地?zé)徙@井

選擇鉆井液體系的原則

  1.根據(jù)不同油氣層性質(zhì)選擇
 
  油氣層的特性不同,對鉆井液體系的要求也不同。鉆井液體系必須與其相適應(yīng)才能起到保護作用,并減輕損害,獲取應(yīng)得的產(chǎn)量。例如,水敏性很強的蒙脫土含量很高的油氣層,就該選用對膨潤土具有很強抑制能力的鉆井液類型。
 
  2.根據(jù)不同類型井
 
  主要指的是那些對鉆井液體系有特殊要求的井別,而不是完全按習(xí)慣分類的井別。
 
  (1)超深井。這里一般指深度在5000m以上的井、其特點是高溫、高壓,因而對鉆井液提出穩(wěn)定性好(即恒高溫一定時間后性能變化較?。?、高溫對性能影響較輕(即在高溫下的性能與常溫下對比不能差別過大)及在高壓差下泥餅壓縮性好的要求。
 
  (2)定向斜井(含水平井)。該類井的主要特點是井眼傾斜,甚至與地面平行,在鉆進過程中鉆具與井壁的接觸面積較大,摩阻高。故對鉆井液提出低泥餅?zāi)ψ柘禂?shù)的要求,而且必須嚴(yán)格控制濾失量及泥餅質(zhì)量。
 
  (3)調(diào)整井(含高壓力井)。該類型的主要特點是地層壓力異常高,由于密度要求特別高,故一般選用分散型鉆井液體系。  (4)區(qū)域探井和預(yù)探井。該類井的主要要求是能夠隨時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)層,為此要求選用不影響地質(zhì)錄井(即鉆井液熒光低)及易發(fā)現(xiàn)油氣層位(即鉆井液密度低)的鉆井液體系。
 
  (5)開發(fā)井。該類井的主要要求是在保護油層及提高鉆速上,故在油氣層上部采用聚合物不分散鉆井液,到油氣層即換用相適應(yīng)的鉆井液。
 
  3.根據(jù)不同的地層特點選擇
 
  實踐證明,不同地層對鉆井液常常提出不同的要求,必須針對其特點采用相應(yīng)的特殊措施,才能安全順利地鉆穿這些地層。
 
  4.根據(jù)工程要求確定鉆井液性能
 
  鉆井工程對鉆井液性能要求體現(xiàn)在兩個方面,一是確保安全鉆進,就是要求性能能夠適合井下的具體情況,能夠?qū)Ω毒鲁霈F(xiàn)的復(fù)雜情況。二是提高機械鉆速。
 
  提高機械鉆速的要求如下:
 
  (1)盡可能保持近平衡的壓差。
 
  所謂近平衡壓差,是指無論在鉆井中或起下鉆時,由鉆井液所產(chǎn)生的對地層的壓力要盡量接近地層的孔隙壓力。具體地說就是,盡可能降低鉆井液密度的附加值,做到即安全又快速鉆井。為此提出下列幾點具體要求:  ①預(yù)測準(zhǔn)所鉆地層的孔隙壓力及破壞壓力,精確地確定地層壓力梯度值,為設(shè)計合理的套管程序提供可靠的必要條件,并算準(zhǔn)平衡地層孔隙壓力所需的靜液柱壓力。
 
  ②調(diào)整鉆井液的流變性能時,在保持洗井液效能的前提下,盡可能采用較低的粘度和切力,以便在正常起鉆速度下盡可能降低因抽吸而引起的壓力降。
 
  ③絕對避免鉆頭泥包,尤其是在強造漿地層鉆井時,要求鉆井液具有較強的抑制性,故在鉆井液中應(yīng)加防包劑(或稱洗滌劑)。
 
  ④盡可能降低鉆井液流動阻力及保持適當(dāng)?shù)谋昧?,要求在鉆井液中加入有效的潤滑劑(或稱減阻劑),以便降低由此所引起的對地層的附加壓力。
 
  (2)具有良好的剪切稀釋特性。
 
  剪切稀釋特性是指鉆井液的表觀粘度隨剪切速率而變化的性質(zhì)?,F(xiàn)代鉆井技術(shù)要求鉆井液通過鉆頭噴嘴時的粘度(即在環(huán)空低剪切速率下)的粘度變大,以便徹底清凈井底,而且這種變化要快,即瞬時改變(鉆井液一出水眼馬上變稠)。高與低剪切速率下鉆井液粘度變化幅度的大小,表征著該鉆井液的剪切稀釋特性的強弱。若這種變化幅度過小,則存在兩種可能:一是水眼粘度過大;二是環(huán)空粘度過小。這都不利于提高鉆速。因為水眼粘度過大,噴嘴鉆屑含量過大,密度變高,壓差增大,影響鉆速的提高。若其變化幅度過大,也存在兩種情況:一是水眼粘度很?。欢黔h(huán)空粘度很大。前者是鉆井工程所需要的,而后者是不希望出現(xiàn)的。因為環(huán)空粘度過大,流動阻力也大,對地層的回壓必然增高,流壓增大,鉆速下降。因此,對剪切稀釋特性強弱的要求應(yīng)該控制在低水眼粘度下,環(huán)空粘度達(dá)到滿足清洗井底和攜帶鉆屑要求的范圍內(nèi)就可以了。過高或過低都對鉆速的提高不利。
 
