鉆井的血液—泥漿
發(fā)布時間：2023-03-05 來源:固廢危廢知庫
鉆井液的分類
鉆井液由分散介質(zhì)、分散相和添加劑組成。鉆井液按分散介質(zhì)(連續(xù)相)可分為水基鉆井液、油基鉆井液、氣體型鉆井流體等。鉆井液主要由液相、固相和化學(xué)處理劑組成。液相可以是水(淡水、鹽水)、油(原油、柴油)或乳狀液（混油乳化液和反相乳化液)。固相包括有用固相(膨潤土、加重材料)和無用固相(巖石)?；瘜W(xué)處理劑包括無機、有機及高分子化合物。
1）水基鉆井液
水基鉆井液是一種以水為分散介質(zhì)，以粘土(膨潤土)、加重劑及各種化學(xué)處理劑為分散相的溶膠懸浮體混合體系。其主要組成是水、粘土、加重劑和各種化學(xué)處理劑等。
2）油連續(xù)相鉆井液
油連續(xù)相鉆井液(習(xí)慣稱為油基泥漿)，是一種以油(主要是柴油或原油)為分散介質(zhì)，以加重劑、各種化學(xué)處理劑及水等為分散相的溶膠懸浮混合體系。其主要組成是原油、柴油、加重劑、化學(xué)處理劑和水等。
3）氣體型鉆井流體
氣體鉆井液是以空氣或天然氣作為鉆井循環(huán)流體的鉆井液，泡沫鉆井液是以泡沫作為鉆井循環(huán)流體的鉆井液。主要組成是液體、氣體及泡沫穩(wěn)定劑等。
鉆井液循環(huán)系統(tǒng)
鉆井液的循環(huán)是通過循環(huán)泥漿泵來維持的，泥漿泵排出的高壓鉆井液經(jīng)過地面高壓管匯、立管、水龍帶、水龍頭、方鉆桿、鉆桿、鉆鋌到鉆頭，從鉆頭噴嘴噴出，以清洗井底并攜帶巖屑。然后再沿鉆柱與井壁（或套管）形成的環(huán)形空間向上流動，在到達(dá)地面后經(jīng)排出管線流入泥漿池，再經(jīng)各種固控設(shè)備進(jìn)行處理后返回上水池，最后進(jìn)入泥漿泵循環(huán)再用。鉆井液流經(jīng)的各種管件、設(shè)備構(gòu)成了一整套鉆井液循環(huán)系統(tǒng)。
鉆井液的功能
目前，鉆井液被公認(rèn)為至少有以下十種作用：
1） 清潔井底、攜帶巖屑。保持井底清潔，避免鉆頭重復(fù)切削，減少磨損，提高效率。
2） 冷卻和潤滑鉆頭及鉆柱。降低鉆頭溫度，減少鉆具磨損，提高鉆具的使用壽命。
3） 平衡井壁巖石側(cè)壓力，在井壁形成濾餅，封閉和穩(wěn)定井壁。防止對油氣層的污染和井壁坍塌。
4） 平衡(控制)地層壓力。防止井噴，井漏，防止地層流體對鉆井液的污染。
5） 懸浮巖屑和加重劑。降低巖屑沉降速度，避免沉沙卡鉆。
6） 在地面能沉除砂子和巖屑。
7） 有效傳遞水力功率。傳遞井下動力鉆具所需動力和鉆頭水力功率。
8） 承受鉆桿和套管的部分重力。鉆井液對鉆具和套管的浮力，可減小起下鉆時起升系統(tǒng)的載荷。
9） 供所鉆地層的大量資料。利用鉆井液可進(jìn)行電法測井，巖屑錄井等獲取井下資料。
10）水力碎巖石。鉆井液通過噴嘴所形成的高速射流能夠直接破碎或輔助破碎巖石。
鉆井液的組成
1）水基鉆井液是由膨潤土(Bentonite)、水(或鹽水)、各種處理劑、加重材料以及鉆屑所組成的多項分散體系。其中膨潤土和鉆屑的平均密度均為2.6g/cm3，通常稱它們?yōu)榈兔芏裙滔?；?/span>加重材料常被稱為高密度固相。
最常用的加重材料為API重晶石，其密度為4.2g/cm3。由于在水基鉆井液中膨潤土是最常用的配漿材料，在其中主要起提粘切、降濾失和造壁等作用，因而又將它和重晶石等加重材料稱做有用固相，而將鉆屑稱做無用固相。
在鉆井液中，應(yīng)通過各種固控措施盡量減少鉆屑的含量，膨潤土的用量也應(yīng)以夠用為度，不宜過大，否則會造成鉆井液粘切過高，還會嚴(yán)重影響機械鉆速，并對保護(hù)油氣層產(chǎn)生不利影響。
2）油基鉆井液是以水滴為分散相，油為連續(xù)相，并添加適量乳化劑、潤濕劑、親油的固體處理劑(有機土、氧化瀝青等)、石灰和加重材料等所形成的乳狀液體系。
鉆井液性能
按照API推薦的鉆井液性能測試標(biāo)準(zhǔn)，需檢測的鉆井液常規(guī)性能包括：密度、漏斗粘度、塑性粘度、動切力、靜切力、API濾失量、HTHP濾失量、PH值、堿度、含砂量、固相含量、膨潤土含量和濾液中各種離子的質(zhì)量濃度等。
1）鉆井液密度
鉆井液的密度是指每單位體積鉆井液的重量，常用g/cm3（或kg/cm3）表示。在鉆井工程上，鉆井液密度和泥漿比重（Mud Weight）是兩個等同的術(shù)語。鉆井液密度是確保安全、快速鉆井和保護(hù)油氣層的一個十分重要的參數(shù)。通過鉆井液密度的變化，可調(diào)節(jié)鉆井液在井筒內(nèi)的靜液柱壓力，以平衡地層孔隙壓力。有時亦用于平衡地層構(gòu)造應(yīng)力，以避免井塌的發(fā)生。如果密度過高，將引起鉆井液過度增稠、易漏失、鉆速下降、對油氣層損害加劇和鉆井液成本增加等一系列問題；而密度過低則容易發(fā)生井涌甚至井噴，還會造成井塌、井徑縮小和攜屑能力下降。
