【正文】 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 鉆井液現(xiàn)場維護(hù)與調(diào)整 秦禮曹 中油股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 2022年 12月 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 前言 ? 鉆井液成本占鉆井成本約 10%. ? 在鉆井事故及復(fù)雜中所造成的費(fèi)用損失中 ,因鉆井液問題造成的事故及復(fù)雜的比例占多少 ?估計(jì)遠(yuǎn)大于 10%.原因分析 : – 與地層直接接觸的有二項(xiàng) :鉆井液和井下工具 ,而鉆井事故及復(fù)雜主要發(fā)生在井下 . – 鉆井液受地層影響及破壞最嚴(yán)重 . – 鉆井液對(duì)井壁影響最大 . ? 常常有人把鉆井液在鉆井工程中的作用比做人體中的血液 ,非常恰當(dāng) .人體血液約占人體重量的 10%,但決非一條胳膊或一條腿的重要性可比 ,而是整體性的影響 ,鉆井液在鉆井工程中的影響也同樣是整體性的 . 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 前言 ? 鉆井液性能好壞直接影響井下安全 .例如 : 西部 井的剎把出現(xiàn)問題 ,造成鉆具在井下無法動(dòng)彈 ,由于是進(jìn)口鉆機(jī) ,無現(xiàn)成剎把替換 ,只得到東部鉆井公司大本營去取 ,共用了 5天時(shí)間 ,起鉆正常 ,沒有發(fā)生鉆井事故及復(fù)雜 . 即使沒有鉆井設(shè)備沒有出現(xiàn)問題 ,鉆井液性能不好造成鉆井事故及復(fù)雜的情況是非常多的 .西部 井 ,鉆井液性能不好 ,屢屢發(fā)生井下復(fù)雜 ,后更換了鉆井液工程師 ,改善了鉆井液性能 ,順利完井 . 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 前言 鉆井液與地質(zhì)錄井關(guān)系十分密切 ,在地質(zhì)錄井中專門有鉆井液錄井項(xiàng)目 ,可以說沒有鉆井液 ,地質(zhì)錄井是不可能實(shí)現(xiàn)的 . 地質(zhì)錄井對(duì)鉆井液的影響也非常大 具有指導(dǎo)作用，如：密度、性能等 具有制約作用，如：密度、處理劑等 為了保證包括地質(zhì)錄井的工程施工順利進(jìn)行，地質(zhì)監(jiān)督有必要全面了解鉆井液。 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 目錄 ? 一 、 鉆井液的組成、功能與設(shè)計(jì) ? 二、鉆井液體系分類 ? 三、鉆井液處理劑分類 ? 四、鉆井液性能 ? 五、水基鉆井液簡介 ? 六、鉆井液現(xiàn)場配制、維護(hù)與調(diào)整 ? 七、現(xiàn)場鉆井液評(píng)價(jià) ? 八、鉆井液材料管理 ? 九、國內(nèi)外鉆井液概況 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 鉆井液的組成、功能與設(shè)計(jì) ? 鉆井液的組成 – 連續(xù)相 – 固相 – 添加劑 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 鉆井液的組成、功能與設(shè)計(jì) 鉆井液的組成 ? 連續(xù)相 水：水基鉆井液 油：油基鉆井液 合成基液體：合成基鉆井液 氣體：空氣、氮?dú)狻?(霧、泡沫 ) 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 鉆井液的組成、功能與設(shè)計(jì) 鉆井液的組成 ? 固相 配漿材料 (膨潤土 、 凹凸棒石、海泡石等 ) 加重材料 (重晶石、石灰石、鐵礦粉等 ) 鉆屑 堵漏材料、固體潤滑劑等 不溶性化學(xué)沉淀物 某些處理劑中的不溶物 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 鉆井液的組成、功能與設(shè)計(jì) 一 、 鉆井液的組成與功能 添加劑 降濾失劑 殺菌劑 增粘劑 除鈣劑 絮凝劑 緩蝕劑 稀釋劑 (解絮凝劑 ) 頁巖抑制劑 表面活性劑 潤滑劑 乳化劑 消泡劑 發(fā)泡劑 pH控制劑 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 鉆井液的組成、功能與設(shè)計(jì) ? 鉆井液的主要功能 ? 1. 清潔井底并攜帶鉆屑至地面 ? 2. 懸浮鉆屑和加重材料 ? 3. 控制和平衡地層壓力 ? 4. 形成濾餅，保護(hù)井壁 ? 5. 冷卻和潤滑鉆頭和鉆柱 ? 6. 加快機(jī)械鉆速 ? 7. 控制鉆具和套管的腐蝕速率 ? 