钻井液技术培训(钻井液性能测量).ppt

陈先贵钻井五公司技术管理中心 钻井液基础知识 一 钻井液基础知识二 粘土矿物基础知识三 钻井液性能参数及对钻井的影响 目录 一 钻井液基础知识 油气是关系到国家经济发展和安全的重要战略资源 但总体来说 油气勘探开发难度加大 煤层气规模化开发刚刚起步 亟需攻克重大科学问题和技术瓶颈 发现优质油气资源并高效开发是石油工业稳定发展的基础 为此 国家中长期科学和技术发展规划纲要 2006 2020 把能源列为重点支持领域 把 大型油气田及煤层气开发 列为国家优先发展的16个重大专项之一 这是实施 深化东部 发展西部 加快海上 拓展海外 油气战略的重大举措 突破特殊地质环境和深水 煤层气等油气勘探开发关键技术 将潜在的油气资源转化为可采储量 增强油气资源的基础保障能力 为油气工业的可持续发展和能源安全提供强有力的技术支撑 一 钻井液基础知识 从简单构造向复杂冲断带发展 从中浅层向深层 超深层延伸 从构造圈闭向岩性地层圈闭发展 油气勘探六大趋势 针对六个趋势 亟需发展新一代石油地质勘探理论和配套的勘探工程技术 为勘探部署提供科学指导和技术支撑 成熟盆地进入精细勘探阶段 天然气勘探进入了快速发展时期 从碎屑岩为主向碳酸盐岩和火山岩勘探发展 随着油气勘探的不断深入 勘探难度日益增加 勘探对象趋于多样化和复杂化 呈以下趋势 一 钻井液基础知识 陆上油气勘探开发发展现状与趋势 1 油气开发发展现状原油产量保持稳步增长 总体进入高采出程度和高含水阶段 但可采储量的采出程度达到75 5 综合含水达到84 1 总体进入 双高 阶段 天然气开发进入快速发展阶段 2006年产量达到585 53亿立方米 已探明的剩余可采储量有3 36万亿立方米 储采比57 天然气开发具有广阔的发展前景 注水开发成为广泛应用的主体开发技术 注水开发油田的产量约占全国总产量的85 以上 对于我国石油产量的持续增长发挥了关键性的作用 聚合物驱已大规模应用 化学驱取得重大进展 处于世界领先地位 目前聚合物驱原油年产量已达到千万吨以上的规模 约占全国原油年产量的10 化学驱有望成为我国三次采油的主体接替技术 稠油油藏开发初步形成了蒸汽吞吐热采配套技术 目前稠油年产量已达到千万吨以上的规模 低渗透油气田开发基本形成了有效的配套技术 储层改造技术 超前注水保持能量开发技术等 使低渗透油藏成为近年来国内原油增储上产的重要领域 页岩油资源开发处于浅层挖掘式开采阶段 世界页岩油资源约为常规石油资源的2 5倍 壳牌石油公司正在着手开展深部页岩油原位开采技术的实验 一 钻井液基础知识 陆上油气勘探开发发展现状与趋势 2 油气开发六个发展趋势改善水驱和三元复合驱技术将成为高含水油田提高采收率的主体技术 提高水驱采收率 继续保持我国在注水开发技术上的国际领先水平 以分子设计 生物合成等理论来指导驱油用化学剂的研制是当前表面活性剂 聚合物研制领域的重要发展方向 形成具有驱油剂新产品和技术 继续保持和发展我国在三次采油技术方面的领先地位 中深层稠油蒸汽驱和蒸汽辅助重力驱将成为稠油开发的主体接替技术 形成蒸汽驱 混合 汽 气驱 蒸汽辅助重力泄油 SAGD 和火烧驱油等配套技术 攻克特低渗油气藏开发关键技术 实现特低渗油田的高效经济开发 重点开展裂缝 相对高渗储层发育区的识别和预测方法 储层高效改造技术 井网优化和提高采收率方法等研究 