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正確了解甲酸鉀鉆井液的性能 快速打出優(yōu)質(zhì)井
發(fā)表時(shí)間:2019-06-16 22:06:41發(fā)表人:川東化工瀏覽次數(shù):
  鉆井液的性能為了正確使用鉆井液,對(duì)甲酸鉀鉆井液的了解首先需要對(duì)基本性能有正確的認(rèn)識(shí)。一般用密度、粘度、切力、失水量、泥餅、pH值、穩(wěn)定性、膠體率、含鹽量和含砂量等項(xiàng)指標(biāo)來表示鉆井液性能的好壞,這些指標(biāo)直接影響鉆井質(zhì)量和鉆井速度。為了快速打出優(yōu)質(zhì)井,必須針對(duì)不同的鉆井情況和要求調(diào)整好鉆井液的性能指標(biāo)。
  
  對(duì)于一般井,著重要求提高鉆速、安全鉆井;對(duì)于深井,還要能夠做到充分暴露油氣層;對(duì)于生產(chǎn)井,還要做到保護(hù)油氣層,提高產(chǎn)量。這些要求都需要通過制定合理的鉆井液性能指標(biāo)來實(shí)現(xiàn)。
  
  1.密度鉆井液密度是指鉆井液單位體積的質(zhì)量,一般用符號(hào)ρ表示,習(xí)慣上單位用g/cm3。鉆井液柱對(duì)井壁和井底產(chǎn)生的壓力可以平衡地層壓力、防止井噴、穩(wěn)定和保護(hù)井壁,同時(shí)可防止高壓油、氣、水侵入鉆井液破壞其性能,使井下情況復(fù)雜化。調(diào)節(jié)鉆井液密度可以控制液柱產(chǎn)生的壓力。鉆井液密度過大會(huì)增大動(dòng)力消耗,降低鉆速,憋漏地層,傷害甚至壓死油氣層,因而鉆井液密度不能過高。在可比條件下,密度下降0.1~0.2g/cm3,鉆速可提高10%以上。因此,國外目前盡量采用低密度鉆井液鉆井。
  
  2.粘度、觸變性和切力1)粘度鉆井液粘度是流動(dòng)時(shí)鉆井液中固體顆粒間、固體顆粒與液體之間以及液體分子之間的內(nèi)摩擦的反映。由于測量方法不同,有不同的粘度值。目前最常用的是塑性粘度。
  
  塑性粘度是指在層流流動(dòng)狀況下,鉆井液中固相顆粒間、固體與液體分子間的內(nèi)摩擦以及液體本身受剪切所產(chǎn)生的流動(dòng)阻力的總和。用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測定,單位用mPa·s表示。
  
  影響塑性粘度的主要因素是鉆井液中所含固體顆粒的數(shù)量、大小以及粘土礦物的類型。固體顆粒多、粒度細(xì),比表面增加,內(nèi)摩擦增大,塑性粘度必然增加。降低塑牲粘度最有效的辦法是用水稀釋或通過機(jī)械降砂的辦法降低固相含量。
  
  鉆井液的粘度要適當(dāng)。粘度太低,不利于攜帶巖屑;粘度太高則會(huì)帶來許多問題,如:(1)使流動(dòng)阻力增大、泵壓上升、排量下降,井底清洗效果變差,以致于嚴(yán)重影響鉆速。(2)造成清砂和降氣工作困難。(3)易引起泥包鉆頭,造成“拔活塞”或卡鉆。(4)下鉆后開泵困難,循環(huán)壓力高,易憋漏地層。因此,必須根據(jù)鉆井速度、動(dòng)力設(shè)備和所鉆地層的實(shí)際情況選擇合適的粘度。
  
  2)觸變性和切力鉆井液的觸變性是指鉆井液攪拌后變稀、靜置后變稠的這種特性。鉆井液在停止攪拌后,由于粘土顆粒形狀不規(guī)則、性質(zhì)不均勻,粘土顆粒間能形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),慢慢失去流動(dòng)性,并且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度隨靜止時(shí)間的延長而增加。用力攪拌可以破壞網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),使鉆井液重新恢復(fù)其流動(dòng)性。這就是觸變性的一般機(jī)理。這種情況在鉆井中經(jīng)常出現(xiàn),如鉆進(jìn)時(shí)鉆井液不斷循環(huán),粘度較低;而起、下鉆時(shí)鉆井液停止循環(huán),粘度就增大。
  
  鉆井液的觸變性可用靜切力來表示。靜切力是指破壞每平方厘米鉆井液的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)所需的最小力,單位為mg/cm2。鉆井液靜切力的大小可用切力計(jì)進(jìn)行測定。
  
  由于鉆井液具有觸變性,則靜止時(shí)間不同,靜切力也不同。一般測兩種靜止時(shí)間的切力:靜止1min后所測切力值為初切;靜止10min后所測切力值為終切。1min與10min切力值的差異是由觸變性所決定的,故其差值能描述鉆井液觸變性的大小。
  
  鉆井液流動(dòng)時(shí),部分網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被破壞,同時(shí)另一部分的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)又在恢復(fù),最終形成一種動(dòng)態(tài)平衡。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的存在使鉆井液具有一定的膠凝強(qiáng)度。度量動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)下網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大小的量稱作動(dòng)切力。動(dòng)切力是鉆井液在層流狀態(tài)時(shí)一項(xiàng)非常重要的性能參數(shù),它對(duì)流動(dòng)阻力及運(yùn)輸巖屑的能力影響最大。動(dòng)切力受粘土粒子表面性質(zhì)、固相濃度和固相表面帶電性質(zhì)等因素的影響。常用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測定,單位為g/cm2。
  
  3.失水量與泥餅在鉆井過程中鉆井液的失水可分為靜失水和動(dòng)失水。一般動(dòng)失水是指鉆井液流動(dòng)循環(huán)過程中的失水。循環(huán)中泥餅有一個(gè)形成過程,從建立、增厚直到平衡,在這個(gè)階段的失水都屬于動(dòng)失水。靜失水是指靜止?fàn)顟B(tài)的失水量,地面測量的失水就是靜失水。起鉆時(shí)鉆井液停止循環(huán),泥餅隨著失水量的增加有所增厚,隨著泥餅增厚失水量又有所減少,這個(gè)階段屬于靜失水。鉆井過程實(shí)際上是靜失水與動(dòng)失水交替變化的過程。
  

  綜上所述,甲酸鉀鉆井液的作用及成分鉆井液在鉆井工程中的主要功用是:(1)清洗井底,攜帶巖屑;(2)冷卻和潤滑鉆頭、鉆柱;(3)形成泥餅,保護(hù)井壁;(4)控制與平衡地層壓力;(5)懸浮巖屑和加重劑;(6)提供所鉆地層的有關(guān)資料;(7)將水功率傳給鉆頭;(8)防止鉆具腐蝕。因?yàn)榧姿徕涖@井液中離子濃度高,自由水較小,水的活度低。甲酸鉀屬于強(qiáng)堿弱酸鹽,水溶液顯弱堿性,隨甲酸鉀濃度增加,堿性增強(qiáng),飽合溶液pH值為10.6,能進(jìn)一步穩(wěn)定鉆井液穩(wěn)定性,從而穩(wěn)定鉆井液自身的防塌能力。

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