钻井液(Drilling fluids)是在旋转钻井时循环使用的流体,包括水基、油基、气基三种类型。由于绝大多数使用的是液体,少量使用气体或泡沫,因此称之为“钻井液”,又由于最初的钻井液主要是由水和粘土组成,而且粘土一直是钻井液的主要配制材料,因此习惯称之为“泥浆”。尽管目前钻井液的成本仅占钻井总成本的5~10%左右,但它却是影响钻井工程成败的主要因素之一,井愈深,其重要性愈突出,因此,人们形象地把泥浆比喻为“钻井的血液”。
第一节 钻井液性能
一.钻井液性能
钻井液性能测试与计算的技术指标总共有40多项,但对一种钻井液体系,一般要求测定和相适应的指标常常只是几项或十几项。测试钻井液性能的方法可参见1993年版API RP 13 B-l《
水基钻井液现场测试程序推荐作法》和B-2《油基钻井液现场测试程序推荐作法》以及我国行业标准ZB/TE 13004《钻井液测试程序》。各项性能的代号及单位见表5-1。
二.钻井液性能的控制
日内瓦协议 (1)钻井液密度是单位体积钻井液所含物质的质量,法定计量单位为克/厘米3(g/cm3)或千克/米3(kg/m3),钻井现场也常用其他非法定计量单位,如磅/加仑(1b
当心生活中的核辐射
/gal)或磅/英尺3(fo/f t3),有时则用压力梯度表示,如磅/英寸禹州市二高2在线水分检测/英尺(1b/in2/f t)、磅/英寸2/1000英尺(1b/in2/1000f t)、千帕/米( kPa/m)或者是公斤/厘米2中国检验检疫/米( kg/cm2/m)等。它们之间的换算关系见单位换算表。
(2)钻井液密度的设计应控制在合适的数值上。一般而言,钻井液密度提高有利于支承井壁,保证井眼的稳定,阻止地层流体流入井筒污染钻井液及引发井涌与井喷,但密度高不利于提高钻进速度。
(3)钻井液密度降低有利于避免井漏,提高钻进速度和减少压差卡钻机率,也有利于产层保护,但密度降低容易引发井涌或井喷。
(4)钻井液密度升高的可能因素是:
②钻屑累积;
③快速钻进而泵排量跟不上会使井内钻井液密度升高;
④增大泵排量或泵压会使当量循环密度升高。
⑤增大钻井液屈服值会使当量循环密度升高。
⑥加入较多电解质(盐类);
⑦销售具备的素质油基钻井液加入较高密度的盐水;
⑧加入较高密度的新浆。
(5)钻井液密度下降的可能因素是:
①加入比钻井液密度低的清水。
②井下油气侵;
③加油;
④加入较低密度的新浆或胶液;
⑤加强固相清除;
⑥用离心机清除(或回收)高密度固相;
⑦降低钻井液屈服值或减少泵排量及泵压能使井下当量循环密度下降;
⑧充气配制成充气钻井液或使用泡沫钻井液;
⑨钻进速度较低情况下提高泵排量有可能使井内钻井液密度降低。
(1)钻井液粘度是指钻井液流动时固体颗粒之间、固体颗粒与流体之间和流体分子之间等的内摩擦的反映。钻井液组成复杂,常常是有结构的胶态体系,是具有触变性的塑性液体,它的内摩擦现象相当复杂。用漏斗粘度计测得的漏斗粘度是一种表观粘度,能较好地反映钻井液的稠度情况,表征钻井液的流动和泵送能力。
(2)漏斗粘度可以指示出钻井液和井下可能产生的问题。应根据漏斗粘度变化的趋势对钻井液作出进一步的分析,以出其变化的根本原因,从而确定对策。不能用漏斗粘度来定量分析钻井液的流动性质和计算水力学参数。
(3)马氏漏斗粘度的法定计量单位是秒/升(s/l),非法定计量单位是秒/夸脱(s/qt),两者不能换算。
(4)马氏漏斗粘度与钻井液密度有如下近似关系:
(5)马氏漏斗粘度数值上与钻井液表观粘度有如下近似关系:
(6)漏斗粘度上升可能是钻遇粘土层、盐膏层、气层,受到钙离子污染或加入增粘剂和土粉所致。而漏斗粘度下降则可能是受到地面或地下水侵,或者加入降粘剂所致。