钻井液与固控系统

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1、钻井液与固控系统化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究1 石油钻井机械与装备为油气钻井工程服务； 钻井工程为油气勘探开发服务； 钻井液技术为钻井工程服务 为满足油气钻井工程技术不断提高的要求, 石油钻井机械与装备得到不断发展； 石油钻井机械与装备的发展保证和促进了钻井工程技术发展；化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究2钻井工程为油气勘探开发服务钻井工程为油气勘探开发服务, ,对所设计的探井或开发生产井对所设计的探井或开发生产井: : 打得成打得成( (消除、减少井下复杂与事故消除、减少井下复杂与事故, ,保证

2、钻井本身安全及保证钻井本身安全及公共安全，保证把井到到设计井深与层位公共安全，保证把井到到设计井深与层位) ) 打得快打得快( (提高机械钻速；消除、减少井下复杂与事故提高机械钻速；消除、减少井下复杂与事故) ) 打得好打得好( (井身质量好；井眼轨迹合符要求；保护油气层井身质量好；井眼轨迹合符要求；保护油气层) ) 打得省打得省( (成本合理成本合理) ) 核心：核心：减少井下复杂与事故减少井下复杂与事故; ;提高机械钻速提高机械钻速, ,这是一个系这是一个系统工程，而钻井液技术是其关健之一统工程，而钻井液技术是其关健之一化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率

3、的基础研究3一一. .钻井液与固相控制钻井液与固相控制. .钻井液及其功能钻井液及其功能 满满足足钻钻井井工工程程需需要要，解解决决钻钻井井中中的的难难题题，帮帮助助钻钻井新技术实现井新技术实现,在钻井中循环应用的流体。在钻井中循环应用的流体。1.满足钻井工程的基本需要：满足钻井工程的基本需要：建立循环：清洗井底、带出钻屑，悬浮钻屑建立循环：清洗井底、带出钻屑，悬浮钻屑对付地层流体（油、气、水）对付地层流体（油、气、水）冷却钻头冷却钻头化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究42.防防止止和和解解决决钻钻井井过过程程（包包括括使使用用泥泥浆浆本本身身）所

4、所产产生生的的困困难难和和复复杂杂问问题题:井井漏漏、井井壁壁不不稳稳定定(缩缩径径、井井塌塌、井井壁壁掉掉块块)，伤害油层伤害油层,压差卡钻压差卡钻;井筒压力控制井筒压力控制。3.保证钻井技术的进步和促进钻井技术的发展保证钻井技术的进步和促进钻井技术的发展 传传递递动动力力、能能量量，参参与与破破岩岩：高高压压喷喷散散钻钻井井水水力力破破岩岩，井井下下动动力力钻钻具具; ;信信号号传传输输（MWD,LWDMWD,LWD），解解决决大大位位井井、分分支支井井、特殊井的摩阻问题特殊井的摩阻问题 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究5.钻井液(泥浆)性能

5、1.钻井液密度所钻井眼内压力控制：即泥浆柱压力P泥（由泥浆静密度+循环当量密度决定）、地层流体压力P地，井壁地层坍塌压力P塌，地层破裂压力P破（有时表现为为承压能力或漏失压力），之间保持一个合理的关系，是保证优质、快速、安全（减少井下复杂与事故）钻井的基础和关键。钻井过程中不可避免产生的井下复杂情况，在本质上与它紧密相关，它与井下漏、喷、塌、卡直接相关，与钻速密切相关，与泥浆流变性、造壁性、抑制性等主要性能密切相关。因此合理的泥浆密度是现代钻井技术的首要问题，也是至今国内外都没有完全解决，又急待解决的重大技术难题。化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究

6、6钻井液密度：一般1.002.50（已过关）低压欠平衡钻井：01.00（基本过关）超高压（国内）钻井：2.503.00（难点） 这是泥浆工艺技术之一，主要困难是受泥浆流变性及加重剂密度所限制。化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究7 2.钻井液流变性为起到携带钻屑，悬浮钻屑，悬浮重晶石，有效传递动压和水马力，（减少沿程压降）的作用,及减小或消除其副面作用，钻井液必须要有合符要求的流变性： 适合于泥浆的流变性：常用的（本构方程） 宾汉流型： 幂律流型： 卡森流型：不同泥浆适用于不同的本构关系，而幂律最常用，宾汉次之。化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研

7、究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究8泥浆必须的流变性及表征参数 表观粘度：漏斗粘度： 流变参数：塑性粘度、动切应力、流型指数、稠度系数、极限粘度 静切应力：（悬浮能力） 触变性 剪切稀释性： 它必然是非牛顿流体和结构性流体流变性与温度，压力和泥浆矿化度（含盐）有密切关系，必须专题研究。化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究93.钻井液的造壁性失水造壁性的概念(失水、泥饼) 当钻井液与井壁岩石接触时，在压差作用下钻井液将进入井壁地层，岩石孔隙、裂缝尺寸大于泥浆中各种粒子，则泥浆进入地层（漏失）；若岩石孔隙裂缝尺寸小于泥浆中大部分固相粒子，则泥浆向