8. 支撐鉆柱和套管的部分重量 ? 9. 提供所鉆地層的有關(guān)資斜 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 鉆井液的組成、功能與設(shè)計(jì) ? 鉆井液設(shè)計(jì)原則 鉆井液的性能要求 ? 合理的鉆井液密度。 ? 合適的鉆井液流變性，能懸浮并及時(shí)攜帶出坍塌物和鉆屑。 ? 具有較低的濾失量和較好的濾餅質(zhì)量。 ? 具有良好的封堵能力。 ? 具有良好的潤滑性能。 ? 具有較強(qiáng)抑制性。 ? 具有良好的抗污染能力。 ? 有利于保護(hù)儲(chǔ)層，且能適應(yīng)地層的變化和影響，保持性能穩(wěn)定。 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 鉆井液的組成、功能與設(shè)計(jì) 鉆井液設(shè)計(jì)原則 鉆井液體系優(yōu)選 ? 與井型配伍 – 探井應(yīng)滿足地質(zhì)發(fā)現(xiàn)的要求，選用利于發(fā)現(xiàn)和保護(hù)儲(chǔ)層、利于測井解釋和井下安全的鉆井液。 – 生產(chǎn)井應(yīng)選取最優(yōu)化的鉆井液體系，既利于提高鉆速和井下安全又利于保護(hù)儲(chǔ)層的鉆井液。 – 調(diào)整井選用能對(duì)付多壓力層系且有利于儲(chǔ)層保護(hù)的鉆井液體系。 – 定向井選用潤滑、防塌、保護(hù)儲(chǔ)層且攜帶和懸浮能力強(qiáng)的鉆井液體系。 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 鉆井液的組成、功能與設(shè)計(jì) 鉆井液設(shè)計(jì)原則 鉆井液體系優(yōu)選 與地層配伍 – 易塌層：選用防塌鉆井液。 – 石膏層：選用抗鈣鉆井液或鈣處理鉆井液。 – 鹽巖層：選用抗鹽污染鉆井液或鹽水鉆井液。 – 高溫地層：選用抗高溫鉆井液，并嚴(yán)格控制粘土含量。 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 鉆井液的組成、功能與設(shè)計(jì) 鉆井液設(shè)計(jì)原則 與儲(chǔ)層配伍 – 選用對(duì)儲(chǔ)層具有保護(hù)作用的鉆井液體系及處理劑。 – 嚴(yán)格控制鉆井液中固相含量特別是粘土含量。 – 鉆井液適應(yīng)地層變化和影響，性能穩(wěn)定 。 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 鉆井液的組成、功能與設(shè)計(jì) 鉆井液設(shè)計(jì)原則 與環(huán)境配伍 – 應(yīng)盡量不用或少用嚴(yán)重污染地表水或地下水的鉆井液及處理劑。 – 要注意所用鉆井液和處理劑的毒性，減小鉆井液對(duì)環(huán)境造成的危害，尤其在環(huán)境敏感的地區(qū)進(jìn)行工程作業(yè)時(shí)。 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 二、鉆井液體系分類 ? 水基鉆井液體系 ? (包括水包油鉆井液 ) ? 油基鉆井液體系 ? (全油鉆井液、油包水鉆井液、合成基鉆井液 ) ? 合成基鉆井液體系 ? (醚基、酯基、聚 ?烯烴基和異構(gòu)化 ?烯烴基鉆井液 ) ? 氣基鉆井液體系 ? (空氣、天然氣、霧、泡沫 ) 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 二、鉆井液體系分類 類型 API(86 年前 ) API(87 年后 ) 前蘇聯(lián) 國內(nèi) 高 pH 淡水鉆井液 分散鉆井液 海水鉆井液 分散鉆井液 低 pH 淡水鉆井液 不分散鉆井液 淡水鉆井液 不分散鉆井液 低固相鉆井液 聚合物鉆井液 低固相不分散鉆井液 聚合物鉆井液 高 pH 石滅鉆井液 低固相鉆井液 抑制性鉆井液 低固相鉆井液 低 pH 石灰鉆井液 鈣處理鉆井液 鈣處理鉆井液 石膏鉆井液 飽和鹽水鉆井液 飽和鹽水鉆井液 水基 飽和鹽水鉆井液 鉆油氣層鉆井液 鉆油氣層鉆井液 全油基鉆井液 無水油基 鉆井液 油基 油包水鉆井液 油基鉆井液 逆乳化鉆井液 油基鉆井液 合成基 合成基鉆井液 合成基鉆井液 空氣鉆井流體 空氣鉆井流體 氣基 氣基鉆井液 氣體鉆井流體 天然氣鉆井流體 泡沫鉆井液 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 二、鉆井液體系分類 API/IADC分類 不分散鉆井液體系 ( NoneDispersed Drilling Fluid System ) 所謂不分散鉆井液是指通常用來鉆淺部井段的鉆井液， 如開鉆鉆井液、自然造漿鉆井液、輕微處理鉆井液等。 