和海泡石,钻井用膨润土主要粘土矿物为蒙脱石,含量在70%以上。 2、砂子:石膏、石英、长石、云母、氧化铁等含量越小越好。 3、染色物:木屑、树叶及腐质物起染色作用,膨润土有红色、黄色、紫色等不同颜色,就是这个原因。 4、可溶性盐类:碳酸盐、硫酸盐和氯化物等。 二、分类 膨润土分为钙基膨润土钠基膨润土和改性膨润土三种。 1、钙基膨润土:造浆率8-12立方米每吨。 2、钠基膨润:造浆率15-18立方米每吨。 3、改性膨润土:通过加入纯碱、烧碱、羧甲基纤维素、低分子量聚丙烯酰胺等无机盐和有机分散剂来提高膨润土的造浆率,达到钠基膨润土性能指标。 三、作用及用途 1、堵漏:黄土层漏失、基岩裂隙漏失都需要用来配浆堵漏。 2、护壁:在井壁上形成泥饼,减少钻井液内的水份向井壁渗透,起到保护井壁稳定的作用。 3、携砂:配制一定数量的高比重大粘度的膨润土泥浆定期打入井内,将井内掉块、岩屑顺利携带出井外,保持井内干净。 4、配治塌泥浆:井壁长时间浸泡发生垮塌,常规泥浆仍不能维护井壁时,就要加膨润土以提高比重、切力、粘度达到稳定井壁之目的。 5、配加重泥浆:遇到涌水或高压油气层时,都需在泥浆中加膨润土来平衡地层压力。 6、配完井液和封闭浆:为顺利测井,完钻时需配完钻液;在易塌井段需配封闭浆,这些都需加膨润土。 四、影响膨润土性能的因素 1、原矿质量:原矿石蒙脱石含量高低是影响膨润土性能最重要的因素,蒙脱石含量越高,膨润土造浆率相应地就高。 2、粒度:粒度越细造浆率相应的就越高,反之亦然。 3、添加剂:合理地加入分散剂,会明显改善膨润土的性能。 4、水质:膨润土在高矿化度和酸性中水造浆率会明显降低甚至不造浆。 五、简单测试 1、造浆率:1吨膨润土配制出胶体率95%以上的泥浆的体积。如造浆率15立方米每吨,就是在100克水中加6.67克膨润土搅拌30分钟倒入试管(100毫升)中,24小时胶体率在95%以上。 2、漏斗粘度:用马氏漏斗测其粘度,一般不低于28秒。 3、失水量:用ANS气压失水仪测失水量。一般不大于 18ml/30min。 4、含砂量:将100克膨润土加到1000克水中搅拌30分钟,再加1000克水搅拌30分钟静止30分钟。将沉淀物上面的泥浆全倒掉,然后用水再洗两次,把最后的砂子烘干,称其重量,即膨润土含砂量,含砂量小于5%为合格品。 二加重材料

钻孔灌注桩泥浆原料的性能要求及泥浆各项指标的测定方法

钻孔灌注桩泥浆原料的性能要求及泥浆各项指标的测定方法 一、泥浆原料的性能要求 1、粘质土的性能要求 一般可选用塑性指数大于25,粒径小于0.074mm的粘粒含量大于50%的粘质土制浆。当缺少上述性能的粘质土时,可用性能略差的粘质土,并掺入30%的塑性指数大于25的粘质土。 当采用性能较差的粘质土调制的泥浆其新跟你过指标不符合要求时,可在泥浆中掺入Na2CO3(俗称碱粉或纯碱)、氢氧化钠(NaOH)或膨润土粉末,以提高泥浆性能指标。掺入量与原泥浆性能有关,宜经过试验决定。一般碳酸钠的掺入量约为孔中泥浆土量的0.1%-0.4%。 2、膨润土的性能和用量 膨润土泥浆具有相对密度低、粘度低、含砂量少、失水量少、泥皮薄、稳定性强、固壁能力强、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点。一般用量为水的8%,即8kg的膨润土可掺100L的水。对粘质土底层,用量可降低到3%-5%。较差的膨润土用量为水的12%左右。 3、外加剂及其掺量 ⑴、CMC全名羧甲基纤维素,可增加泥浆粘性,使土层表面形成薄膜而防护孔壁剥落并有降低失水量的作用。掺入量为膨润土的 0.05%-0.01%。 ⑵、碳酸钠(Na2CO3)又称碱粉或纯碱。它的作用可是PH值增大到10。泥浆中PH值过小时,粘土颗粒难以分解,粘度降低,失水量增加,流动性降低;小于7时,还会使钻具受到腐蚀;若PH值过大,则泥浆将渗透到孔壁的粘土中,使孔壁表面软化,粘土之间凝聚力减弱,造成裂解而使孔壁坍塌。PH值以8-10为宜,这时可增加水

化膜厚度,提高泥浆的交替率和稳定性,降低失水量。掺入量为膨润土的0.3%-0.5%。 ⑶、各种外加剂宜先制成小剂量溶剂,按循环周期均匀加入,并及时测定泥浆性能指标,并防止掺入外加剂过量。每循环周期相对密度差不宜超过0.01。 二、泥浆各项指标的测定方法 1、相对密度:可用泥浆相对密度计测定。将要量测的泥浆装满泥浆杯,加盖并洗净从小孔溢出的泥浆,然后置于支架上,移动游码,使杠杆呈水平状态(即气泡处于中央),读出游码左侧所示的刻度,即为泥浆的相对密度。 2、粘度:工地用标准漏斗粘度计测定。用两端开口两杯分别量取200ml和500ml泥浆,通过滤网滤去大砂粒后,将泥浆700ml均注入漏斗,然后使泥浆从漏斗流出,流满500ml量杯所需的时间(秒),即为所测泥浆的粘度。 3、含砂率(%):工地用含砂率计测定。把泥浆充至测管上标有“泥浆”字样的刻线处,加清水至标有“水”的刻线处,堵死管口并摇振。倾倒混合物于滤网中,丢弃通过滤网的液体,再加清水于测管中,摇振后再倒入测管中。反复之,直至测管内清洁为止。将漏斗套进滤筒,翻转过来,将漏斗插入测管中,用清水把附在筛网上的砂子全部冲入管内。待砂子沉淀后,读出砂子的百分含量。 清孔后的泥浆指标:相对密度1.03~1.10;粘度17~20Pa.s;含砂率<2%。

