钻井液性能及其测试.ppt

钻井液性能及其测试,钻井液常规性能包括： 密度、pH值、含砂量、固相含量 流变性（漏斗粘度、表观粘度、塑性粘度、动切力、静切力等） 滤失造壁性（滤失量、滤饼厚度、滤饼性能等） ,一、钻井液密度,1.钻井液密度及其在钻井作业中的重要性 1.1 密度（Density） 单位体积钻井液的质量 最常用符号： 最常用单位：g/cm3 1.2 泥浆比重(Mud Weight) 在钻井工程上，钻井液密度 = 泥浆比重 某泥浆比重为1.3，即密度为1.3 g/cm3,一、钻井液密度,1.3 作用 通过调节钻井液的密度，可改变钻井液在井筒内的静液柱压力 P = gh 1.4 重要性 平衡地层孔隙压力 防止井涌（井喷） 平衡地层构造应力 避免井塌 因此钻井液密度不能过低，但钻井液密度过高会导致： 井漏；钻速下降；损害油气层等 1.5 意义 钻井液密度是确保安全、快速钻井和保护油气层的一个十分重要的参数,井漏,井喷,复杂情况,坍塌,2.钻井液密度的测量 用一种专门设计的钻井液比重秤(Mud Balancer）测得,3.钻井液密度的调整,3.1 增加的方法 = 加重 加入重晶石等不溶性加重材料 加入可溶性无机盐 如在保护油气层的清洁盐水钻井完井液中，通过加入NaCl，可将钻开液密度提高至1.20 g/cm3左右 3.2 减小的方法 清除钻井液中的无用固相（机械方法，化学絮凝） 加水稀释 混油 充气,常用的加重剂 重晶石（BaSO4）(=4.24.6) 石灰石（CaCO3）(=2.72.9) 菱铁矿（Fe CO3） (=3.73.9) 方铅矿（PbS）(=7.57.6) 钛铁矿（FeTiO3）或TiO2Fe2 O3 (3.0) 铁矿粉（Fe2 O3）(=4.95.3),二、钻井液的流变性,钻井液的流变性是指钻井液流动和变形的特性。 该特性通常是由不同的流变模式及其参数来表征的，最常用的流变模式为宾汉模式和幂律模式 宾汉模式的参数： 塑性粘度(Plastic Viscosity)和动切力(Yield Point) 幂律模式的参数： 流性指数(FLow Behavior Index)和稠度系数(Consistency Index),二、钻井液的流变性,此外，漏斗粘度(Funnel Viscosity、表观粘度(Apparent Viscosity)和静切力(Gel Strength)等也是钻井液的重要流变参数 由于钻井液的流变性与携岩、井壁稳定、提高机械钻速和环空水力参数计算等一系列钻井工作密切相关，因此它是钻井液最重要的性能之一。有关内容将在后面的教学工作中重点阐述。,钻井液流变性的测量,三、钻井液的滤失造壁性,1 钻井液的滤失性 钻井过程中，当钻头钻过渗透性地层时，由于钻井液的液柱压力一般总是大于地层孔隙压力，在压差作用下，钻井液的液体便会渗入地层，这种特性常称为 2 钻井液的造壁性 在液体发生渗滤的同时，钻井液中的固相颗粒会附着沉积在井壁上形成一层泥饼(Mud cake)；随着泥饼的逐渐加厚以及在压差作用下被压实，会对裸眼井壁有效地起到稳定和保护作用，这就是,由于泥饼的渗透率远远小于地层的渗透率，因而形成的泥饼还可有效地阻止钻井液中的固相和滤液继续侵入地层。 在钻井液工艺中，通常用滤失量(Water loss 或Filtration Rate)来表征钻井液的渗滤速率,滤饼质量评价,四、钻井液的pH值,通常用钻井液滤液的pH值表示钻井液的酸碱性 酸碱性的强弱直接与钻井液中粘土颗粒的分散程度有关，因此会在很大程度上影响钻井液的粘度、切力等,在实际应用中，大多数钻井液的pH值要求控制在811之间，即维持一个较弱的碱性环境。这主要是由于有以下几方面的原因： 可减轻对钻具的腐蚀； 可预防因氢脆而引起的钻具和套管的损坏； 有相当多的处理剂需要在碱性介质个才能充分发挥其效能，如丹宁类、褐煤类和木质素磺酸盐类处理剂,铁人王进喜跳入泥浆池（碱性）搅拌泥浆,调节钻井液pH值的方法： 加入烧碱 有时也使用纯碱或石灰,五、钻井液含砂量,钻井液中不能通过200目筛网，即粒径大于74微米的砂粒占钻井液总体积的百分数 在现场应用中，该数值越小越好，一般要求控制在0.5以下 含砂量过高的危害： 使钻井液密度增大，对提高钻速不利； 使形成的泥饼松软，导致滤失量增大，不利于井壁稳定，并影响固井质量 增加对钻头和钻具的磨损，缩短其使用寿命 ,降低钻井液含砂量量有效的方法： 充分利用振动筛、除砂器、除泥器等设备，对钻井液的固相含量进行有效的控制,六、钻井液的固相含量,钻井液中全部固相的体积占钻井液总体积的百分数 固相的组成： 膨润土，石英、长石、重品石，造浆率极低的粘土 固相含量的高低以及这些因相颗粒的类型、尺寸和性质均对钻井时的井下安全、钻井速度及油气层损害程度等有直接的影响,固含高的不利影响,降低钻速 改变钻井液流变