分散鉆井液體系 ( Dispersed Drilling Fluid System ) 使用木質(zhì)素磺酸鹽、褐煤或丹寧類產(chǎn)品來分散粘土礦物的鉆井液體系。 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 二、鉆井液體系分類 API/IADC分類 鈣處理鉆井液體系 ( Calcium Treated Drilling Fluid System ) 熟石灰、石膏或氯化鈣處理的鉆井液體系，可抗鹽和硬石膏的污染，但膠凝敏感且在高溫下易導(dǎo)致固化作用。 聚合物鉆井液體系 ( Polymer Drilling Fluid System ) 長鏈高分子量聚合物用于鉆井液中，或是包被鉆屑以防止其分散，或是提高粘度和降低濾失量，通常使用氯化鉀或氯化鈉等提高頁巖抑制能力；這種鉆井液體系通常要求含有盡可能低濃度的膨潤土，對(duì)鈣、鎂等二價(jià)離子很敏感。 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 二、鉆井液體系分類 ? API/IADC分類 ? 低固相鉆井液體系 ( Low Solids Drilling Fluid System ) ? 控制固相含量和類型，總固相含量不應(yīng)超過 6%～10%，粘土含量應(yīng)為約 3%或更低；而鉆屑和膨潤土含量比值應(yīng)低于 2:1；主要優(yōu)點(diǎn)是可顯著提高機(jī)械鉆速。 ? 鹽水鉆井液體系 ( Saltwater Drilling Fluid System ) ? 飽和鹽水鉆井液體系：氯離子濃度接近 190,000 mg/l (飽和 )，通常用來鉆鹽巖地層。 ? 鹽水鉆井液體系：氯離子濃度為 10,000mg/l以上。 ? 微咸水或海水鉆井液體系：氯離子含量較低代。 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 二、鉆井液體系分類 API/IADC分類 油基鉆井液體系 ( OilBased Drilling Fluid System ) 逆乳化鉆井液：氯化鈣鹽水 (含量可高達(dá) 50%)為乳化相，油 (礦物油、柴油等 )為連續(xù)相。 全油鉆井液：液相為油，通常用作取心液。 油基鉆井液添加劑包括：乳化劑、潤濕劑 (一般為脂肪酸和胺衍生物 )、高分子量脂肪酸鹽、表面活性劑、胺處理的有機(jī)材料、有機(jī)土和石灰等。 合成基鉆井液體系 ( Synthetic Drilling Fluid System ) 合成基鉆井液具有油基鉆井液性能，但沒有環(huán)境危害。 主要類型有醚基、酯基、聚 ?烯烴基和異構(gòu)化 ?烯烴基鉆井液。 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 二、鉆井液體系分類 API/IADC分類 氣基鉆井液體系 ( GasBased Drilling Fluid System ) 干燥空氣或天然氣鉆井流體 霧鉆井液 泡沫鉆井液 充氣鉆井液 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 三、 鉆井液處理劑分類 鉆井液處理劑分類 序號(hào) API/IADC 方法 國外鉆井液公司方法 前蘇聯(lián)方法 國內(nèi)方法 1 降濾失劑 降濾失劑 降濾失劑 降濾失劑 2 增粘劑 增粘劑 膠體結(jié)構(gòu)形成材料 增粘劑 3 乳化劑 乳化劑 乳化劑 乳化劑 4 頁巖抑制劑 特殊產(chǎn)品類 頁巖抑制劑 頁巖抑制劑 5 堵漏劑 堵漏劑 堵漏劑 堵漏劑 6 降粘劑 稀釋分散劑 降粘劑 降粘劑 7 緩蝕劑 腐蝕抑制劑 緩蝕劑 緩蝕劑 8 表面活性劑 粘土類 表面活性劑 粘土類 9 潤滑劑 潤滑劑 潤滑劑 潤滑劑 10 加重劑 加重劑 加重劑 加重劑 11 殺 菌劑 殺菌劑 殺菌劑 殺菌劑 12 消泡劑 消泡劑 消泡劑 消泡劑 13 發(fā)泡劑 發(fā)泡劑 發(fā)泡劑 發(fā)泡劑 14 絮凝劑 絮凝劑 絮凝劑 絮凝劑 15 除鈣劑 完井、修井類 除鈣劑 ( 表面活性劑 ) 16 pH 控制劑 解卡劑 pH 控制劑 解卡劑 17 解卡劑 一般化工產(chǎn)品 硫化氫控制劑 其他 18 抗溫劑 熱穩(wěn)定劑 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 三、 鉆井液處理劑分類 ? 鉆井液處理劑簡介 造漿材料：具有造漿能力的材料，如：膨潤土、有機(jī)土等 天然鈉膨潤土 人工鈉膨潤土 累托土 復(fù)合粘土粉 JF F 水基鉆井液體系 抗鹽土 SAL T G EL 鹽水鉆井液體系 有機(jī)土 Z A L 1 等 油基鉆井液體系 正電膠 MMH 等 提高粘度、切力，降低濾失量，建造泥餅等。 正電膠鉆井液 股份公司勘探與生產(chǎn)工程監(jiān)督中心 三、 鉆井液處理劑分類 鉆井液處理劑簡介 加重材料 ： 具有高密度的重晶石、氧化鐵、碳酸鈣及類似的產(chǎn)品