钻井用泥浆知识讲解

钻井用泥浆

钻井液 旋转钻井初期,钻井液的主要作用是把岩屑从井底携带至地面。目前,钻井液被公认为至少有以下十种作用: (1)清洁井底,携带岩屑。保持井底清洁,避免钻头重复切削,减少磨损,提高效率。 (2)冷却和润滑钻头及钻柱。降低钻头温度,减少钻具磨损,提高钻具的使用寿命。 (3)平衡井壁岩石侧压力,在井壁形成滤饼,封闭和稳定井壁。防止对油气层的污染和井壁坍塌。 (4)平衡(控制)地层压力。防止井喷,井漏,防止地层流体对钻井液的污染。 (5)悬浮岩屑和加重剂。降低岩屑沉降速度,避免沉沙卡钻。 (6)在地面能沉除砂子和岩屑。 (7)有效传递水力功率。传递井下动力钻具所需动力和钻头水力功率。 (8)承受钻杆和套管的部分重力。钻井液对钻具和套管的浮力,可减小起下钻时起升系统的载荷。 (9)提供所钻地层的大量资料。利用钻井液可进行电法测井,岩屑录井等获取井下资料。 (10)水力破碎岩石。钻井液通过喷嘴所形成的高速射流能够直接破碎或辅助破碎岩石。 很久以前,人们钻井通常是为了寻找水源,而不是石油。实际上,他们偶然间发现石油时很懊恼,因为它把水污染了!最初,钻井是为了获得淡水和海水,前者用于饮用、洗涤和灌溉;后者用作制盐的原料。直到 19 世纪早期,由于工业化增加了对石油产品的需求,钻井采油 才逐渐普及。

有记载的最早的钻井要追溯到公元前三世纪的中国。他们使用一种叫做绳式顿钻钻井的技术,实现方式是先使巨大的金属钻具下落,然后用一种管状容器收集岩石的碎片。中国人在这项技术上比较领先,中国也被公认为是第一个在钻探过程中有意使用流体的国家。此处所讲的流体是指水。它能软化岩石,从而使钻具更容易穿透岩石,同时有助于清除被称作钻屑的岩石碎片。(从钻孔中清除钻屑这一点非常重要,因为只有这样,钻头才能没有阻碍地继续深钻。) 1833 年,一位名叫弗劳威勒 (Flauville) 的法国工程师有一次观察绳式顿钻钻井作业。作业进行中,钻井设备钻出了水。这时他意识到喷出的水对把钻屑从井中提出会非常有效。使用流动的液体从钻孔中清除钻屑的原理由此确立。他设想了一种装置,按照这一设想,泵将水沿钻杆的内侧送至钻孔内,而当水经钻杆和钻孔壁间的缝隙返回到地表后,就会将钻屑一并带出。此操作程序沿用至今。 1900 年,在德克萨斯州的 Spindletop 钻探油井期间,钻井工人驱赶一群牛趟过了一个灌满水的地坑。被牛趟过的水坑中就会形成泥浆,它是一种粘稠的、泥浆状的水和泥土的混合物,钻井工人用泵将它送入钻孔中。钻井液如今仍被称作泥浆,但工程师们已不再只依赖水和泥土作为钻井液的原料。他们对混合物的成分进行精心调配,以满足各种钻探条件下的具体需要。现代化的钻井液确实是油井的命脉。今天如果没有它们,就不可能钻出深井。 旋转钻探已基本上取代了绳式顿钻钻井。使用这种技术时,钻头位于旋转岩管的末端。钻探过程与使用手持式电钻或螺丝钻钻入一块木头的过程类似。不象钻木头那样只钻入几英寸或几厘米,现代油井可深达地下几千英尺或几千米。钻木时,钻屑沿孔道的螺旋槽被从钻孔中带出。这种方法对钻浅孔有效,却不适用于钻探深井。钻探深井时,钻屑是随循环泥浆一起被带到地表上。油井钻得越深,就愈加体现出钻井液的重要性。它的用途很广并可解决各种问题,而这些问题各处差异极大。 钻井液的类型及组成 钻井液按分散介质(连续相)可分为水基钻井液、油基钻井液、气体型钻井流体等。 钻井液主要由液相、固相和化学处理剂组成。液相可以是水(淡水、盐水)、油(原油、柴油)或乳状液(混油乳化液和反相乳化液)。固相包括有用固相(膨润土、加重材料)和无用固相(岩石)。化学处理剂包括无机、有机及高分子化合物。