攻克特低渗油气藏的经济开发技术 发展高酸性气田开发配套技术 实现特殊气田安全高效开发 开展高酸性气田气藏工程 安全钻井与完井 采气工程 集输工艺与安全控制技术研究 达到高效 科学 经济 安全 环保的开发目标 探索页岩油资源勘探开发与综合利用关键技术 实现页岩油工业化开发与应用 实现页岩油工业化开发与应用 一 钻井液基础知识 针对油气勘探开发 特别是陆上油气勘探开发的发展现状 趋势与需求 钻井已不单是构建油气通道 而是成为提高勘探发现率 开发采收率的工程技术 四高 特点 高投入 高产出 高风险 高技术 六更 方向 更深 更快 更便宜 更清洁 更安全 更聪明 钻井液被称为钻井的 血液 越来越受到重视 钻井液亦称钻井泥浆 是用各种原材料和化学添加剂配制成的一种流体 其各项性能均可调控 钻井液被称为钻井的 血液 在目前降低钻井成本的大前提下 钻井液成本占钻井成本的比重却在逐步上升 国内外的共识是 提高钻井液成本 降低钻井总成本 一般井钻井液成本占钻井成本的4 8 无论什么井型低于4 被认为是不安全的 特殊井占8 12 或更高 一 钻井液基础知识 1 钻井的目的 1 凿开地层 建立地下油气资源的输出通道 2 获取地下岩石和油 气 水等有关信息 2 钻井液的概念钻井液亦称钻井泥浆 是用各种原材料和化学添加剂配制成的一种流体 被称为钻井的 血液 其各项性能均可调控 3 钻井液循环系统 一 钻井液基础知识 一 钻井液基础知识 钻井液循环系统示意图 一 钻井液基础知识 钻井液循环系统示意图 一 钻井液基础知识 钻井液循环系统示意图 一 钻井液基础知识 1914 1916年清水作为旋转钻井的洗井介质 即开始使用 泥浆 从20 60年代 以分散型水基钻井液为主要类型的阶段在这期间 经历了从细分散体系向粗分散体系的转变 同时也出现了早期使用的油基泥浆和气体型钻井流体 其中有代表性的技术措施包括 1921 1922年 重晶石和氧化铁粉开始用作加重材料 1926年 开始使用膨润土作为悬浮剂 4 钻井液技术的发展阶段 一 钻井液基础知识 钻井液技术的发展阶段 1930年 研制出最早的泥浆处理剂 丹宁酸钠 1931 1937年 研制出各种泥浆测量仪器 提出了对泥浆性能控制的要求 1944 1945年 Na CMC 钠羧甲基纤维素 作为降滤失剂 开始应用于钻井液中 1955年 FCLS 铁铬木质素磺酸盐 作为稀释剂 开始应用于钻井液中 从60年代开始 石灰钻井液 石膏钻井液和氯化钙钻井液等粗分散水基泥浆体系开始广泛使用 一 钻井液基础知识 钻井液技术的发展阶段 70 80年代 以聚合物不分散钻井液为主要类型的阶段聚合物钻井液是国内外水基钻井液发展最迅速的一类 它的出现标志着钻井液工艺技术进入了科学发展阶段 聚合物钻井液大体上又分为以下几种类型 部分水解聚丙烯酰胺体系 氯化钾聚合物钻井液体系 羟乙基纤维素体系 聚丙烯与聚乙二醇共聚物 COP PPG 体系 一 钻井液基础知识 钻井液技术的发展阶段 这一阶段 油基钻井液也有了进一步的发展 50年柴油为基油的油基钻井液70年代 发展了低胶质油包水乳化钻井液80年代 低毒油包水 水包油乳化钻井液在抗高温深井钻井液方面 研制出以Resinex为代表的抗高温处理剂 使深井钻井液技术取得了很大进展 一 钻井液基础知识 钻井液技术的发展阶段 1 聚合物钻井液进一步发展 2 MMH钻井液 3 合成基钻井液 