钻井液现场维护与调整

股份公司勘探与生产工程监督中心钻井液现场维护与调整秦礼曹中油股份公司勘探与生产工程监督中心2005年12月股份公司勘探与生产工程监督中心前言•钻井液成本占钻井成本约10%.•在钻井事故及复杂中所造成的费用损失中,因钻井液问题造成的事故及复杂的比例占多少?估计远大于10%.原因分析:–与地层直接接触的有二项:钻井液和井下工具,而钻井事故及复杂主要发生在井下.–钻井液受地层影响及破坏最严重.–钻井液对井壁影响最大.•常常有人把钻井液在钻井工程中的作用比做人体中的血液,非常恰当.人体血液约占人体重量的10%,但决非一条胳膊或一条腿的重要性可比,而是整体性的影响,钻井液在钻井工程中的影响也同样是整体性的.股份公司勘探与生产工程监督中心前言•钻井液性能好坏直接影响井下安全.例如:西部××井的刹把出现问题,造成钻具在井下无法动弹,由于是进口钻机,无现成刹把替换,只得到东部钻井公司大本营去取,共用了5天时间,起钻正常,没有发生钻井事故及复杂.即使没有钻井设备没有出现问题,钻井液性能不好造成钻井事故及复杂的情况是非常多的.西部××井,钻井液性能不好,屡屡发生井下复杂,后更换了钻井液工程师,改善了钻井液性能,顺利完井.股份公司勘探与生产工程监督中心前言钻井液与地质录井关系十分密切,在地质录井中专门有钻井液录井项目,可以说没有钻井液,地质录井是不可能实现的.地质录井对钻井液的影响也非常大1、具有指导作用，如：密度、性能等2、具有制约作用，如：密度、处理剂等为了保证包括地质录井的工程施工顺利进行，地质监督有必要全面了解钻井液。股份公司勘探与生产工程监督中心目录•一、钻井液的组成、功能与设计•二、钻井液体系分类•三、钻井液处理剂分类•四、钻井液性能•五、水基钻井液简介•六、钻井液现场配制、维护与调整•七、现场钻井液评价•八、钻井液材料管理•九、国内外钻井液概况股份公司勘探与生产工程监督中心钻井液的组成、功能与设计•1、钻井液的组成–连续相–固相–添加剂股份公司勘探与生产工程监督中心钻井液的组成、功能与设计1、钻井液的组成•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)股份公司勘探与生产工程监督中心钻井液的组成、功能与设计1、钻井液的组成•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股份公司勘探与生产工程监督中心钻井液的组成、功能与设计一、钻井液的组成与功能添加剂降滤失剂杀菌剂增粘剂除钙剂絮凝剂缓蚀剂稀释剂(解絮凝剂)页岩抑制剂表面活性剂润滑剂乳化剂消泡剂发泡剂pH控制剂股份公司勘探与生产工程监督中心钻井液的组成、功能与设计•2、钻井液的主要功能•1.清洁井底并携带钻屑至地面•2.悬浮钻屑和加重材料•3.控制和平衡地层压力•4.形成滤饼，保护井壁•5.冷却和润滑钻头和钻柱•6.加快机械钻速•7.控制钻具和套管的腐蚀速率•8.支撑钻柱和套管的部分重量•9.提供所钻地层的有关资斜股份公司勘探与生产工程监督中心钻井液的组成、功能与设计•3、钻井液设计原则钻井液的性能要求•合理的钻井液密度。•合适的钻井液流变性，能悬浮并及时携带出坍塌物和钻屑。•具有较低的滤失量和较好的滤饼质量。•具有良好的封堵能力。•具有良好的润滑性能。•具有较强抑制性。•具有良好的抗污染能力。•有利于保护储层，且能适应地层的变化和影响，保持性能稳定。股份公司勘探与生产工程监督中心钻井液的组成、功能与设计3、钻井液设计原则钻井液体系优选•与井型配伍–探井应满足地质发现的要求，选用利于发现和保护储层、利于测井解释和井下安全的钻井液。–生产井应选取最优化的钻井液体系，既利于提高钻速和井下安全又利于保护储层的钻井液。–调整井选用能对付多压力层系且有利于储层保护的钻井液体系。–定向井选用润滑、防塌、保护储层且携带和悬浮能力强的钻井液体系。股份公司勘探与生产工程监督中心钻井液的组成、功能与设计3、钻井液设计原则钻井液体系优选与地层配伍–易塌层：选用防塌钻井液。