充气钻井液

更新时间:2022-08-25 13:36

充气钻井液是将空气或氮气注入常规钻井液中形成的。它是以气体作为分散相,液体作为连续相,并加入稳定剂而形成的气液混合体系。充气钻井液以液相为主,所以他既属于气体型钻井流体,又属于轻质水基钻井液。

组成

充气钻井液一般由清水、增粘剂、降滤失剂、封堵剂和粘土稳定剂等组成。增粘剂常选用Na-CMC;封堵剂常选用磺化沥青。粘土稳定剂常选用无机聚合物羟基铝。

气体分散在泥浆中形成的稳定分散体系称做充气钻井液。充气钻井液是气泡和粘土颗粒为内相、水为外相的多相分散体系,其组成包括气体(气泡)、粘土、起泡剂和稳泡剂、泥浆处理剂和水。

充气钻井液与普通泥浆相比,可进一步降低泥浆的比重 (可低达0.48左右),从而降低液柱压力以对付低压和漏失地层。其次失水量较小,粘度较大,也有利于控制地层的稳定。比重低,液柱压力小,有利于孔底钻头破碎岩石,钻进效率高。

使用范围

充气钻井液中加入空气或氮气的目的是降低钻井液密度,从而降低液柱对井底的静液压力。通过充气量的改变,可随时调整钻井液的密度以平衡地层压力,从而为实现近平衡或欠平衡钻井创造更为有利的条件。充气钻井液的密度最低可以达到0.7g/cm3。

充气钻井液适用于低压油气藏开发、处理低压漏失层。其具有很好的携岩能力,能有效防止地层漏失和保护油气层,并有利于提高机械钻速。

充气钻井液适用的井深一般在4000米以内。

充气钻井液原理

充气钻井液中粘土颗粒在水中的分散稳定与一般泥浆相同。气泡的产生和稳定是靠加入表面活性剂和高聚物(起泡剂和稳泡剂)而达到的,其原理同泡沫。由于泥浆具有较大的粘度和切力,气泡在泥浆中稳定的寿命较长。

泥浆中的粘土颗粒也起稳泡作用。试验表明,含少量的微细固体可促使泡沫稳定性进一步提高。

充气钻井液的性能

性能要求:

充气钻井液的性能取决于它的组成和气液的相对含量。按照现场充气钻井液的配方,在室内进行了充气钻井液的性能测试,并与普通膨润土钻井液进行了性能对比,实验结果如表3-47所示。普通膨润土钻井液的基本配方是:1m水+50kg膨润土;充气钻井液的基本配方是:0.5m水+25kg膨润土+(2~3kg)CMC+0.25kg K12。

充气泥浆的配制是在泥浆搅拌机中配制性能合乎要求的原浆。在原浆中加入起泡剂和稳泡剂,强力搅拌。待泥浆充分充气膨胀后测量充气泥浆的比重、粘度和失水特性,合乎要求即可用常规泥浆泵泵入井内循环使用。在钻进过程中依漏失和废液排除情况,补充新充气泥浆。

为了达到泥浆充分充气的效果,应采取强力搅拌措施。例如加大机械旋转搅拌机的搅拌水动力特性,以及采用高压水枪进行循环喷射搅拌等。

试验表明,充气钻井液携带岩屑能力强 。使用充气钻井液时携带的钻屑颗粒粒径以3~5mm为主,有时也出现粒径10~20mm的钻屑,充气钻井液的强携带岩屑能力主要是因为它的动切力高;携带岩屑能力强也表现为孔底干净,没有沉碴,每次下钻都能顺利下到孔底。

实际应用

自20世纪90年代起,我国四川、新疆、胜利和辽河等油田着手研究和试用充气钻井技术,已经形成成套技术,并逐渐推广应用。钻井实践证明,充气钻井技术可有效解决低压地层的漏失、携带岩屑、钻速慢及井壁失稳等多项技术难题,对保护油气层也有显著效果。

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