【正文】 域開始嘗試性的應(yīng)用，但結(jié)論和總結(jié)性的文章較少見 值得一提的是，隨著二維定量熒光儀的普及，與之配套的熒光錄井軟件開發(fā)已取得了長足發(fā)展 熒光檢測技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展 熒光檢測技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)實驗分析領(lǐng)域，主要是利用原油的熒光性，即石油中的不飽和烴和衍生物在紫外光的照射下（激發(fā)），吸收光能后發(fā)生能量躍遷處于不穩(wěn)定的激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的分子會放出光子重新回到分子基態(tài)（發(fā)射） 當(dāng)被測物質(zhì)濃度不大時，熒光強度與濃度成線性關(guān)系，其表達(dá)式為： 熒光檢測技術(shù)的基礎(chǔ)理論 2 73oF I C L?? ? ? ? ? ? （ ）對于特定體系在確定實驗條件下，激發(fā)光強度 I0與光程長 L的積為一常數(shù) K=I0經(jīng)過方法上的一些改進(jìn)成為今天仍在大多數(shù)鉆井現(xiàn)場應(yīng)用的常規(guī)熒光檢測技術(shù)，這項技術(shù)的實踐表明，它在勘探開發(fā)中對現(xiàn)場施工有著重要的指導(dǎo)作用，能及時地提示人們有效處理重點層段和確定油氣顯示 熒光檢測技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展 常規(guī)熒光檢測技術(shù)作為地質(zhì)錄井技術(shù)的一種方法，是在現(xiàn)場將巖屑樣品放在暗箱中的紫外燈照射下，通過肉眼觀察記錄巖屑的熒光現(xiàn)象（顏色和級別），以氯仿或四氯化碳作為萃取劑，制定 15個系列的標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行系列對比。相比之下，帶有磺酸基的處理劑可以較好地滿足這一要求 抗高溫鉆井液處理劑的作用原理 第 2章 鉆井工作流體性能測定 1 鉆井液密度 2 鉆井液流變性 3 濾失造壁性 4 pH值和堿度 5 含砂量 6 固相含量 7 膨潤土含量 8 濾液分析 9 抑制性 10 潤滑性 11 抗溫性 12 熒光度 13 毒性 14 腐蝕性 石油天然氣工程學(xué)院 鉆井液添加劑所發(fā)射的熒光屬于分子熒光 。其目的是用這些高價金屬陽離子作為吸附基，它們在帶負(fù)電荷的粘土表面上可發(fā)生牢固而受溫度影響較小的靜電吸附。至于高溫固化，只有當(dāng)粘土含量超過其容量限、有較多 Ca2+存在、 pH值較高，并且又缺乏有效的抗高溫處理劑保護(hù)時才會發(fā)生。 研究表明，當(dāng)粘土含量增至某一臨界值時，就會發(fā)生高溫膠凝。一般來講，高溫增稠是高溫分散所導(dǎo)致的結(jié)果，其程度與粘土性質(zhì)和含量有密切的關(guān)系。高溫解吸附會直接影響處理劑的護(hù)膠能力，從而使粘土顆粒更加分散，嚴(yán)重地影響鉆井液的熱穩(wěn)定性和其它各種性能，常常表現(xiàn)出高溫濾失量劇增，流變性失去控制 處理劑在粘土表面的吸附與解吸附是一個可逆的動平衡過程。如果交聯(lián)適當(dāng)，適度增大處理劑的分子量，則可能抵消高溫降解的破壞作用，甚至可能使處理劑進(jìn)一步改性增效 高溫對深井水基鉆井液性能的影響 比如， 在高溫下磺化褐煤與磺化酚醛樹脂復(fù)配使用時的降濾失效果要比它們單獨使用時的效果好得多，則表明交聯(lián)作用有利于改善鉆井液性能。