废弃钻井液处理技术

废弃钻井液处理技术 摘要:综述了近年来废钻井液无害化处理发展概况,介绍了国内外废钻井液处理技术现状及发展趋势,并对废钻井液处理方法 作了评述,认为废钻井液处理技术是一种技术上和经济上都可行的 处理方法。指出推行清洁生产、开发利用综合技术、加强源头与过程控制是目前治理废弃钻井液的当务之急, 同时对治理废弃钻井液的 未来发展趋势做了展望。 关键词:废弃钻井液;污染;处理方法;固化 0前言 随着石油工业的快速发展, 由废弃钻井液带来的污染问题越来越受到世界各国的重视. 石油工业的全部过程(勘探、钻井、开发、储运和加工)在相应的条件下都会产生各种污染物(原油、油田污水、废弃钻井液和钻屑),如不加以处理就直接排放,必然会对自然生态环境造成一定的破坏。废弃钻井液是石油工业的主要污染物之一。据统计,钻一口 3000~4000m的普通油气井, 完井后废弃的钻井液接近300 m 3。根据中国石油天然气集团公司2008年对石油污染源的调查结果, 我国油田每年钻井产生的废弃钻井液约1200多万吨,其中1/2 直接排放到周围环境中。 近几年来世界各国迫于对能源的需求,导致钻井液的种类不断增加, 添加剂及有毒有害成分也日益增多,使其组成极为复杂。然而随着世界各国对环保要求的提高,对废弃钻井液的无害化治理已经成为当前亟待解决的问题。本文从废弃钻井液的组成及对环境的危害分析出发, 对近年来国内外各油田处理废弃钻井液的技术方法进行了综述。 1废弃钻井液的组成无害化处理的目的及意义 在钻井作业中,钻井液是钻井的血液,是保证钻井正常运行不可缺少的物质,它能起到平衡地层压力、携带悬浮钻屑、清洗井底、保护井壁、录井、冷却、润滑钻具及传递动力等作用。由于野外作业的特征,完井后施工现场存留的大量的废弃钻井液及废弃物几乎全部堆积于井场周围的废弃钻井泥浆储存坑内,这就使本来成分复杂的废弃钻井液更加复杂,最终形成一种由粘土、加重材料、各种化学处理剂、污水、污油及钻屑等组成的多相悬浮性的体系。 这些体系在相应的条件下都会破坏自然生态环境。石油、油碳氢化合物、油废钻井液和钻屑,以及含有各种化学物质的污水,都能够对空气、水、土地、动物界和人类起危害作用。前苏联学者对石油和天然气工业生产过程中产生的污染及其生态危害有过详尽的论述。废

常用钻井液处理剂及作用

常用泥浆药品及作用 一、聚合物类 1、聚丙烯酰胺(PAM) 作用:主要用来絮凝钻井液中过多的粘土细微颗粒及清除钻屑,从而使钻井液保持低固相,它也是一种良好的包被剂,可使钻屑不分散,易于清除,并有防塌作用。 2、聚丙烯酸钾(K-PAM) 作用:主要用来抑制页岩中所含粘土矿物的水化膨胀和分散而引起的井塌。 3、螯合金属聚合物(CMP)作用:用来提高聚合物体系粘度兼防塌作用。 4、钻井液用成膜树脂防塌剂(BLC-1)作用:用来控制聚合物体系失水,增加润滑性从而达 到防塌的目的。 5、高粘乙烯基单体共聚物防塌降失水剂(BLA-MV) 作用:用来控制聚合物体系失水,提高粘度,封堵页岩孔隙从而达到防塌的目的。 6、增粘降失水剂(KF-1) 作用:用来提高聚合物体系液相粘度,提高泥浆的携带岩屑能力。 7、非极性防卡润滑剂(BLR-1) 作用:主要用来提高钻井液体系的润滑性,降低摩阻系数,增加钻头的水马力以及防止粘卡。 二、细分散类作用:主要用来配制原浆,亦有增加粘切、降低滤失的作用。 1、羧甲基纤维素钠盐(CMC) 作用:主要用来促进钻井液中粘土颗粒网状结构的形成,提高粘度,降低失水。 2、烧碱(NaOH) 作用:调节钻井液PH值,促进白土水化分散。 4、纯碱(Na2CO3) 作用:调节钻井液PH值,促进白土水化分散,沉降钻井液中过多的钙离子。 5、防塌润滑剂(FT-342或FT-1)作用:防塌,改善钻井液的流动性和泥饼质量。 6、硅氟防塌降虑失剂(SF)作用:防塌降失水,改善钻井液的流动性和泥饼质量。 7、封堵护壁增粘剂(改性石棉)(SM-1)或(XK-1)作用:提高低固相钻井液的动切力。 8、硅氟稀释剂(SF-150) 作用:主要用作稀释改善细分散钻井液体系的流动性 三、堵漏剂 1、单向压力封堵剂(DF-A)作用:主要用作渗透性漏失地层的堵漏。 2、综合堵漏剂(HD-I、II)作用:主要用作裂缝性漏失地层的堵漏。 3、桥塞堵漏剂(QD-I、II)作用:主要用作裂缝性漏失地层的堵漏。 四、加重剂 1、石灰石粉(CaCO3) 作用:主要用来提高钻井液的密度,以控制地层压力,防塌防喷。可用来配制密度不 超过1.30g/cm3的钻井液。 2、重晶石粉(BaSO4) 作用:主要用来提高钻井液的密度,以控制地层压力,防塌防喷。可用来配制密度 2.00g/cm3以上的钻井液。 常见膨润土浆配方

钻井液常用计算公式

计算公式 1、钻井液配制与加重的计算 (1)配制低密度钻井液所需粘土量 水 土水 泥土泥土 ) (ρ-ρρ-ρρ=V W 式中: 土W ---所需粘土重量,吨(t ); 土ρ -- 粘土密度,克/厘米3(g/cm3) 水ρ -- 水的密度,克/厘米3(g/cm3) 泥ρ -- 欲配制的钻井液的密度,克/厘米3(g/cm3) 泥 V 欲配制的钻井液的体积,米3(m3) (2)配制低密度钻井液所需水量 土 土泥水ρ-=W V V 式中: 水V ---所需水量,米3(m3); 土ρ -- 所用粘土密度,克/厘米3(g/cm3) 土 W -- 所用粘土的重量,吨(t ) 泥V -- 欲配制的钻井液的体积,米3(m3) (3)配制加重钻井液的计算 ①对现有体积的钻井液加重所需加重剂的重量 重 加原 重加原加 ) (ρ-ρρ-ρρ=V W