4 聚合醇钻井液 5 甲酸盐钻井液 6 硅酸盐钻井液 90年代以来 1 高性能水基钻井液 2 油基泡沫钻井液 3 水基成膜钻井液 隔离膜 超低渗透膜 4 微泡沫钻井液 近年来 一 钻井液基础知识 钻井液技术的发展阶段 HPAN类和PAM或HPAM低固相不分散钻井液体系磺化酚醛树脂抗高温的深井钻井液体系 起步 20世纪70年代 起步 发展 提高 发展 20世纪80 90年代 丙烯酸多元共聚物处理剂及其泥浆体系SK聚合物80A51聚合物阳离子 正电胶 FA367聚合物黑色正电胶储层保护 暂堵技术 提高 90年代后期至本世纪初 AMPS聚合物聚合醇 多元醇甲酸盐稀硅酸盐和合成基第二代合成基钻井液正电体系超低渗透水基半透膜 超高温 200 以上 体系高性能水基钻井液提高承压能力 封堵与堵漏 降低坍塌压力技术提高机械钻速钻井液技术储层保护 理想填充 成膜技术 国内外钻井液技术发展方向 一 钻井液基础知识 提高泥浆抑制性提高泥浆封堵性加速评价方法 仪器 装置 与评价标准研究重视对油基 合成基 钻井液的研究抗高温水基钻井液有利于提高钻井速度 提高钻井液抑制性 井壁稳定的需要 降低地层坍塌压力的需要 扩大安全密度窗口的需要 抑制地层造浆的需要 高温重泥浆流变性控制的需要 保护储层的需要 一 钻井液基础知识 提高钻井液抑制性 钻井液抑制能力 抑制粘土水化能力抑制粘土水化膨胀 分散能力抑制水化能力 加入处理剂 以电解质 聚合物 为主 降低钻井液中水相活度a水至小于地层粘土的a水 从而消除或减少粘土表面水化和渗透水化 抑制水化分散能力 抑制粘土澎涨分散 聚合物包被作用 等 一 钻井液基础知识 提高钻井液封堵性 一 钻井液基础知识 井壁稳定的需要 降低地层坍塌压力的需要 提高地层承压能力和破裂压力的需要 扩大安全密度窗口的需要 堵漏的需要 保护储层的需要 一 钻井液基础知识 目前国内外 水基 油基 钻井液封堵技术并未真正过关 不同目的不同封堵作用及其对应的作用机理不清晰 井壁快速形成浅层 零渗透的封堵层 对地层微米级孔喉 隙 的封堵 已基本解决 对0 1mm以上微裂缝的封堵 基本可解决 对微米级微裂缝的封堵 基本未解决 对纳米级细微孔隙 裂缝的封堵 完全末解决 一 钻井液基础知识 隔段式段塞封堵作用 d P dL 段塞启动压力梯度未完全解决 井壁表面 隔离膜 封堵 符合不同要求 体现不同作用机理的封堵能力 封堵程度的评价装置与方法 未解决 研发符合不同要求 体现不同作用机理的系列配套封堵剂 一 钻井液基础知识 需重点解决的问题 体系与处理剂配套问题 环保问题 安全问题 提高机械钻速问题 成本问题 泥浆回收率问题 泥浆封堵能力问题 5 钻井液的作用 主要有以下八个方面 一 钻井液基础知识 钻井液的作用 6 钻井液的组成 一 钻井液基础知识 钻井液由分散介质 分散相和钻井液处理剂组成 分散介质 在体系中成连续相分布的为分散介质 钻井液中的分散介质可以是水 油或是气体 分散相 在体系中分散很细的悬浮颗粒 包括固体 液体 气体等 较均匀地分布在连续相中 此悬浮颗粒称为分散相 钻井液中的分散相可以是粘土 密度调整材料 处理剂等材料 连续相 分散相 固相 添加剂1 一种流动介质 水 油或者气体 连续相 2 一些分散介质 不溶于上述连续相的固体或流体 分散相 3 添加剂 调节性能所需的物质例如水基钻井液 水 粘土 处理剂 一 钻井液基础知识 