如果用于調(diào)節(jié)鉆井液某種性能的處理劑降解，那么該性能即被破壞。此外，高溫降解還與鉆井液的 pH值以及剪切作用等因素有關(guān)。前一種情況會降低處理劑的分子量，失去高分子化合物的特性；后一種情況則會降低處理劑的親水性，使其抗污染能力和效能減弱 高溫對深井水基鉆井液性能的影響 高溫對鉆井液處理劑的影響 任何高分子化合物在高溫下均會發(fā)生降解，但由于其分子結(jié)構(gòu)和外界條件不同，發(fā)生明顯降解的溫度也有所不同。因此，防止鉆井液高溫膠凝是深井鉆井液的一項關(guān)鍵技術(shù)。這表明粘土顆粒的高溫分散是一種不可逆的變化，若粘土含量越高，高溫分散作用越強，則兩條曲線偏離越遠(yuǎn) 圖 高溫分散對鉆井液表觀粘度 與溫度關(guān)系曲線的影響 高溫對深井水基鉆井液性能的影響 實驗和現(xiàn)場經(jīng)驗均表明，由于高溫分散引起的鉆井液高溫增稠與鉆井液中粘土含量密切相關(guān)。由于 OH–的存在有利于粘土的水化，因此高溫分散作用隨pH值升高而增強 ④ 一些高價無機(jī)陽離子，如 Ca2+、 Mg2+、 Al3+、 Cr3+和 Fe3+等的存在不利于粘土水化，因而它們對粘土高溫分散具有抑制作用 高溫對深井水基鉆井液性能的影響 高溫分散作用使鉆井液中粘土顆粒濃度增加，因此對鉆井液的流變性有很大的影響，而且這種影響是不可逆的和不可恢復(fù)的。因此高溫分散的實質(zhì)仍然是水化分散，只不過高溫進(jìn)一步促進(jìn)了水化分散而已 產(chǎn)生高溫分散作用的原因，主要是由于高溫使粘土礦物片狀微粒的熱運動加劇，這一方面增強了水分子滲入粘土晶層內(nèi)部的能力，另一方面使粘土表面的陽離子擴(kuò)散能力增強，導(dǎo)致擴(kuò)散雙電層增厚， ξ 電位提高，更有利于分散。由于水的可壓縮性相對較小，故壓力對水基鉆井液的密度及其它性能，如流變性、濾失造壁性等均無明顯的影響。當(dāng)鉆井液密度在 g/cm3以上時，膨潤土含量一般不得超過 %。例如，褐煤類產(chǎn)品（抗溫 204℃ ）就比木質(zhì)素類產(chǎn)品（抗溫 170℃ ）有更高的抗溫能力 （ 2）在高溫條件下對粘土的水化分散具有較強的抑制能力。一旦摩阻系數(shù)值超過此范圍，并有增長的趨勢，就表明已存在卡鉆的可能性 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法所需參數(shù)較多，包括所使用鉆井液情況、鉆井參數(shù)、地層條件、井身結(jié)構(gòu)和鉆具組合等，并需要采集訓(xùn)練用樣本，所建立的模型經(jīng)過正確訓(xùn)練后，可進(jìn)行卡鉆實時預(yù)測 鉆井液潤滑性能的評價方法 第 2章 鉆井工作流體性能測定 1 鉆井液密度 2 鉆井液流變性 3 濾失造壁性 4 pH值和堿度 5 含砂量 6 固相含量 7 膨潤土含量 8 濾液分析 9 抑制性 10 潤滑性 11 抗溫性 12 熒光度 13 毒性 14 腐蝕性 石油天然氣工程學(xué)院 隨著井深增加，鉆進(jìn)井段及裸眼增長，地層復(fù)雜程度增加，作業(yè)條件比淺井惡劣得多，對鉆井液性能要求應(yīng)提高更多。這兩種型號的技術(shù)規(guī)范指標(biāo)同 LEM3100型，不同之處是 LEM3100及以前的型號采用的是直徑和長度均為 mm的試驗軸，而 LEM4000和 LEM4100采用的是直徑 mm、長度 mm的試驗軸，并且 LEM4100型配有自動化控制裝置 鉆井液潤滑性能的評價方法 除了上述評價鉆井液的儀器外， Exxon公司的還提出了一種預(yù)測卡鉆的方法，稱為卡鉆因子法。