式中: 加W ---所需加重剂的重量,吨(t ); 原ρ -- 原有钻井液的密度,克/厘米3(g/cm3) 重ρ -- 钻井液欲加重的密度,克/厘米3(g/cm3) 加ρ -- 加重剂的密度,克/厘米3(g/cm3) 原 V -- 原有钻井液的体积,米3(m3) ②配制预定体积的加重钻井液所需加重剂的重量 原 加原 重加重加 ) (ρ-ρρ-ρρ=V W 式中: 加W ---所需加重剂的重量,吨(t ); 原ρ -- 原有钻井液的密度,克/厘米3(g/cm3) 重ρ -- 钻井液欲加重的密度,克/厘米3(g/cm3) 加ρ -- 加重剂的密度,克/厘米3(g/cm3) 重 V -- 加重后钻井液的体积,米3(m3) ③用重晶石加重钻井液时体积增加 2 1 224100(v ρ-ρ-ρ=.) 式中: v ---每100m3原有钻井液加重后体积增加量,米3(m3); 1ρ -- 加重前钻井液的密度,克/厘米3(g/cm3) 2 ρ -- 加重后钻井液达到的密度,克/厘米3(g/cm3)

建筑泥浆处理技术说明

建筑泥浆处理技术说明 一、工艺方案简介 工艺流程如图一所示。由建筑工地运送来的泥浆,含有大量的砂石,首先通过分砂洗砂机,将粒径在1mm以上的砂石分离出来,并且用清水高压清洗,可获得较干净的砂石,便于再利用。泥浆进入储泥池,因泥浆的来源不同,在较大的储泥池中存放,可以起到均质的作用。储泥池的泥浆由泥浆泵泵送到专用脱水平台脱水。脱水平台中集成了细沙分离装置、药剂混合调理装置、絮凝混合装置、浓缩装置以及压榨脱水装置。泥浆的调理通过清水的稀释,使其保持一定的浓度围,在激活剂、改性剂的调质下,使其便于后续的絮凝。经过双元絮凝剂的作用,被调质后的泥浆经过浓缩装置,将泥浆部分的游离水分离,这部分分离出的水质较清澈,通常情况下已经达到国家污水综合排放二级标准,为确保其指标合格,后续经精细过滤机进一步过滤。浓缩后的泥浆进入专用高效带式脱水机脱水,在特制的高效脱水滤带作用下,获得含水率低的泥饼,压滤水和清洗滤带水返回到储泥池。清水池的清水作为溶药水、调质稀释水、滤带清洗水和洗砂水使用。 建筑泥浆的体积通常是实土方的4倍,即实土方和加入的水体积比比例为1:3,泥浆的浓度通常在150~220g/L之间。泥浆常含有约5~10%的砂石。分离后砂石的含水率小于20%。脱水泥饼的含水率50%左右,不同的土质含水率差别较大,但是脱水泥饼可直接装车运输,不滴水。由于脱水泥饼经过调质,透水性好,部水分容易挥发,并且不容易二次泥化。经过1~5天的风干,含水率可降到30%以下。浓

缩水经过精细过滤,可确保达到二级排放标准。 二、关键设备参数 1、分砂洗砂机mSPW系列 2、建筑泥浆专用脱水平台mMTD系列 3、精密过滤机mDF系列

钻井液与录井工程参数

钻井液与录井工程参数 摘要:钻井液参数包括钻井液的出入口密度、出入口温度、出入口电导率、流量、钻井液体积等。钻井液参数的变化通常直接反映井下地层流体的活跃情况及井筒压力与地层压力的平衡情况,重视钻井液参数异常的预报,可以避免井喷、井漏等重大事故的发生,及时处理油气侵、盐侵、水侵,为顺利施工创造条件。本文从钻井液相关事故类型与钻井液录井参数响应特征方面进行了阐述,为提高综合录井操作人员的现场技术水平和工程异常预报准确率起到促进和提高的作用,达到保障钻井施工安全、减少投入、提高勘探开发整体效益的目的。 1 钻井液信息的类型 1.1 钻井液的循环动态信息 钻井液的循环动态信息包括钻井液体积、钻井液流量,这类信息具有很强的实时性。在钻开渗透性好的油气层时,这类信息的变量可以立即显示循环钻井液压力与地层孔隙压力的平衡状态。这类信息可以监测井漏、溢流、井涌等工程异常。 1.2 钻井液的物理性质信息 钻井液的物理性质信息包括钻井液温度、钻井液密度、钻井液电导(阻)率,这类信息具有一定的延时性。从钻开地层到返出地面需要一个迟到时间,实时性较差,但这类信息携带有钻开地层的岩石物性和含油性等方面的地质信息。这类信息可以用来判断地层流体的性质和某些岩性,可以用来监测气侵、水侵、盐侵等工程异常。 2 钻井液工程异常的类型 2.1 井涌 2.1.1 形成井涌的原因 在地层压力的作用下,钻井液和地层内的流体涌出井口的现象称之为井涌。井涌发生的原因主要有以下几点: ①钻于异常高压地层,地层超压驱动地层流体进入井眼形成井涌,这是最根本和最主要的原因。 ②钻井液密度因地层流体的不断侵入而降低,形成负压,负压加剧地层流体的侵入又进一步加大负压形成恶性循环,最后形成井涌。 ③在井底压力近平衡状态下,停止循环时,作用于井底的环空压耗消失,使井底压力减小。 ④起钻时未按规定灌钻井液使井筒液面下降。