连续相 水 水基钻井液 油 油基钻井液 合成基液体 合成基钻井液 气体 空气 氮气 雾 泡沫 固相 配浆材料 膨润土 凹凸棒石 海泡石等 加重材料 重晶石 石灰石 铁矿粉等 钻屑 堵漏材料 固体润滑剂等 不溶性化学沉淀物 某些处理剂中的不溶物 一 钻井液基础知识 添加剂 降滤失剂 增粘剂 絮凝剂 稀释剂 解絮凝剂 页岩抑制剂 杀菌剂 除钙剂 缓蚀剂 表面活性剂 润滑剂 乳化剂 消泡剂 发泡剂 pH控制剂 一 钻井液基础知识 7 钻井液的类型 Class 根据连续相流体介质的不同 可将钻井液分为以下类型 一 钻井液基础知识 8 钻井液处理剂分类钻井液处理剂是为调节钻井液性能而加入钻井液中的化学剂 钻井液处理剂分类 按元素组成 分为无机处理剂 包括无机的酸 碱 盐 氧化物等 和有机处理剂 如表面活性剂和高分子 按用途 分为16类 即 降滤失剂 增粘剂 乳化剂 消泡剂 杀菌剂 除钙剂 起泡剂 降粘剂 絮凝剂 泥页岩抑制剂 又称防塌剂 缓蚀剂 润滑剂 解卡剂 温度稳定剂 密度调整材料 堵漏材料 一 钻井液基础知识 1 粘土矿物的组成粘土矿物的化学成分是含铝 镁 硅酸盐 颗粒粒径大约在1 5um 大多数小于2um 具有塑性和粘性 绝大多数是晶质 并具有层状结构 晶体的原子结构是决定它们性质的首要因素 2 粘土矿物的分类粘土矿物的种类繁多 与钻井液关系较为密切的粘土矿物有 蒙脱石 伊利石 高岭石和间层粘土 它们是泥页岩中常见的粘土成分 与井壁稳定性有关 二 粘土基础知识 钻井用膨润土造浆率一般大于12m3 t 一级膨润土造浆率大于等于16m3 t 1吨粘土能配出视粘度为16mPa s的钻井液的立方数 粘土给钻井液提供胶体基础 它是增粘 降失水的基础材料 被称为 有用固相 但粘土含量不能过多 否则会给钻井液流变性的控制带来严重困难 二 粘土基础知识 未水化的K 直径为2 66 四面体的六角形孔穴的直径为2 8 因此 钾离子的大小正好使它能够嵌入相邻氧层的六角形孔穴之中 一方面中和了粘土的部分负电荷 另一方面单位层间的许多钾离子以静电引力把相邻的单位层拉得很紧 水分子不易进入层间 所以伊利石不表现层间膨胀 其水化分散性也很小 这也是为什么钾离子能防塌的原因 二 粘土基础知识 间层粘土 间层粘土又称混层粘土 是由两种或两种以上的粘土结构单位层相间堆迭形成的粘土矿物 间层粘土有规则间层和不规则间层之分 间层粘土分布广泛 是泥页岩的常见组分 当易膨胀和不易膨胀的粘土形成间层粘土时 遇水时就产生内应力 导致裂开或跨塌 二 粘土基础知识 3 粘土颗粒粒度分布根据美国石油协会 API 的规定 粘土可分成三大类 粘土 或胶体 粒度小于2 m 泥质粒度2 74 m 砂质粒度大于74 m 二 粘土基础知识 4 粘土的吸附作用物质在界面上自动浓集的现象 称为吸附 粘土表面浓集处理剂中的某些分子 或离子 的现象 称为粘土的吸附作用 钻井液性能的稳定 处理剂改善钻井液性能 地层盐损害钻井液性能等 大多是通过吸附作用改变粘土颗粒表面性质而实现的 吸附达到饱和 即使再增加浓度也不再吸附的吸附量 叫做最大吸附量 吸附平衡 二 粘土基础知识 二 粘土基础知识 粘土的吸附 物理吸附 化学吸附 离子交换吸附 吸附剂分子 分子引力 吸附质分子 吸附剂 化学键力作用 吸附质 粘土所吸附的离子 交换吸附 溶液中的离子 离子交换吸附的特点 A 等电量或等当量相互交换 