摘要:随着科技的发展,钻井技术也取得巨大进步。在进行石油开采的过程中,钻井液对于石油钻井工作的开展具有重要意义。基于此,本篇文章将研究钻井液的基本类型及选用要点,仅供参考。
关键词:钻井液;基本类型;选用要点
1钻井液概述
钻井液有钻井的血液和钻孔冲洗液之称,应用于钻探过程中对钻孔进行冲洗。对钻井液安装组成物质不同可以分为:清水、泥浆、乳状液、无粘土相冲洗液和压缩空气等几类。清水是最早开始用来清洗钻井的液体,它的优势十分明显:易获取、成本低、易处理,在水源丰富、岩层完整的地区使用率较高。另外一种被普遍使用的钻井液就是泥浆,因其自身的粘稠度,因此在松散和不稳定的岩区被使用的频率较高。经过调查显示,钻井液的使用之初十分广泛,一般是用来清洁井底,或者对钻头或钻柱进行保养和润滑、冷却,从而让这些部位使用期限更长。
1.1钻井液的概念
钻井液是在石油钻井过程中以它的多种性能能够满足钻井工作需要地各种循环流体的总称。钻井液还有一个名称叫做钻井泥浆,简单的就叫它泥浆。按照钻井液成分的差别我们又将钻井液归类为清水钻井液、浆钻井液、高分子钻井液、压缩空气等。然而泥浆钻井液和清水钻井液在石油钻井作业过程中得到了非常广泛的应用的。钻井液的主要作用是悬排钻渣,平衡地压,冷却润滑,防止垮滑等功能。随着我国的进步和发展,我国的科学技术也得到了相应的发展和提高,石油钻井液方法和钻井工艺越来越多,但是它们都各有各的特点和各自的方法以及局限性。
1.2钻井液技术的研究现状
随着对钻井液技术的广泛关注,许多专家和学者都对其进行了研究和分析,本章内容就对国内外的研究情况进行分析和总结,发现国内对技术研究以及管理上会存在的一些不足,知不足而求进步,更好的推动钻井液技术的进步和研究。
在国外在钻井液制作过程都有严格的制度要求和操作流程,泥浆工程师在操作过程中必须照章办事,不能胡乱操作,这样才能严格按照制作工艺进行。此外,国外更早经历了工业革命,也更早体会到了以破坏生态环境为代价的经济发展的恶果,因此,他们对环保、技术创新等方面的意识更加先进和强烈,对经济结构调整和产业升级的必要性认识更加清楚。因此,国外钻井液技术的研究创新性十足,研究出的钻井液更加先进。举例来讲,国外对适用深井、抗高温、耐盐侵蚀等方面的钻井液倾注了很多的精力,这一研究已经初见成果,并且初步实践效果良好。另外,上文提到的环保问题,国外在对钻井液研发的过程中就已经十分关注了,从源头开始到技术和生产的每个步骤都要求采用环保的材料和生产工艺,并且对此制定了严格的制度和措施,必须强制遵守。
国内钻井技术,与国外钻井技术相比还存在很大差距。国内的规章制度及操作流程的制定很多情况下都会流于形式,泥浆工程师们并没有严格遵守,更多的是根据经验进行自主处理。此外,我国在对钻井液技术的创新上还停留在纸上谈兵的阶段,在意识倡导之初,但是认识不足,并没有付诸创新实践。通过调查显示,国内在钻井液技术创新方面的内容还是没有,更没有高端的技术。仅有的基础技术只能满足基础的需求,这点是我国钻井液技术方面面临的问题。另外,我国对环保事业的重视也仅是从近几年才开始,更多的是认识上的宣贯,并没有付诸实践。我国对钻井液技术的研究很多都缺乏实用性,并没有切实根据井下的环境进行对应性的设计和开发,生产出的产品都价值不高。
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1.3石油钻井中钻井液的分类
随着我国技术水平的改革和进步,石油钻井液的方法越来越多,目前我国的石油钻井液的主要以品相作为分类要求,通常的分类有三种:液相钻井液:这类钻井液主要是分为油质类和清水类钻井液,具有降温、清洗的实际用途,是石油钻井中较为常见的类型。活性固相钻井液:这类钻井液主要包括了钻井过程中进入的造浆粘土、加人的商业膨润土或者是油基钻井液中加人的有机膨润土,其主要是在碎裂性地质钻井中广泛采用。惰性固相钻井液:这种类型钻井液主要含有钻屑与加重材料等添加剂,适于特殊地质钻井。