钻井液的作用

聚 乙 烯 醇 在 钻 井 液 中 的 应 用 班级:10油田化学三班 姓名:李涛涛

聚乙烯醇,英文名称2: polyvinyl alcohol,viny)alcohol polymer,poval,简称PVA,分子式: [C2H4O]n 摘要:主要讲述了聚乙烯醇胶乳对油井水泥浆的失水、稠化性能、游离水和水泥石抗压强度等参数的影响。结果表明,胶乳加量增大时,油井水泥浆的失水量迅速变小,稠化时间延长,初始稠度减小,游离水得到有效的控制,水泥石的抗压强度减小而柔性增大。试验证明,聚乙烯醇胶乳通过成膜、吸附、水化等作用能有效地控制油井水泥浆的液相运移情况,调节其稠化性能,改善水泥石的物理力学性能。自行设计了一套测定水泥石胶结强度的装置,实验证明所提出的测定方法是可行的。 首先聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性聚合物,分子中有大量的羟基存在。因此,可以把它作为油井水泥降失水剂的原料。文章研究了在不同的聚合度和醇解度的PVA作为油井水泥降失水剂的滤失性能,研究发现PVA17-88是以PVA作为油井水泥降失水剂的最好原料。并对PVA17-88作为油井水泥降失水剂与分散剂和消泡剂的配伍性、耐温、抗盐以及水泥浆的综合性能进行了系统的研究。 高分子聚合物材料作为油井水泥外加剂在油田固井工程中的应用,其地位日益突出,对提高固井质量起到了重要的作用.该文较详强的介绍了固井工程与油井水泥外加剂的关系以及相关的概念,综述了前人的研究成虹,研制出了新型聚合物胶乳水泥体系,同时设计了相应的特种实验仪器.该文重点研究了水溶性聚合物-聚乙烯醇作为油井水泥外加剂的一些行为特征,同时研究了配套组分对聚合物水泥浆体系的性能影响.聚乙烯醇水溶液与硼砂在碱性条件下交联是该文 研究应用的最基本原理之一,聚乙烯醇与硼砂交联形成了一定的网状结构,加入的有机酸组分参加进一步的交联,使之形成了立体柔性的网状交联结构,这种结构吸附到水泥颗粒上,阻碍和束缚了水泥浆中自由水的运移,同时这种交联吸附性质使水泥浆体系在压差作用下能够在滤失界的目的,减少了水泥石的表观和 内部体积由于失水而造成的收缩,同时也对地层流体的外窜起到了封堵作用,保证了水泥浆在井下的正常凝固.另外聚乙烯醇与其他组分的配合作用,使水泥浆体系还具备了"直角稠化","零自由水"和剪切稀释等特性.该文发展了油田固井工程中的防窜理论,在水泥外加剂的研究方面达到了一个新的水平.在现场试验和推广应用过程中为解决大庆油田的高压层固井、水平井固井,地矿部浅气层固井和渤海海上深层气层固井问题起到了重要作用. 聚乙烯醇用作石油及天燃气钻井、固井过程中的降失水添加剂增强水泥浆保水作用防止水泥浆在渗透性地层中先期脱水,对缓凝时间和抗压强度影响小,并有效防止气窜用作石油及天然气钻井过程中的防塌添加剂,能有效阻止钻井液滤液浸入泥页岩,从而达到防止井壁失稳甚至井壁坍塌的作用聚乙烯醇的抑制防塌性能是长久有效。聚乙烯醇等是我国近年来研究应用最广的堵水调剖剂,包括合成聚合物、自然改性聚合物、生物聚合物等。它们的共同特点是溶于水,在水中有优良的增粘性,线性大分子链上都有极性基团,能与某些多价金属离子或有机基团(交联剂)反应,天生体型的交联产物冻胶,粘度大幅度增加,失往活动性和水溶性,显示较好的粘弹性。 聚丙烯酰胺的大量应用,给化学堵水调剖技术开创了新局面。将聚丙烯酰胺水解后溶于水,混进甲醛或306树脂(多羟基的三聚氰胺酰化物),在酸性条件下,缩聚天生冻胶。本剂适合层间或层内纵向渗透率差异较大但油层无裂缝

泥浆处理方法1

一、泥浆制备 泥浆选用优质膨润土造浆,泥浆比重控制在1.1~1.4范围,试验泥浆的全部性能指标,并在钻进中定期检验泥浆比重、粘度、含砂率、胶体率等,填写泥浆试验记录表。泥浆循环使用,废弃泥浆沉淀后妥善处理。 1、粘土的选择: 可选择选用优质膨润土造浆,泥浆比重控制在1.1~1.4范围,也可就地选择黏粒含量大于50%,塑性指数≥20,含砂量小于5%的优质粘土。 2、高质量泥浆的配合比: 泥浆比重为1.342。每立方米泥浆:膨润土200Kg、优质黄土150 Kg,纯碱5Kg、水1000Kg。 3、泥浆的调制: 泥浆制造机调制泥浆或在造浆池中造浆。 4、调制泥浆的粘土用量计算: 每桩粘土用量=泥浆量*0.35 5、在施工中泥浆性能指标的测定: a、相对密度可用NB-1泥浆相对密度计测定,其方法是将要量测的泥浆装满泥浆杯,加盖并清洗从小孔中溢出的泥浆,然后置于支架上,移动游码,使杠杆呈水平状态,读出游码左侧所示刻度,即为泥浆的相对密度。 b、粘度可用1006型标准漏斗粘度计测定,其测定方法是用两个