如一个钙离子与两个钠离子 B 离子交换吸附的反应是可逆的 吸附和脱附速度受离子浓度的影响 如钻井液中的粘土吸附了钠离子 当遇到钙侵时 钙与粘土表面吸附的钠进行等当量交换 使性能变坏 这时加入纯碱 即增加溶液中的钠离子浓度 同时钙离子与纯碱生成碳酸钙沉淀 减少了钙的浓度 钠又把粘土表面吸附的钙离子交换下来 使钻井液性能又得到改善 二 粘土基础知识 离子交换吸附强弱的规律如下 二 粘土基础知识 A 离子价数越高 交换到粘土表面上去的能力越强 B 相同价数的不同离子 离子半径小的 水化半径大 离子中心离粘土表面远的 吸附弱 反之 离子半径大的 水化半径小 离子中心离粘土表面近 吸附强 C 离子浓度越高吸附能力越强 例如 用膨润土配浆 处理水泥侵 加入纯碱就是利用提高溶液中钠离子的浓度 并与粘土上吸附的高价离子钙 镁等发生离子交换的结果 5 粘土颗粒遇水后的作用 二 粘土基础知识 粘土在水中极易分散成细小的颗粒 形成粘土 水的悬浮体 使粘土颗粒具有较强的带电性 水化分散性 离子交换性以及表面吸附性 粘土的电荷 粘土的负电荷与正电荷的代数和即为粘土的净电荷数 由于粘土的负电荷一般都多于正电荷 因此 粘土一般都带负电荷 钻井液受水泥侵后 性能变坏 就是因为钙离子与粘土表面吸附的钠离子进行交换后 使粘土的水化膜变薄 粘土的负电性减少 从而使粘土颗粒聚集 破坏了稳定性 加入纯碱后使部分钙离子沉淀 颗粒负电性增强 水化膜变厚 钻井液性能就会稳定 晶格距离钙膨润土最大为1 7nm 钠土最大为4 0nm 因此钠土水化膜较厚 水化作用较强 钙土水化作用较弱 二 粘土基础知识 粘土矿物水分 二 粘土基础知识 A 化学结合水 晶格水 在粘土矿物中铝氧八面体中的氧和羟基层 一般在温度高于300 时 结晶受到破坏失去水分 B 自由水 液态水 水分可以在粘土颗粒间自由移动 当加入电解质后 粘土颗粒形成局部网状结构 包住了一部分自由水 这种水就和网状结构一起运动 相当于增加了钻井液中的固相含量 自由水减少 使钻井液变稠 C 吸附水 束缚水 具有极性的水分子可以吸附到带电的粘土表面上 在粘土颗粒周围形成一层水化膜 这部分水随粘土颗粒一起运动 二 粘土基础知识 粘土水化作用的影响因素A 不同阳离子对粘土水化的影响 粘土吸附的阳离子不同 形成的水化膜厚度就不同 B 粘土矿物的本性对水化膜的影响 粘土矿物的结晶构造不同 水化作用有很大差别 二 粘土基础知识 6 粘土颗粒的连接方式 面 面 边 边 边 面 可以同时发生 也可以以某一种方式为主 7 粘土颗粒大小对钻井和钻井液的影响 二 粘土基础知识 颗粒大小对钻井液性能的影响主要取决于颗粒面积的大小 当大颗粒分散成小颗粒后 体积虽然没有改变 但表面积增加了 就会使吸附的水增多 导致钻井液性能变坏 例如 一颗直径100um的钻屑被携带到地面后 未被清除而留在钻井液中 经过多次循环和钻头多次切削 就会变成12 5万个直径为2um的小颗粒 不但增加了清除困难 还使表面积增加了50倍 这就需要用50倍的水来覆盖其表面 使钻井液的塑性粘度 屈服点 静切力大大提高 流动性变坏 直接影响钻进速度 因此 在钻进时 第一次循环就必须采取措施 将井底返到地面的钻屑尽可能多地清除掉 以提高机械钻速 减少对油气层的损害 三 钻井液性能参数及对钻井的影响 钻井液的性能是指钻井液密度 粘度 切力 滤失量 泥饼 含砂量 