它可測量低壓或高壓、靜態(tài)或動態(tài)濾失試驗中所形成的泥餅的質(zhì)量和厚度，可以手動或電動操作，用紙帶記錄數(shù)據(jù) 圖 自動型泥餅針入度計結(jié)構(gòu)簡圖 鉆井液潤滑性能的評價方法 圖 LEM潤滑儀的結(jié)構(gòu)原理簡圖和取樣容器結(jié)構(gòu)圖，是用來潤滑性評價及鉆頭泥包測定分析系統(tǒng) 圖 LEM潤滑儀（左）結(jié)構(gòu)原理簡圖 （右）取樣容器 鉆井液潤滑性能的評價方法 可以看出在取樣容器中有一個內(nèi)環(huán)形空間以便使鉆井液能夠通過砂巖巖心的孔連續(xù)循環(huán)。該儀器可以測量鉆井液的潤滑性能和評價潤滑劑降低扭矩的效果，以及預(yù)測在該條件下的金屬部件的磨損速率。然后開動儀器，使臺面升起，直至滑塊開始滑動時為止。而在鉆柱和井壁相互接觸的低比荷條件下，廣泛使用極壓潤滑儀 多數(shù)潤滑性能測定儀的基本原理都是通過測定滑動摩擦系數(shù)，或通過測定轉(zhuǎn)動面和靜止面之間的扭矩，或通過測定旋轉(zhuǎn)靜止表面的液層所需動力來表示潤滑性能。因此，要全面的評價和測定鉆井過程中鉆井液和泥餅?zāi)ψ柘禂?shù)，正確地評選鉆井液和潤滑劑是很困難的 目前，國內(nèi)外對鉆井液潤滑性能的檢測尚無公認(rèn)的通用儀器和方法，各種評價方法的客觀性尚需進(jìn)一步提高。而往清水中加入千分之一至千分之幾的以陰離子表面活性劑為主的潤滑劑后，潤滑性能會得到明顯改善。可見，嚴(yán)格控制鉆井液粘土含量，搞好固相控制和凈化，盡量用低固相鉆井液，是改善和提高鉆井液潤滑性能的最重要的措施之一 鉆井液潤滑性的影響因素 鉆井液潤滑性的影響因素 （ 2）濾失性、巖石條件、地下水和濾液 pH值的影響 致密、表面光滑、薄的泥餅具有良好的潤滑性能。這時其潤滑性能主要取決于固相的類型及含量。有鉆井液的情況下，鉆鋌在井眼中的運動等屬邊界摩擦 干摩擦（無潤滑摩擦）或稱為障礙摩擦 ：如空氣鉆井中鉆具與巖石的摩擦，或井壁極不規(guī)則光滑情況下，鉆具直接與部分井壁巖石接觸時的摩擦 流體摩擦 ：由兩接觸面間流體的粘滯性引起的摩擦 鉆井液潤滑性的影響因素 邊界摩擦 干摩擦或障礙摩擦 流體摩擦 鉆井作業(yè)中摩擦現(xiàn)象的特點 可以認(rèn)為，鉆進(jìn)過程中的摩擦是混合摩擦，即部分接觸面為邊界摩擦，另一部分為流體摩擦。在配制的鉆井液中，大部分油基鉆井液的摩阻系數(shù)在 ～ ，水基鉆井液的摩阻系數(shù)在 ～ ，如加有油品或各類潤滑劑等，則可降到 對大多數(shù)水基鉆井液來說，摩阻系數(shù)為 。第 2章 鉆井工作流體性能測定 1 鉆井液密度 2 鉆井液流變性 3 濾失造壁性 4 pH值和堿度 5 含砂量 6 固相含量 7 膨潤土含量 8 濾液分析 9 抑制性 10 潤滑性 11 抗溫性 12 熒光度 13 毒性 14 腐蝕性 石油天然氣工程學(xué)院 10 潤滑性 鉆井液的潤滑性能一般包括鉆井液形成的濾餅潤滑性能和鉆井液流體自身的潤滑性能 ， 是評價鉆井液潤滑性能的兩個主要技術(shù)指標(biāo)。用 Baroid公司的鉆井液極壓潤滑儀測定了三種基液的摩阻系數(shù)，空氣為 ，清水為 ，柴油為 。按摩擦付表面潤滑情況，鉆井過程中摩擦可分為（見圖 ）： 圖 三種不同潤滑模式示意圖 邊界摩擦 ：兩接觸面間有一層極薄的潤滑膜，摩擦和磨損不取決潤滑劑的粘度，而是與兩表面和潤滑劑的特性有關(guān)，如潤滑膜的厚度和強度、粗糙表面的相互作用以及液體中固相顆粒間的相互作用。