  (3)較強的清井及攜屑能力。
 
  在鉆井中,井底干凈與否直接影響鉆頭的切削效率。若井底的巖屑不能及時被帶走,就會受到鉆頭的重復(fù)切削,鉆速及鉆頭壽命就會受到影響。若巖屑雖然被及時沖離井底,而鉆井液的攜帶能力差,巖屑上返速度慢,那么可以產(chǎn)生不利于鉆井的后果。環(huán)空巖屑濃度過大,易堵塞環(huán)空空間,當(dāng)量密度增加,流動阻力增大,對井壁的壓力也增大,壓差增加,易發(fā)生井漏,而且大量巖屑易粘附井壁,造成縮徑,引起起下鉆阻卡,產(chǎn)生井下各種復(fù)雜情況,影響鉆井,甚至發(fā)生井事故。
 
  一般用下列指標(biāo)來檢查其清井及攜屑能力的好壞。
 
  ①動切力(代號YP):研究結(jié)果表明,動切力達(dá)到2.394Pa后鉆井液就有足夠的攜帶巖屑的能力,若再提高動切力,那么,攜帶巖屑的能力增加幅度變緩,故動力控制在4Pa左右是合適的。
 
  ②有效粘度(代號η):是指在環(huán)空剪切速度下的表觀粘度。目前通常檢測的是出口粘度,不能反映出攜砂巖屑的真正能力,因為漏斗粘度(或表觀粘度)是隨著剪切速率的變化而增減的,出口時的剪切速率低于環(huán)空的剪切速率,其結(jié)果不能真實地反映出我們所要求的環(huán)空鉆井液的表觀粘度。為此,必須事先根據(jù)所使用的鉆井液類型,作剪切速率與粘度值的曲線圖,使用時查出環(huán)空剪切速率對應(yīng)的表觀粘度值來,對此值的要求應(yīng)根據(jù)當(dāng)時鉆井的具體情況加以確定。
 
  ③環(huán)空中鉆井液巖屑含量:指在環(huán)空中鉆井液所含巖屑的濃度,以百分?jǐn)?shù)表示。在鉆井中,若鉆速很快而泵量不足,鉆井液攜砂能力欠佳,那就會使巖屑在環(huán)空中的上升速度降低,鉆井液中巖屑的含量大量增加,結(jié)果常造成一系列井下復(fù)雜情況的發(fā)生。例如,鉆頭和鉆具泥包、阻卡、堵塞井眼,甚至卡鉆等。國外經(jīng)過長時間的試驗及實踐后得出結(jié)論,環(huán)空鉆井液巖屑含量在5%以內(nèi)是比較安全的。勝利油田的實踐證明,只需從鉆井液及工程上采取相應(yīng)措施,例如起鉆前先充分循環(huán)鉆井液,接單根時晚停泵,鉆進一定進尺后短起下鉆,盡可能提高泵排量,以及很好地調(diào)整鉆井液流變參數(shù),把巖屑運載比(即巖屑的上返速度與鉆井液在環(huán)空上返速度之比值)控制在0.5以上,就可以把巖屑在環(huán)空鉆井液中的含量放寬到9%,井下也是安全的。
 
  在泵排量最大許可范圍內(nèi),環(huán)空間隙一定的情況下,要達(dá)到上述巖屑濃度要求,主要應(yīng)從調(diào)整鉆井液性能方面入手。
 
  從鉆井液本身的性能看,巖屑上升速度與密度、粘切有關(guān)。鉆井液的密度越大,即同樣的巖屑在鉆井液中所受的浮力越大,下沉速度越慢。但不能從密度上去尋找解決方法,因為它會影響到鉆速。故應(yīng)從粘切上去解決鉆井液攜砂能力問題。要想調(diào)整鉆井液流變參數(shù),就必須先確定鉆井液適應(yīng)哪種流變模式,而后才能以其反映攜砂能力的指標(biāo)加以要求。例如,用動塑比值來要求屬于賓漢模式流體的鉆井液,而用N值來要求適應(yīng)冪律模式流體的鉆井液。
 
  這兩種類型鉆井液分別要求如下: 賓漢模式的動塑比值為0.48; 冪律模式的N值為0.5~0.7。