2）鉆井液的流變性
鉆井液的流變性(Rheological Properties of Drilling Flrids)是指鉆井液流動和變形的特性。該特性通常是由不同的流變模式及參數(shù)來表征的.此外，漏斗粘度(Funnel Viscosity)、表現(xiàn)粘度(Apparent Viscosity)和靜切力(Gel Strength)等也是鉆井液的重要流變參數(shù)。由于鉆井液的流變性與攜巖、井壁穩(wěn)定、提高機械鉆速和環(huán)空水力參數(shù)計算等一系列鉆井工作密切相關(guān)，因此它是鉆井液最重要的性能之一。
3)鉆井液的濾失造壁性
在鉆井過程中，當(dāng)鉆頭鉆過滲透性地層時，由于鉆井液的液柱壓力一般總是大于地層孔隙壓力，在壓差作用下，鉆井液的液體便會滲入地層，這種特性常稱為鉆井液的濾失性(Filtration Properties Fluids)。在液體發(fā)生滲濾的同時，鉆井液中的固相顆粒會附著并沉積在井壁上形成一層泥餅(Mud Cake)。隨著泥餅的逐漸加重以及在壓差作用下被壓實，針對裸眼井壁有效地起到穩(wěn)定和保護(hù)作用，這就是鉆井液的所謂造壁性。
由于泥餅的滲透率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地層的滲透率，因而形成的泥餅還可以有效地阻止鉆井液中的固相和濾液繼續(xù)侵入地層。在鉆井液工藝中，通常用一個重要參數(shù)—濾失量(Water Loss or Foltration Rate)來表征鉆井油液的滲濾速率。
鉆井液的選用標(biāo)準(zhǔn)
鉆井液是鉆井的“血液”，在鉆井作業(yè)中起著非常重要的作用。因此對鉆井液要求很高，主要有四個方面：
1）鉆井循環(huán)的要求
鉆井循環(huán)對鉆井液的要求是泵壓低(粘度低)，攜砂能力強(動切力高)，啟動泵壓低(靜切力低)，潤滑性能好，摩擦力低，磨損小(固體顆粒少)。
2）要保持井眼的穩(wěn)定
鉆穿的地層要用鉆井液的壓力柱與地層壓力取得平衡，鉆井液密度穩(wěn)定；鉆井油氣層時要靠鉆井液的壓力柱來平衡油氣的壓力要求鉆井液密度適當(dāng)。要求鉆井液有克服不穩(wěn)定地層的性能，例如泥巖吸水膨脹造成井眼收縮；礫巖、火山巖遇水造成跨塌，鹽巖遇水而形成溶洞等，即要求有不同性質(zhì)的鉆井液。
3）要求鉆井液保護(hù)油氣層
鉆開油氣層后，鉆井液與油氣層接觸，為防止鉆井液損害油氣層，要求鉆井液的失水小、泥餅薄(鉆井液失水后，固壓差固體顆粒在井壁上形成泥餅環(huán))、固相含量低、濾液的水化作用低(濾液進(jìn)入地層后與地層中的液體發(fā)生的化學(xué)作用)等。
4）保護(hù)環(huán)境和生態(tài)
鉆井液中常含有原油、柴油和各種油類以及含有大量的化學(xué)處理劑，為防止鉆井液對環(huán)境和生態(tài)可能造成的影響，要求使用無害、無毒的鉆井液。
? 鉆井的血液—泥漿
關(guān)于大會
西南石油大學(xué)聯(lián)合國家環(huán)境保護(hù)汞污染防治工程技術(shù)中心于2023年3月10-12日在重慶、廣安召開“雙碳戰(zhàn)略背景下含油污泥處置及資源化利用關(guān)鍵技術(shù)專題研討暨示范項目現(xiàn)場觀摩”。
會議圍繞“專題報告+技術(shù)推介+市場研判+解決方案+企業(yè)觀摩”等形式與管理機構(gòu)、國家智庫、行業(yè)專家、企業(yè)同仁共同分享含油污泥低碳綠色處置技術(shù)進(jìn)展，為我國含油污泥污染管控、裝備制造、產(chǎn)業(yè)投資提供有力支撐。
大會日程
3月11日
<嘉賓致辭>
二級教授/博導(dǎo)，四川省學(xué)術(shù)和技術(shù)帶頭人，四川省青年科技創(chuàng)新研究團(tuán)隊學(xué)術(shù)帶頭人，四川省青年科技獎獲得者，四川省海外高層次留學(xué)人才?，F(xiàn)任西南石油大學(xué)工業(yè)危廢處置與資源化利用研究院院長。
<特邀報告>
3月12日
示范項目現(xiàn)場觀摩
會議費用
大會秘書處
1、會務(wù)總協(xié)調(diào)人
國家環(huán)境保護(hù)汞污染防治工程技術(shù)中心
地 址：北京市雁棲經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)懷柔科學(xué)城創(chuàng)新小鎮(zhèn)
1、西南石油大學(xué)聯(lián)系人
13611330937