–石膏层：选用抗钙钻井液或钙处理钻井液。–盐岩层：选用抗盐污染钻井液或盐水钻井液。–高温地层：选用抗高温钻井液，并严格控制粘土含量。股份公司勘探与生产工程监督中心钻井液的组成、功能与设计3、钻井液设计原则与储层配伍–选用对储层具有保护作用的钻井液体系及处理剂。–严格控制钻井液中固相含量特别是粘土含量。–钻井液适应地层变化和影响，性能稳定。股份公司勘探与生产工程监督中心钻井液的组成、功能与设计3、钻井液设计原则与环境配伍–应尽量不用或少用严重污染地表水或地下水的钻井液及处理剂。–要注意所用钻井液和处理剂的毒性，减小钻井液对环境造成的危害，尤其在环境敏感的地区进行工程作业时。股份公司勘探与生产工程监督中心二、钻井液体系分类•1、水基钻井液体系•(包括水包油钻井液)•2、油基钻井液体系•(全油钻井液、油包水钻井液、合成基钻井液)•3、合成基钻井液体系•(醚基、酯基、聚-烯烃基和异构化-烯烃基钻井液)•4、气基钻井液体系•(空气、天然气、雾、泡沫)股份公司勘探与生产工程监督中心二、钻井液体系分类类型API(86年前)API(87年后)前苏联国内高pH淡水钻井液分散钻井液海水钻井液分散钻井液低pH淡水钻井液不分散钻井液淡水钻井液不分散钻井液低固相钻井液聚合物钻井液低固相不分散钻井液聚合物钻井液高pH石灭钻井液低固相钻井液抑制性钻井液低固相钻井液低pH石灰钻井液钙处理钻井液钙处理钻井液石膏钻井液饱和盐水钻井液饱和盐水钻井液水基饱和盐水钻井液钻油气层钻井液钻油气层钻井液全油基钻井液无水油基钻井液油基油包水钻井液油基钻井液逆乳化钻井液油基钻井液合成基合成基钻井液合成基钻井液空气钻井流体空气钻井流体气基气基钻井液气体钻井流体天然气钻井流体泡沫钻井液股份公司勘探与生产工程监督中心二、钻井液体系分类API/IADC分类1、不分散钻井液体系(None-DispersedDrillingFluidSystem)所谓不分散钻井液是指通常用来钻浅部井段的钻井液，如开钻钻井液、自然造浆钻井液、轻微处理钻井液等。2、分散钻井液体系(DispersedDrillingFluidSystem)使用木质素磺酸盐、褐煤或丹宁类产品来分散粘土矿物的钻井液体系。股份公司勘探与生产工程监督中心二、钻井液体系分类API/IADC分类3、钙处理钻井液体系(CalciumTreatedDrillingFluidSystem)熟石灰、石膏或氯化钙处理的钻井液体系，可抗盐和硬石膏的污染，但胶凝敏感且在高温下易导致固化作用。4、聚合物钻井液体系(PolymerDrillingFluidSystem)长链高分子量聚合物用于钻井液中，或是包被钻屑以防止其分散，或是提高粘度和降低滤失量，通常使用氯化钾或氯化钠等提高页岩抑制能力；这种钻井液体系通常要求含有尽可能低浓度的膨润土，对钙、镁等二价离子很敏感。股份公司勘探与生产工程监督中心二、钻井液体系分类•API/IADC分类•5、低固相钻井液体系(LowSolidsDrillingFluidSystem)•控制固相含量和类型，总固相含量不应超过6%～10%，粘土含量应为约3%或更低；而钻屑和膨润土含量比值应低于2:1；主要优点是可显著提高机械钻速。•6、盐水钻井液体系(SaltwaterDrillingFluidSystem)•饱和盐水钻井液体系：氯离子浓度接近190,000mg/l(饱和)，通常用来钻盐岩地层。•盐水钻井液体系：氯离子浓度为10,000mg/l以上。•微咸水或海水钻井液体系：氯离子含量较低代。股份公司勘探与生产工程监督中心二、钻井液体系分类API/IADC分类7、油基钻井液体系(Oil-BasedDrillingFluidSystem)逆乳化钻井液：氯化钙盐水(含量可高达50%)为乳化相，油(矿物油、柴油等)为连续相。全油钻井液：液相为油，通常用作取心液。