2钻井液技术的相关工艺
2.1钻井液工艺技术
①固控设备。在钻井液工艺技术之中,影响关联性极大的是振动筛及固控系统配置的优化,旋流装置和现场作业专用系统的优化也较好地提高了钻屑的清除效率,提升了劣质固相的一次清除率,降低了成本;②井壁涂覆工艺。它是利用树脂的光固化反应原理,在井壁之中形成井筒衬,成为依附于井壁的贴膜,较好地起到稳定井壁、储层保护与堵漏的效果;③极端工艺。这是对于现场施工作业中的极端情况而形成的特殊作业工艺。如:超高压地层钻进中采用的超高密度钻井液;异常高温地层采用的超高层钻井液等。在上述钻井液工艺技术之中,都涉及井眼稳定的应力平衡问题,并主要采用提升钻井液的化学抑制能力、微裂缝封堵能力;调整合理的钻井液密度等方式,较好地保持井壁的稳定性。并且,在最新的研究之中,也在探索大地应力场与井壁的稳定性关系问题,注重设计大位移井井眼轨迹,并实现超深井安全钻进的探索。
2.2钻井液材料
①抗伤害的化学助剂。这是针对钻井现场施工的难点,而开发的一种具有抗伤害能力的化学助剂,可以在各种不同的Cl-含量的环境之下应用,较好地调整钻井液的性能;②极端情况下的化学助剂。这是应用于极端情况下的钻井液材料,如:220℃之上的超高温地层中的化学助剂,就可以较好地提升钻井液的化学抑制能力,改善黏土颗粒的水化膜状态,使固相粒子达到均匀状态;③化学抑制剂。最为典型的是胺基聚醚类抑制剂,它相较于常规的化学抑制剂而言,具有更为有效的去水化能力,可以普及应用于易于破碎的页岩地层的钻进作业之中,极大地提升钻井液技术的化学抑制能力;④纳米技术。这种技术具有自我净化能力和自我修复能力,应用于钻井液技术领域之中,使钻井液技术衍生出一些新的功能,成为了一种智能化的工作流体,然而纳米技术在钻井液中的应用尚未完成成熟,还处于有限应用的阶段。
3钻井液选用原则
钻井液直接关系到钻井的效率,被誉为钻井的“血液”。钻井作业中,有着严格的选用原则,主要包括但是不限于以下几点:首先,必须充分考虑钻井循环的要求。比如,润滑性要足够好,摩擦小,固体颗粒物少,钻井过程的磨损尽可能少,动切力足够高,携砂能力较好,泵压控制在一定水平等等。第二,要确保井眼的稳定。钻井液的密度要稳定,钻井液的压力柱与钻穿的地层的压力要维持平衡,油气层钻井时,油气的压力要求密度适当的钻井液来提供平衡的钻井液压力柱。钻井液要在一定程度上克服不稳定的地层,比如火山岩遇水垮塌、泥岩吸水膨胀进而井眼收缩,载入岩盐遇水形成溶洞等等不同情况,要选用不同性能的钻井液。第三,要求钻井液保护油气层。油气层被钻开后,会与钻井液产生接触,因此,要选用失水小、泥饼薄、固相含量低、滤液水化作用低的钻井液,这样可以有效防止钻井液对油气层造成损害。第四,要求保护生态环境。近些年来,人们对环保钻井液的呼声越来越高,钻井液中富含原油、柴油以及各种成分复杂的化学处理剂,因此,必须选用无毒无害的钻井液,防止对地层土壤以及生态环境造成恶劣影响,同时,废气钻井液的回收、无毒化处理也是研究的重中之重。泥浆化学品的入境、生产和运输也是需要下大力气关注重要问题。
结束语
虽然,我国的钻井液技术还有很大差距,但是这也证明了我们有很大的进步空间,我们应该对时代需求和应用需求有清醒的认识,努力创新,重视环保,不断推动钻井液技术的进步,为石油业的发展做出贡献。
参考文献:
[1]范宇,钟成旭,牟乃渠,金鑫,吴鹏程.一种生物合成基钻井液在长宁气田的应用[J/OL].西南石油大学学报(自然科学版):1-7.
论文作者:张宁
论文发表刊物:《基层建设》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/15
标签:钻井液论文; 技术论文; 泥浆论文; 井壁论文; 地层论文; 作业论文; 石油论文; 《基层建设》2019年第23期论文;