石油钻井液论文
钻井液论文
专业：石油工程
教师：李华斌
学生;郭凡云
学号;201204010314 成都理工大学
深水钻井液
摘要:随着石油工业的不断发展,海洋油气勘探的水域越来越深,深水钻井难度也越来越大,介绍了深水钻井液的主要类型及深水钻井存在的主要问题，同时还结合国外海洋深水钻井液研究现状,提出了对海洋深水钻井的钻井液研究的几点建议。
关键词:深水钻井;天然气水合物;钻井液：水基钻井液;油基钻井液
1 引言
自1985年以来,随着第一批水深在300 m以上深水油气勘探开发项目的投入建设,国际深水油气勘探开发逐渐增多。最初10 a的年平均增长速度为65%,西北欧、巴西、墨西哥湾的勘探开发速度最快,2001年起墨西哥湾深水区的产量已超过浅水区。据统计,截至2000年,水深500 m的深水油气田有162个,遍及世界各海域,其中尤以美洲的墨西哥湾海域、拉丁美洲的巴西海域及西非海域最多,深水油气田探明油气储量为22·6×108t油当量,占海上油气田探明总储量的12%。
深水钻井一般是指在海上作业中水深超过450～500m 的区域。其中,当水深大于1500m 时的海上作业我们称之为超深水钻井。近年来随着海洋石油储量采出比例的不断增加,海洋石油勘探逐步向深水区域发展。世界上许多国家都开始对深水钻井技术进行研究,并在一些地区取得了现场应用上的成功。本文将重点就深水钻井所面对的主要问题以及国外深水钻井的钻井液技术发展情况进行综述。
2 深水钻井中存在的问题
与浅水区域相比,深水钻井面临的主要问题有:海底页岩的稳定性差、钻井液用量大、井眼清洗难、浅层天然气与形成的气体水合物、低温下钻井液的流变性、地层破裂压力窗口窄等。这些问题给
钻井工作带来了诸多困难,同时对钻井液技术提出了更高的要求:在保证钻井安全的前提下,兼顾钻井成本和环境效益。
2·1 海底页岩的稳定性差
在深水区中,由于沉积速度、压实方式以及含量的不同,海底页岩的活性大。河水和海水携带小的沉积物离海岸越来越远,由于缺乏上部压实用,胶结性较差,易于膨胀、分散,导致过量的固相细颗粒分散在钻井液中,从而影响钻井液性能。
2. 2 钻井液用量大
在深水环境下钻井作业所需的钻井液用量将远远大于其它同样地下深度的井,在海洋钻井中需采用隔水管,在深水钻井中,由于水深增加很多,光隔水管内的体积至少就达约300m3 ,再加上平台钻井液系统,因此需要的钻井液体积就要比其他同样地下深度的钻井液循环总量要大的多。此外,考虑到钻井过程中对钻井液需要采取适当的稀释以调控泥浆性能,这也增加了钻井液的用量。在钻井过程中,有效使用固控设备,将钻井液中的钻屑含量控制在适当的范围内,可以节省大量的钻井液费用。深水钻井的经验表明,深水钻井时至少应该配备有三台高频的振动筛,以及大流量的除砂器、除泥器等固控设备。在非加重的钻井液体系中, 固相的有效清除率应大于75 % 。
2·3 井眼清洗难
深水钻井时,由于开孔直径、套管和隔水管的直径都比较大,如果钻井液流速不足就难以达到清洗井眼的目的。因此,对钻井液清洗井眼的能力提出了更
高要求。一般采用稠浆清洗、稀浆清洗、联合清洗、增加低剪切速率黏度,以及有规律地短程起下钻等方法,这些方法均有助于清除钻井过程中的钻屑。使用与钻井过程中钻井液黏度不同的清扫液清除钻屑效果较明显,比如使用稀浆钻进,稠浆清洗钻屑。
2·4 浅层气与气体水合物
深水钻井作业中,气体水合物的形成不仅是一、个经济问题,更是一个安全问题。气体水合物类似于冰的结构,主要由气体分子和水分子组成,外观上看起来类似于脏冰,但是它在性质上又不像冰,如果压力足够,它可以在0℃以上形成。海底附近或井中溶解的水合物受到冷却后易在隔水管和压井阻流管线上重新凝结,尤其是在节流管线、钻井隔水导管、防喷器以及海底的井口里,一旦形成气体水合物,就会堵塞气管、导管、隔水管和海底防喷器等,从而造成严重的事故;同样钻井过程中的水合物分解可能导致地层变弱,井眼扩大、固井失败以及井眼清洁方面的问题。
2·5 温度过低
随着水深加大,钻井环境的温度也越来越低,给钻井和采油作业带来很多问题。如在低温下,钻井液的黏度和切力大幅度上升,而且会出现显著的胶凝现象,形成天然气水合物的可能性增大。
3 适用于深水钻井的钻井液体系
以上分析了深水钻井过程中出现的新问题和困难,由此可知为这种特殊环境下的钻井作业所设计的钻井液体系必须能够解决以下几个问题:
(1) 能够有效地抑制气体水合物的产生;
(2) 在大直径井眼(尤其是大位移井) 中应具
有良好的悬浮和清除钻屑能力;
(3) 具有良好的页岩稳定性,能有效稳定弱胶
结地层;
(4) 在低温下具有良好的流变特性,与常温条
件下流变性差别不大;
(5) 能够满足环保的要求;
(6) 综合成本低。
目前世界上深水钻井最活跃的地区主要包括:墨西哥湾、西非和巴西。常用的钻井液体系有高盐/ 木质素磺酸盐钻井液体系、高盐/ PHPA (部分水解聚丙烯酰胺) 聚合物加聚合醇钻井液体系、油基钻井液体系以及合成基钻井液体系等等。其中最常用的钻井液体系有高盐/ PHPA (部分水解聚丙烯酰胺) 聚合物加聚合醇钻井液体系和合成基钻井液体系。
4 发展趋势及建议
1)随着经济的发展,对石油的消费日益增加,钻井技术不断成熟,石油勘探开发逐渐向更深的海域迈进。这对深水钻井液的要求不断提高,研制新型无毒、低成本的钻井液体系和钻井液处理剂是今后发展的必然趋势。
2)在海洋钻井液处理剂及体系的推广应用过程中,要将钻井工程、油气层保护和环境保护有机结合起来,从钻井成本和环境效益两方面综合评判它们的推广应用效果,以获得最佳的综合效益。
3)加强对低温条件下深水钻井液的流变性及携岩能力、新型水合物抑制剂及作用机理的研究,并建立一套全面、准确评价深水钻井液性能的标准和方法。
5结论
1)深水钻井面临着诸多问题,对钻井液技术提出了更高要求。
2)目前深水钻井使用的钻井液体系种类较多,但仍以水基钻井液和合成基钻井液体系为主。
3)墨西哥湾、西北欧、巴西、西非海域是目前深水钻井的主要区域,其他区域深水钻井相对较少。
4)由于对海洋环境保护力度的加大,钻井液除了要满足常规性能外,还要能有效保护油气层和海洋环境。
参考文献
[1 ]唐代绪,赵金燕.：成功的钻井液体系
[ 2 ]王松等：国外深水钻井液技术发展
[ 3 ]胡友林等：海洋深水钻井的钻井液研究进展