pH值和固相含量等 钻井液流动性的好坏是由钻井液性能决定的 人们说钻井液是钻井的 血液 体现了钻井液在钻井过程中的重要性 钻井液性能的好坏直接影响钻井速度和井下安全 甚至可以决定一口井的成败 三 钻井液性能参数及对钻井的影响 1 钻井液密度是指单位体积的钻井液质量 它的值是同体积的钻井液与4 时纯水的质量之比 1 密度与钻井的关系在钻井过程中 钻井液在井内保持不断地循环 如果钻井液密度控制不好 就会发生油气水侵 井塌 井漏或井喷等事故 其主要原因是钻井液密度大小的影响 总的来说有两点 一是平衡地层压力 通过钻井液液柱对井底产生压力 同时对井壁有一定的支撑力 保证井眼稳定 二是密度的大小直接关系到钻井速度的快慢 所以 钻井液密度的设计以平衡地层为基准 做到 压而不死 活而不喷 三 钻井液性能参数及对钻井的影响 损害油气层 降低钻井速度 过大压差易造成压差卡钻 易压漏 蹩漏地层 易引起过高的粘切 抗污染能力下降 易发生井喷 油气水侵 井塌等事故 同时携屑能力下降 钻井液密度过高的危害 钻井液密度过低的危害 三 钻井液性能参数及对钻井的影响 提高钻井液密度方法 降低钻井液密度方法 一般向钻井液中加入密度较大的惰性物质 如重晶石 碳酸钙等 机械法 通过使用震动筛 除砂器 离心机等固控设备把钻井液中的有害固相除掉 稀释法 加入一定量的清水或低密度基浆稀释钻井液 使其密度下降 使用化学絮凝剂把钻井液中有害固相絮凝沉淀掉也可达到降低密度的目的 但这种方法对钻井液性能不好控制 三 钻井液性能参数及对钻井的影响 2 钻井液的粘度 切力 1 塑性粘度 塑性粘度反映层流时钻井液中网状结构的破坏与恢复达到动态平衡的条件下 钻井液中固相与固相之间 固相与液相之间 液相与液相之间的内摩擦的总和 用PV表示 影响塑性粘度的主要因素是固相含量 固相含量越高 塑性粘度越大 此外 粘土的分散度和高分子增粘剂对塑性粘度也有影响 三 钻井液性能参数及对钻井的影响 2 漏斗粘度 是用一定体积的钻井液流过规定尺寸的小孔所需要的时间来表示 它直观的反映出钻井液的表观粘度 常用漏斗粘度计和旋转粘度计测定钻井液的表观粘度 漏斗粘度计主要是在固定的流速梯度下测定不同稠度钻井液的表观粘度 用旋转粘度计测定表观粘度时 对不同稠度的钻井液 一律在固定的流速梯度 600转 分 下进行测定 这样在比较不同钻井液的表观粘度时就有一个共同的基础 因此 用旋转粘度计测得的表观粘度能更好地比较钻井液的稠度 三 钻井液性能参数及对钻井的影响 3 切力 初切力 终切力 钻井液中的粘土颗粒 由于形状不规则 表面带电性和亲水性不均匀 易形成网状结构 破坏钻井液中单位面积上网状结构所需要的最小切应力 称为钻井液的切力 初切力是钻井液静止10秒钟所测得的切力 用G10 表示 终切力是钻井液静止10分钟所测得的切力 用G10 表示 初切力与终切力的差值表示了钻井液的另一特征 触变性 即网状结构随静止时间的长短而恢复的程度 差值越大 触变性越强 差值越小 触变性越弱 三 钻井液性能参数及对钻井的影响 4 钻井液粘度 切力与钻井的关系 钻井液的粘度对钻井的影响主要是钻井液从钻头水眼处喷射至井底的粘度对钻速的影响 粘度高 在井底易形成一个类似粘性垫子的液层 它降低和减缓了钻头对井底的冲击力和切削作用 使钻速降低 不分散低固相钻井液具有很好的剪切稀释效应 在环形空间的低速度梯度范围内 