开口杯分别量取200ml和500ml的泥浆,通过过滤网滤出砂粒后,将700ml泥浆注入漏斗,然后使泥浆从漏斗中流出,流满500ml量杯所需的时间(s),即为所测泥浆的粘度。 c、含砂率可用NA-1型含砂率计测定,其测定方法是将调好的泥浆50ml倒进含砂率计,然后再倒清水,将仪器口塞紧摇动1min,使泥浆与水混和均匀,再将仪器垂直静放3min,仪器下端沉淀物的体积乘2就是含砂率。 d、胶体率的测定方法是将100ml泥浆倒入100ml的量杯中,用玻璃片盖上,静置24h后,量杯上部泥浆可能澄清为水,测量其体积如为Lml,则胶体率为(100-L)%。 e、失水率(ml/30min)的测定方法是用一张12cm×12cm的滤纸,置于水平玻璃板上,中央画一直径3cm的园圈,30min后,测量湿园圈的平均直径减去泥浆坍平的直径(mm),即为失水率。在滤纸上量出的泥浆皮的厚度即为泥皮厚度。 f、酸碱度的测定方法是取一条PH试纸放在泥浆面上,0.5s后拿出来与标准颜色相比,即可读出酸碱度值。 二、泥浆处理方式 在钻孔灌注的过程中采用滤砂器和振动筛,泥浆中的小碎石、砂等固体颗粒物进行分离,分离后的泥浆排到一沉池、二沉池至三沉池,充分沉淀,泥浆泵安装在三沉池中供泥浆循环。施工的过程中,利用挖掘机及时清理一沉池、二沉池、三沉池,清理出来的沉碴运至蒸发池中,等到自然脱水固化后,运至二标或储料场。

第6章钻井液设计

第8章钻井液设计 本章主要介绍了新疆地区常用的钻井液体系,结合A1-4井及探井资料,设计了A区块井组所使用的钻井液体系、计算了所需钻井液用量,提出了钻井液材料计划等。 8.1 钻井液体系设计 钻探的目的是获取油气,保护地层是第一位的任务,因此,搞好钻井液设计,首先必须以地层类型特性为依据,以保护地层为前提,才能达到设计的目的。 新疆地区常用钻井液体系简介[16]: (1)不分散聚合物钻井液体系:不分散聚合物钻井液体系指的是具有絮凝及包被作用的有机高分子聚合物机理的水基钻井液。该体系的特点是:具有很强的抑制性;具有强的携沙功能;有利于提高钻速;有利于近平衡钻井;可减少对油气层的伤害。 (2)分散性聚合物体系(即聚合物磺化体系):聚合物磺化体系是指以磺化机理及少量聚合物作用机理为主配置而成的水基钻井液。该体系的特点是:具有良好的高温稳定性,使用于深井及超深井;具有一定的防塌能力;具有良好的保护油层能力;可形成致密的高质量泥饼,护壁能力强。 (3)钾基(抑制性)钻井液体系:该体系是以聚合物的钾,铵盐及氯化钾为主处理剂配制而成的防塌钻井液。它主要是用来对付含水敏性粘土矿物的易坍塌地层。该体系特点:对水敏性泥岩,页岩具有较好的防塌效果;抑制泥页岩造浆能力较强;对储层中的粘土矿物具有稳定作用;分散型钾基钻井液有较高的固相容限度。 (4)饱和盐水钻井液体系:该体系是一种体系中所含NaCl达到饱和程度的钻井液,是专门针对钻岩盐层而设计的一种具有较强的抑制能力,抗污染能力及防塌能力的钻井液。该体系特点:具有较强的抑制性,由于粘土在其中不宜水化膨胀和分散,故具有较强的控制地层泥页岩造浆的能力;具有较强的抗污染能力,由于它已被NaCl所饱和,故对无机盐的敏感性较低,可以抗较高的盐污染,性能变化小;具有较强的防塌能力,尤其再辅以KCL对含水敏性粘土矿物的页岩具有较强抑制水化剥落作用;可制止盐岩井段溶解成大肚子井眼。由于钻井液中氯化钠已达饱和,故钻遇盐岩时就会减少溶解,以免形成大井眼;缺点是腐蚀性较强。 (5)正电胶钻井液体系是一种以带正电的混合层状金属氢氧化物晶体胶粒(MMH或MSF)为主处理剂的新型钻井液体该体系的特点:具有独特的流变性;有利于提高钻井速度;对页岩具有较强的抑制性;具有良好的悬浮稳定性;有较

