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1、钻井液与固控系统讲座 （一）,钻井液与固控系统讲座（一）,内 容 第一节、钻井液的组成及常用术语 第二节、钻井液中的固相对钻速的影响 第三节、钻井液中的固相对泥饼的影响 第四节、固控系统构成,第一节、钻井液的组成及常用术语,一、钻井液的定义、功能及组成 1、 钻井液： 是钻井过程中使用的循环流体，俗称“泥浆”。 是液体、固体和化学处理剂的混合物。,2、钻井液的主要功能： 清洗井底，携带岩屑； 冷却和润滑钻头及钻柱； 形成泥饼，保护井壁； 控制与平衡地层压力； 悬浮钻屑和加重剂； 地面沉砂，清除钻屑，提供地层资料； 保护油气储集层防止伤害； 作动力液，传递水功率等。,第一节、钻井液的组成及常用术
2、语,3、钻井液的主要成分有： 水淡水、盐水、咸水和饱和盐水等； 膨润土钠膨润土、钙膨润土、有机土或抗盐土等； 化学处理剂无机类、有机类、表面活性剂类、高分子聚合物类等； 轻质油或原油等； 加重剂重晶石、赤铁矿等； 气空气或天然气。,第一节、钻井液的组成及常用术语,二、与钻井液固控有关的术语和定义1、固相总量：指钻井液中不溶固体的总量，通常以体积百分比表示。2、钻屑：是污染钻井液的主要固相，在钻井全过程中将影响钻井液的物理性能，使钻井液的密度、粘度、动切力、失水、泥饼、研磨性、粘滞性和流动阻力增加。在钻井过程中，钻屑还会损害油气层、降低钻速、增大转盘扭矩、起下钻遇阻、造成粘附卡钻、引起井漏、井喷
3、等井下复杂情况。同时，钻井液中的钻屑会对循环系统造成严重磨损。固控就是对钻屑的控制。,第一节、钻井液的组成及常用术语,1、钻井液固相含量对钻速的影响钻井液中固相含量升高，将使钻井速度下降,第二节、钻井液中的固相对钻速的影响,钻井液中固相含量的增高，会使钻井液密度升高，从而使井底压差增加，增大了液柱对井底岩屑的压持效应。 固相含量升高，使钻井液的流变性能变坏，粘度、切力升高，使井底清洗效率降低。 这两个因素对钻井速度的影响总是互相交织在一起的。,第二节、钻井液中的固相对钻速的影响,室内模拟钻进试验也得出了相同结果。从图121可以看出，在液柱压力完全相同的情况下，用固相含量为3的钻井液，机械钻速为
4、3.3 mh；而用固相含量为12的钻井液钻进，机械钻速仅为1.1mh，为前者的13。,第二节、钻井液中的固相对钻速的影响,第二节、钻井液中的固相对钻速的影响,2、固相颗粒粒度对钻速的影响,第二节、钻井液中的固相对钻速影响,可以看出：小于1m的胶体比大于1m的固体颗粒对钻速的影响大得多。这就表明，固体对钻速的影响与它们对塑性粘度的影响有关，而不仅仅与固体总含量有关，只有当亚微米（小于1m）粒子数尽可能低时，即塑性粘度始终保持在低水平时，对提高钻速才是最理想的。这也是固控设备中要采用离心机的主要原因之一 。,第二节、钻井液中的固相对钻速影响,第二节、钻井液中的固相对钻速影响,3、固相颗粒的反应活性
5、对钻速的影响固体颗粒的活性大小直接与体系的分散性有关。在相同固相含量下，不分散钻井液比分散钻井液有更高的钻速，如图122所示。,第二节、钻井液中的固相对钻速影响,钻井液的功用之一是在井壁上形成薄而韧、渗透性小的泥饼。钻井液中的固相含量增加，泥饼厚度也增加。泥饼厚度的公式为：,第三节、钻井液中的固相对泥饼的影响,该式表明： 固相含量的降低可使泥饼厚度减小。 在给定滤失量下，要产生较薄的泥饼，则泥饼与钻井液中的固相之比应高些。 对一定的滤失量来说，钻井液中固相百分数越高，愈会产生厚而软的泥饼，给钻井带来若干问题。,第三节、钻井液中的固相对泥饼的影响,第三节、钻井液中的固相对泥饼的影响,第三节、钻井
6、液中的固相对泥饼的影响,提示： 压差卡钻是个很普遍的问题，降低压差、减少钻杆与井壁的接触面积，可以减轻这个问题，消除压差通常是不可能的，而形成薄而韧的泥饼，可降低钻杆接触面，从而减小粘卡力，减少卡钻的几率。因此，泥饼应尽可能地薄，也就是说，固相含量应尽可能的低。,第三节、钻井液中的固相对泥饼的影响,1、固相控制概念所谓钻井液固相控制(通常简称固控)工艺就是对钻井液中的固体颗粒进行控制的原理和技术方法。通过固控技术以清除钻井液中的有害固相，保留有用固相，满足钻井工艺对钻井液性能的要求。固相控制的方法通常有四种，即稀释、替换、机械清除和沉淀。大多数情况下以机械清除最有效、最经济。,第四节 固控系统
7、构成,2、粒度的分类API泥浆材料标准化委员会曾将固相颗粒尺才范围划分如下：颗粒分类术语 颗粒尺寸 (m)胶体(粒) 2超细 2 44细 44 74中偏细 74 250中偏粗 250 2000粗 2000 10000,第四节 固控系统构成,3、各种固控设备分离范围,第四节 固控系统构成,第四节 固制系统构成,4、常规系统流程,5、二级离心系统流程,第四节 固控系统构成,提示： 钻井液中固相颗粒的大小与所钻地层的性质、钻头类型、工艺措施、泥浆体系(分散与不分散)等的不同有较大区别。因此，在使用设备之前必须对钻井液中的固相进行粒度分析。也就是说，固控设备的使用是有针对性、地区性的。 振动筛对固控是极为重要的，细筛经济效果特佳。如果能够在振动筛上使用150目筛网即可省去除砂清洁器。在泥浆排量较小时，应及时提高振动筛的目数，而不应停用部分振动筛。 除砂器与除泥器处理颗粒范围不同，不能相互替代。 在快速钻进时，除砂器、除泥器应连续开动。 离心机可以除掉较细的胶体颗粒，使粘度降低，从而有效的控制粘度。,第四节 固控系统构成,