因此，鉆井液的潤滑性能也會相應(yīng)變差。研究結(jié)果表明， 鉆井液在一定時間內(nèi)通過不斷剪切循環(huán)，其固相顆粒尺寸隨剪切時間增加而減小，其結(jié)果是雙重性的：鉆井液濾失有所減小，從而鉆柱摩阻力也有所降低；顆粒分散得更細(xì)微，使比表面積增大，從而造成摩阻力增大 。不少高分子化合物通過復(fù)配、共聚等處理，可成為具有良好潤滑性能的潤滑材料 鉆井液潤滑性的影響因素 （ 4）潤滑劑 試驗表明，使用清水作鉆井液，摩擦阻力是較大的。前者如礦物油、植物油、表面活性劑等；后者如石墨、塑料球、玻璃球等 近年來鉆井液潤滑劑品種發(fā)展最快的是惰性固體類潤滑劑，液體潤滑劑主要發(fā)展了高負(fù)荷下起作用的極壓潤滑劑及有利于環(huán)境的無毒潤滑劑；由于環(huán)境保護(hù)的原因瀝青類潤滑劑的用量則逐年減少 目前，常用的改善鉆井液潤滑性能的方法，主要是通過合理使用潤滑劑降低摩阻系數(shù)，以及通過改善泥餅質(zhì)量來增強泥餅的潤滑性 鉆井液潤滑性的影響因素 知道了鉆井液潤滑性的影響因素外，我們?nèi)绾卧u價鉆井液的潤滑性 鉆井液和泥餅的摩阻系數(shù)，是常用的兩個評價鉆井液潤滑性能的技術(shù)指標(biāo) 由于摩阻的大小不僅與鉆井液的潤滑性能有關(guān)，而且還與鉆具和地層接觸面的粗糙程度、接觸面的塑性變形情況、鉆柱側(cè)向力的大小和分布情況、鉆柱的尺寸和旋轉(zhuǎn)速度等有關(guān)。 在類似鉆頭軸承工作條件的高比載荷下，為檢驗鉆井液的潤滑性能，廣泛使用四球摩擦測定儀。在儀器臺面傾斜的條件下，放在泥餅上的滑塊受到向下的重力作用，當(dāng)滑塊的重力克服泥餅的粘滯力后開始滑動 測量開始時，將由濾失試驗得到的新鮮泥餅放在儀器臺面上，滑塊壓在泥餅中心停放 5分鐘。儀器臺面的轉(zhuǎn)動速度為 ～，該儀器的測量精度為 滑 板 式 泥 餅 摩 阻 系 數(shù) 測 定 儀 鉆井液潤滑性能的評價方法 鉆 井 液 極 壓 EP潤 滑 儀 極壓潤滑儀見圖 。這種儀器的明顯缺點是不能評價溫度和壓力對潤滑性產(chǎn)生的影響 圖 極壓潤滑儀 鉆井液潤滑性能的評價方法 泥餅針入度計 泥餅針入度計見圖 。每一組試驗施加幾種載荷，并繪出扭矩與載荷的關(guān)系 LEM潤滑性評價及鉆頭泥包測定分析系統(tǒng)是一種系列產(chǎn)品，技術(shù)規(guī)范如表 鉆井液潤滑性能的評價方法 表 LEM系列技術(shù)規(guī)范指標(biāo) LEM2022 LEM3000 LEM3100 溫度 室溫 室溫 21204℃ 壓力 大氣壓 0690kPa 06900kPa 壓差 0690kPa 0690kPa 06900kPa 泥漿泵壓力 690kPa 690kPa 6900kPa 回壓調(diào)節(jié)器壓力 01379kPa 試驗類型 靜態(tài) 靜 /動態(tài) 靜 /動態(tài) 接觸力 22223N 111890N 同左 轉(zhuǎn)速 50380rpm 同左 同左 扭矩 Nm 同左 同左 另外還有 LEM4000和 LEM4100型。正常情況下，摩阻系數(shù)的值為 ～ 。 這就要求在進(jìn)行配方設(shè)計時，必須優(yōu)選出各種能夠抗高溫的處理劑。對于深井加重鉆井液，尤其應(yīng)加強固控，并控制膨潤土含量以避免高溫增稠。此時可通過加入抗高溫的液體或固體乳化劑以及混油等措施來降低摩阻 11 抗溫性 7000 m以上的深井，井溫可