钻井液常用处理剂的作用机理(一)概要

钻井液常用处理剂的作用机理(一) 钻井液处理剂用于改善和稳定钻井液性能,或为满足钻井液某种性能需要而加入的化学添加剂。处理剂是钻井液的核心组分,往往很少的加量就会对钻井液性能产生很大的影响。钻井液原材料和处理剂的种类品种繁多,为了使用和研究方便将按其功能进行分类。 根据2006年API钻井液处理剂分类方法,将钻井液处理剂分为降滤失剂、增粘剂、乳化剂、页岩抑制剂、堵漏材料、降粘剂、腐蚀抑制剂、表面活性剂、润滑剂/解卡剂、加重剂、杀菌剂、消泡剂、泡沫剂、絮凝剂、除钙剂、pH控制剂、高温稳定剂、水合物控制剂。共计18类。其中润滑剂/解卡剂合并,另外增加了水合物控制剂 我国钻井液标准化委员会根据国际上的分类法,并结合我国的具体情况,将钻井液配浆材料和处理剂分为16类,分别为粘土类、加重剂、碱度控制剂、降滤失剂、降粘剂、增粘剂、页岩抑制剂、絮凝剂、润滑剂、解卡剂、杀菌剂、缓蚀剂、乳化剂、堵漏剂、发泡剂、消泡剂。 这16类处理剂所起的作用不同,但在配制和使用钻井液是,并不同时使用这些处理剂,而是根据现场需要选择其中的几种。下面对这16种处理剂进行介绍。 1 粘土类 粘土的本质是粘土矿物。粘土矿物是细分散 的含水的层状硅酸盐和含水的非晶质硅酸盐矿 物的总称。粘土矿物是整个粘土类土或岩石的性 质,它是最活跃的组分。晶质含水的层状硅酸盐矿物:高岭石、蒙脱石、伊利石、绿泥石等;含水的非晶质硅酸盐矿物:水铝英石、硅胶铁石等。 1.1 粘土矿物的两种基本构造单元 1.1.1 硅氧四面体与硅氧四面体晶片 硅氧四面体:有一个硅原子与四个氧原子,硅原子在四面体的中心,氧原子在四面体的顶点,硅原子与各氧原子之间的距离相等,其结构见右图。 图1硅氧四面体结构 硅氧面体晶片:指硅氧四面体网络。硅氧四面体网络由硅氧四面体通过相临的氧原子连接而成,其立体结构见右图。 图2 硅氧四面晶片结构图 1.1.2 铝氧八面体与铝氧八面体晶片

常用钻井液料及其功用

一、稀释剂 泥浆稀释剂,或分散剂,通过破碎粘土层边和面之间的附着而降低粘度(见图1)。稀释剂吸附粘土层,因此破坏了层间的引力。加入稀释剂可以降低粘度、切力和屈服值。 大多数的稀释剂都可以划分为有机材料或无机磷酸盐络合物。有机稀释剂包括木质素磺酸盐、木质素和丹宁。与无机稀释剂相比,有机稀释剂可用于高温条件下(铬酸盐也是很好的耐高温稀释剂,但是不适合用于环境敏感地区)。有机稀释剂通常会有助于滤失控制。 聚合;絮凝;(面对面);(边对面);(边对边);解胶;抗絮凝 图. 1粘土颗粒的连接 无机稀释剂包括焦磷酸钠(SAPP)、四焦磷酸钠、四磷酸钠和六偏磷酸钠。无机稀释剂在低浓度情况下是有效的,但是通常只用于150oF的温度以下。它们的应用一般局限于氯化物浓度低和pH值低的淡水粘土泥浆。 长期以来,水被作为钻井泥浆的一种十分有效的稀释剂使用,其降粘效果是通过减少钻井液中的总体固相浓度来达到的。钻井作业中钻屑不断混进泥浆中,那么这些钻屑最终也需要用水进行稀释或者必须用机械的方式清除。 应当定期添加水到水基泥浆中,以补充渗漏到地层和在泥浆池中蒸发的水份。如果不补充水,那么由于固相浓度增加,粘度就会上升。而化学方式的降粘效果不佳。在没有添加重晶石或膨润土的情况下,塑性粘度的稳定上升就说明水分减少了。 磷酸盐是最早可以大批量供应的化学稀释剂之一。磷酸盐通过吸附粘土颗粒而起作用,因此,它能达到令人满意的电平衡和允许颗粒自由地悬浮在溶液中。磷酸盐的这种分散效果归因于轻度的阴性粘土片晶置换,它可使片晶相互排斥,最终这些断裂边缘的化合价趋于饱和。 在被严重污染的离子环境中,磷酸盐的使用是有限的。如果有自由的钙离子或镁离子存在,不论其数量多少,都将会形成磷酸盐的络合物或者不溶的金属离子磷酸盐。由于清除了可用的磷酸盐,这就限制了降粘能力。 表2列出了常用的用于现场钻井泥浆应用中的磷酸盐

钻井液处理剂类型及钻井液配方用途综述

钻井液处理剂类型及钻井液配方用途综述 一处理剂类型和作用 1、人工钠土 我国钙搬土资源非常丰富,我们的科研人员研制成人工钠搬土,建立了生产车间生产流水线,将钙搬土加工活化变成完全符合标准的钠搬土,其性能已能赶上美国商品土的指标,如表l所示。现在已经投产可以大量供应商品土,价格比国际市场价格低廉。比用钙土粉在现场改性价格便宜而性能优越。如表2所示: 表1 国家粘度计读数 R600 动塑比 YP/PV API失水 FL API规范>30 <3 <13.5 MIL GEL(美) 53.4 1.64 12.4 MAGCO GEL(美) 118.6 3.6 12.6 KONIGE一3V(日) 59 1.8 12.3 中国NaViL 50 1.7 9.5 (注:动塑比及失水为更重要的指标) 表2 产地 搬土类型粘度计读数 R600 视粘度 AV 动塑比 YP/PV 失水量 FL 山东钙土加碱23.6 11.8 1.36 15.4 高阳人工钠±30.6 15.3 2.36 10 山东钙±加碱 20.6 10.3 1.38 18 付马营人工钠土5O 25 1.70 9.5