油基钻井液添加剂包括：乳化剂、润湿剂(一般为脂肪酸和胺衍生物)、高分子量脂肪酸盐、表面活性剂、胺处理的有机材料、有机土和石灰等。。8、合成基钻井液体系(SyntheticDrillingFluidSystem)合成基钻井液具有油基钻井液性能，但没有环境危害。主要类型有醚基、酯基、聚-烯烃基和异构化-烯烃基钻井液。股份公司勘探与生产工程监督中心二、钻井液体系分类API/IADC分类9、气基钻井液体系(Gas-BasedDrillingFluidSystem)干燥空气或天然气钻井流体雾钻井液泡沫钻井液充气钻井液股份公司勘探与生产工程监督中心三、钻井液处理剂分类钻井液处理剂分类序号API/IADC方法国外钻井液公司方法前苏联方法国内方法1降滤失剂降滤失剂降滤失剂降滤失剂2增粘剂增粘剂胶体结构形成材料增粘剂3乳化剂乳化剂乳化剂乳化剂4页岩抑制剂特殊产品类页岩抑制剂页岩抑制剂5堵漏剂堵漏剂堵漏剂堵漏剂6降粘剂稀释分散剂降粘剂降粘剂7缓蚀剂腐蚀抑制剂缓蚀剂缓蚀剂8表面活性剂粘土类表面活性剂粘土类9润滑剂润滑剂润滑剂润滑剂10加重剂加重剂加重剂加重剂11杀菌剂杀菌剂杀菌剂杀菌剂12消泡剂消泡剂消泡剂消泡剂13发泡剂发泡剂发泡剂发泡剂14絮凝剂絮凝剂絮凝剂絮凝剂15除钙剂完井、修井类除钙剂(表面活性剂)16pH控制剂解卡剂pH控制剂解卡剂17解卡剂一般化工产品硫化氢控制剂其他18抗温剂热稳定剂股份公司勘探与生产工程监督中心三、钻井液处理剂分类•钻井液处理剂简介造浆材料：具有造浆能力的材料，如：膨润土、有机土等天然钠膨润土人工钠膨润土累托土复合粘土粉JFF水基钻井液体系抗盐土SALT-GEL盐水钻井液体系有机土ZAL-1等油基钻井液体系正电胶MMH等提高粘度、切力，降低滤失量，建造泥饼等。正电胶钻井液股份公司勘探与生产工程监督中心三、钻井液处理剂分类钻井液处理剂简介加重材料：具有高密度的重晶石、氧化铁、碳酸钙及类似的产品石灰石粉CaCO3低密度钻井液加重密度≦1.3g/cm3重晶石粉BaSO3钛铁粉钒钛铁粉各种加重钻井液高密度氧化铁粉酸溶性加重剂VJF加重股份公司勘探与生产工程监督中心三、钻井液处理剂分类钻井液处理剂简介碱度、pH控制剂(Alkalinity,pHControlAdditives)用来控制钻井液的酸度或碱度，常用的产品包括石灰、烧碱、纯碱和碳酸氢钠，也包括其他的普通酸和碱。氢氧化钠NaOH调节pH碳酸钠Na2CO3调节pH、除钙（生）石灰Ca(OH)2调节pH，钻井液钙处理碳酸氢钠NaHCO3除钙氢氧化钾KOH调节pH，提高防塌能力氯化钾KCl提高防塌和抑制能力氯化钠NaCl配制盐水钻井液氯化钙CaCl2钻井液钙处理硅酸钠（钾）(K2)Na2SiO3提高防塌和抑制能力重铬酸钾(钠)(Na2)K2Cr2O7调整钻井液性能碳酸锌ZnCO3除硫各种水基钻井液和盐水、饱和盐水钻井液体系股份公司勘探与生产工程监督中心三、钻井液处理剂分类钻井液处理剂简介杀菌剂(Bactericides)：用来防止淀粉、生物聚合物等有机添加剂细菌降解。有机铵盐类杀菌剂CT10-1福尔马林HCHO有机硫复配杀菌剂SQ-8有机硫类杀菌剂S-20高效杀菌剂GD8-2复合1227杀菌剂醛类复配型杀菌剂KB910系列十二烷基二甲基苄基氯化铵1227十二烷基甲基苄基氯化铵1227杀菌各种水基和盐水钻井液体系体系股份公司勘探与生产工程监督中心三、钻井液处理剂分类钻井液处理剂简介•除钙剂(CalciumReducers)用来降低海水中的钙离子浓度、处理水泥污染和地层中的硬石膏、石膏污染，如纯碱、碳酸氢钠、烧碱和某些多磷酸盐等。防腐剂(CorrosionInhibitors)在控制钻井液pH值的条件下，用来控制腐蚀、中和钻井液中有害酸气和防止结垢，一般为胺基或磷酸盐基产品，也有其他专门配制的化学产品。股份公司勘探与生产工程监督中心三、钻井液处理剂分类钻井液处理剂简介消泡剂(Defoamers)：用来减少钻井液发泡作用，特别是在盐水和饱和盐水钻井液中。乳化剂(Emulsifiers)：用