它的粘度比分散型钻井液高 而在钻头水眼处的高速度梯度范围内粘度可接近清水 表明它有较好的钻井液流变参数 所以可以大幅度提高钻井速度 有效的提高岩屑的携带效率 保证井下安全 三 钻井液性能参数及对钻井的影响 3 钻井液滤失量及泥饼滤失量也叫失水量 即钻井液滤液进入地层的多少 在井眼内钻井液中的部分水分因受压差的作用而渗透到地层中去 这种现象叫滤失 滤失的多少叫滤失量 1 与滤失相关的几个概念静滤失 钻井液在井内静止条件下的滤失作用称为静滤失 动滤失量 钻井液在井内循环条件下 即泥饼形成和破坏达到动态平衡时的滤失作用称为动滤失 在一定剪切速率下测定的滤失量 称为动滤失量 三 钻井液性能参数及对钻井的影响 瞬时滤失 在钻井过程中 地层被钻开 泥饼在未形成之前 钻井液中的大量水分在短时间内迅速渗入地层 这种情况下的滤失作用称为瞬时滤失 泥饼 由于钻井液液柱与地层间的压差作用 在滤失的同时 粘土颗粒在井壁周围形成一层堆积物 此堆积物叫泥饼 泥饼质量的好坏用致密性 强度 润滑性及厚度来衡量 泥饼的摩阻系数 泥饼表面有一定的粘滞性 当一物体在其表面产生相对运动时 将受到一定的摩擦阻力 泥饼的摩擦系数大 在钻具靠近井壁时 产生的摩擦阻力较大 容易造成粘附卡钻或起下钻遇阻 遇卡等现象 另外 对钻具磨损比较严重 产生钻具早期疲劳 因此 泥饼摩擦系数越小对钻井越有利 加入润滑剂可降低泥饼的摩擦系数 三 钻井液性能参数及对钻井的影响 2 钻井工艺对滤失量和泥饼质量的要求 泥饼质量好 滤失量小 泥饼致密 韧性好具有润滑作用 有利于防止粘附卡钻 有利于井壁稳定 反之 泥饼质量差 滤失量大 泥饼厚而虚 会引起一系列的问题 所以 一般要求钻井液滤失量越小越好 泥饼致密 薄而坚韧 三 钻井液性能参数及对钻井的影响 3 钻井液的失水和造壁性的调节影响钻井液失水的因素有泥饼的渗透性 压差 滤液粘度 作用时间 温度 地层的渗透性 钻井液环空液流的流速 流态和泥饼的剪切强度 通过改善泥饼的质量 渗透性和抗剪强度 确定适当的钻井液密度以减小液柱压差 提高滤液粘度 缩短钻井液浸泡时间 控制钻井液回返速度和流态 平板型层流 等方法来减小钻井液进入地层的失水量 建立薄而韧的泥饼 致密的 渗透性小的泥饼是控制失水量的关键 也是获得良好的造壁性所必须的 三 钻井液性能参数及对钻井的影响 4 钻井液滤失量的确定原则虽然滤失量过大危害较多 但并非越小越好 一方面瞬时滤失量大有利于钻头破碎岩石 另一方面过分降低滤失量会造成处理剂的大量消耗 确定原则如下 A井浅时可放宽 井深时要从严 B裸眼时间短时可放宽 裸眼时间长时要从严 C使用不分散处理剂时可适当放宽 否则要从严 D矿化度高者可放宽 矿化低者要从严 E在油气层中钻进 滤失量愈低愈有利减少损害 F在易塌地层钻进时 滤失量最好不大于5mL 三 钻井液性能参数及对钻井的影响 4 钻井液固相含量 1 基本概念固相含量 指钻井液中不溶物的全部含量 含砂量 是指钻井液中不能通过200目筛子的砂子含量 2 固相含量与钻井的关系 固相含量高 钻井液液柱压力大 钻速降低 固相颗粒越细对钻速影响越大 而且会深入油层造成永久性堵塞 损害油气层 固相含量大时滤失量大 泥饼厚 易引起井下复杂 固相含量高 钻井液性能难以控制 钻井效率低 含砂量大 易造成钻头 钻具等机械设备磨损 尽管如此 仍需要一定的有用固相 如膨润土可以提高钻井液的粘度