我国还有极为丰富的海泡土及凹凸棒土资源,经加工其成品质量已达到标准。这两种土可用于高温地热井,盐类地层钻井及海上钻井。 2,润滑剂: 金刚石钻进使用的润滑剂,除使用传统的皂化溶解油,太古油外,还有癸脂酸钠,松香酸钠等,如:RY特效润滑剂,是当前使用较理想的金刚石钻探润滑剂,属于阴离子表面活性剂。 3、聚丙烯酸盐类处理剂: 不分散低固相泥浆中采用的一种双作用的泥浆处理剂~选择性絮凝剂:对无用固相絮凝,而对有用固相增效。理想的选择性絮凝是不易达到的。但是我们选用聚丙烯酸盐类处理剂,在钻探实践中收到良好的技术经济效益。具有流变性好、防塌,润滑性好等优点。其中: 部分水解聚丙烯酰胺(PHP):本产品为白色或淡黄色粉末,水溶性好,能抑制泥页岩的水化作用和提高钻井液的粘度,是钻井液用强力包被剂。 水解聚丙烯腈胺盐(NH4-HPAN):是一种钻井液用降滤失剂;含有-COOH、-COONH4、-CONH2、-CN等基团,分子量在10000~50000之间,有降低高压差失水的特殊功能和良好的热稳定性,能改善钻井液流变性,抑制粘土水化分散,具有一定的抗盐能力;由于NH4在页岩中的镶嵌作用,具有一定的防塌效果聚丙烯晴钠盐(HPAN):优良的降失水剂,能大幅度低失水而粘度效应很小,反絮凝作用小,能与PHP配合使用,抗盐、抗钙能力强,可作用海水,饱和盐水泥浆的降失水剂、且热稳定性好,可作高温降失水剂, 聚丙烯晴钙盐(CPAN):为腈基、酰胺基、羧钙基、羧钠基等共聚物。主要用于不分散低固相聚合物钻井液的降滤失剂,并能改善泥饼质量,抗温、抗钙、盐污染及改善流型等作用。 磺化聚丙烯酰胺(SPAM)为磺化体,具有耐温、降失水、减阻作用,降摩擦效果良好。广泛用作煤田、油田钻井的降失水剂和油田防塌剂。在现场应用中可解决其它泥浆类型未能解决的坍塌、掉块及局部黄铁矿高离子污染的问题 4、纤维素类 羧甲基纤维素钠(CMC):有高粘、中粘,低粘不同品种。高粘CMC主要用于增粘,而中粘、低粘CMC用于降失水。

钻井液常规性能测定及常用钻井液计算公式

钻井液常规性能测定 一.密度的测定 1、按安全检查表内容检查仪器,确保仪器安全可靠。 2、将钻井液加热到所需温度。 3、在密度计的杯中注满钻井液,盖上杯盖慢慢拧动压紧。 4、用手指压住杯盖小孔,用清水冲洗并擦干样品杯。 5、把密度计的刀口放在底座的刀垫上,移动游码直到平衡,记录读值。 6、将密度计冼净擦干备用。 二.测定马氏漏斗粘度 1、按安全检查表内容检查仪器,确保仪器安全可靠。 2、将漏斗悬挂在墙上,且保证垂直;量杯置于漏斗流出管下面。 3、用手指堵住漏斗流出管下口,将搅拌均匀的泥浆倒入漏斗至筛网底;放开手指,同时启动秒表,待泥浆流满量杯达到它的边缘时,按停秒表。秒表所示时间即为泥浆粘度,单位为s。 4、使用完毕,将仪器洗净擦干。 三.流变的测定(ZNN-D6六速旋转粘度计) 1、按安全检查表内容检查仪器,确保仪器安全可靠。 2、使用前检查读数指针是否对准刻度盘“0”位,落下托盘,装配好内、外筒。 3、将搅拌均匀的泥浆倒入样品杯至刻度线、将样品杯置于托盘上,上升托盘使液面至外筒刻度线,拧紧托盘手轮。 4、调整变速手把和转速开关,迅速从高到低进行测量,待刻度盘稳定后,分别读取各转速下刻度盘的偏转格数。 5、测量完毕,落下托盘,卸下外筒,将内、外筒及样品杯洗净擦干。 四.钻井液失水的测定 1、按安全检查表内容检查仪器,确保仪器安全可靠。 2、用手指堵住泥浆杯底部小孔,将搅拌均匀的泥浆倒入杯内至刻度线处,按顺序放入“O”型密封圈、滤纸、杯盖和杯盖卡,将杯盖卡旋转90°并拧紧旋转手柄。 3、将组装好的泥浆杯组件倒置嵌入气源接头并旋转90°;将量筒置于失水仪下方并对准滤液流出孔。 4、调节气源压力至0.7MPa,打开气源手柄并同时启动秒表,收集滤液于量筒之中。 5、当秒表指示为30min时,将悬于滤液流出孔的液滴收集于量筒之中并移开量筒,此量筒中液体体积即为滤失量。 6、关闭气源手柄,放出泥浆杯中余气;卸下泥浆杯组件,倒去泥浆并洗净擦干。 五.钻井液泥饼粘滞系数的测定(NZ-3A型泥饼粘滞系数测定仪) 1、按安全检查表内容检查仪器,确保仪器安全可靠。 2、打开机盖,调节滑板及平衡脚,使水平泡居中;接通电源,按下“清零”键。 3、将泥饼平放在滑板上,滑块纵向轻轻地放在泥饼上,静置1min。 4、按一下“电机”键,使滑板转动,当滑块开始滑动时,再按一下“电机”键,滑板停止转动,此时,显示窗中的数值即为泥饼摩擦角,单位为o,查其显示角度值的正切值,正切值为泥饼的摩擦系数。 5、使用完毕,切断电源,取下滑块和泥饼,擦净仪器,盖上机盖。 六.含砂量的测定 1、按安全检查表内容检查仪器,确保仪器安全可靠。 2、将待测钻井液注入含水量砂量管中至“钻井液”刻度线处,再注入水至“水”刻度线处,用手指堵住含砂量管口,剧烈摇动。

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