8、地层发生滤失。在滤失过程中泥浆固相在地层井壁表面发生过滤，其固相粒子沉积其上形成滤饼（泥饼），过滤过去的液相称为失水（滤失量）。这个滤失过程是一客观存在，它对井壁稳定，油层保护、防止压差卡钻有直接关系，必须严加控制（低失水，好泥饼），因此就产生了泥浆的“失水造壁性”这个特殊的重要性能。化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究104、抑制性、抑制性这这是是关关系系到到井井壁壁稳稳定定，油油层层损损害害与与保保护护，泥泥浆浆自自身身性能及其稳定的重要性质；性能及其稳定的重要性质；抑抑制制性性是是指指泥泥浆浆本本身身对对粘粘土土水水化化、膨膨胀胀、分分散散作作

9、用用的抑制性。的抑制性。如如何何尽尽可可能能提提高高抑抑制制性性一一直直是是泥泥浆浆技技术术的的重重点点和和难难点，至今并未完全达到所希望的水平。点，至今并未完全达到所希望的水平。 使用油基泥浆的初衷也是基于这一考虑。使用油基泥浆的初衷也是基于这一考虑。化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究115.封堵性封堵性(封堵能力封堵能力): 这是关系到井壁稳定，油层损害与保护，提高地层承压能力这是关系到井壁稳定，油层损害与保护，提高地层承压能力的重要性质；的重要性质； 封堵性能是指泥浆封堵性能是指泥浆(通过其某些组分通过其某些组分)借助物理、化学借助物理、化学

10、等作等作用对井壁地层的微裂缝用对井壁地层的微裂缝,孔隙喉道进行填充、封堵的能力。孔隙喉道进行填充、封堵的能力。 如如何何尽尽可可能能提提高高泥泥浆浆封封堵堵能能力力目目前前是是泥泥浆浆技技术术发发展展的的重重点点和和难点，至今并未完全达到所希望的水平。难点，至今并未完全达到所希望的水平。化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究126.润滑性：润滑性： 泥并润滑性、极压润滑性泥并润滑性、极压润滑性，深井、高密度泥浆；水平井、，深井、高密度泥浆；水平井、大位移井、分支井必须要的特性大位移井、分支井必须要的特性7、其它：、其它： PH、含砂量、含砂量 随钻井技

11、术的发展而不断变化随钻井技术的发展而不断变化化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究13. .钻井液类型钻井液类型它它分分为为水水基基、油油基基、气气基基几几大大类类，我我国国现现在在以以水水基基钻钻井液为主。井液为主。 水水基基钻钻井井液液: :是是以以粘粘土土为为分分散散相相在在水水中中稳稳定定的的多多级级分分散散体系。属于胶体体系。属于胶体, ,悬浮体混合分散体系（悬浮体混合分散体系（0.0510.051）。）。 基本组成：水基本组成：水+ +粘土粘土+ +各种处理剂各种处理剂+ +专用材料专用材料 油油基基钻钻井井液液：它它是是以以有有机机土土或

12、或其其它它油油分分散散固固体体为为分分散散相相在在油油中中的的稳稳定定的的多多级级分分散散体体系系。属属于于油油的的胶胶体体悬悬浮浮体体混混合分散体系；合分散体系； 基基本本组组成成：油油（代代用用品品)+)+有有机机土土（油油分分散散固固相相）+ +处处理剂理剂+ +专用材料（加重专用材料（加重） 气气基基钻钻井井液液：以以气气体体（空空气气、氮氮气气、天天然然气气）为为基基础础，雾、（泡沫）雾、（泡沫）化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究14. .水基泥浆发展过程水基泥浆发展过程1.自然泥浆体系自然泥浆体系 水在钻井中地层自然造浆水在钻井中地层自

13、然造浆2细细分分散散泥泥浆浆体体系系：以以分分散散剂剂保保证证配配浆浆般般土土高高度度分分散散来来实实现现泥泥浆浆体体系的建立和功能的实现系的建立和功能的实现3.粗粗分分散散泥泥浆浆体体系系：以以分分散散剂剂+无无机机聚聚凝凝剂剂，以以保保证证般般土土的的适适度度分分散（按要求），来实现泥浆体系的建立和功能的实现散（按要求），来实现泥浆体系的建立和功能的实现4.聚聚合合物物不不分分散散泥泥浆浆体体系系：以以有有机机高高分分子子处处理理剂剂为为主主，控控制制造造浆浆般般土土的的分分散散度度，利利用用聚聚合合物物的的聚聚凝凝,包包被被作作用用，抑抑制制地地层层粘粘土土造造浆浆，以保持低固相来建立的

14、泥浆体系以保持低固相来建立的泥浆体系5.无无粘粘土土相相泥泥浆浆体体系系：利利用用特特种种聚聚合合物物代代替替般般土土来来建建立立泥泥浆浆体体系系和和实现功能（还未实现）实现功能（还未实现）化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究15. .固相控制技术固相控制技术 钻井的理论和实践表明，必须把在钻井过程中钻井的理论和实践表明，必须把在钻井过程中( (必然必然) )混入泥浆混入泥浆的各类地层固相的各类地层固相( (包括地层钻屑、井壁坍塌物包括地层钻屑、井壁坍塌物) ) 及时、有效的从泥浆中及时、有效的从泥浆中清除出去，才能维护泥浆性能和保证钻井工程安全、顺

15、利、快速的进行清除出去，才能维护泥浆性能和保证钻井工程安全、顺利、快速的进行, ,保证钻井目标的实现。保证钻井目标的实现。 固相控制固相控制( (简称为固控，现场上也习惯称其为泥浆净化简称为固控，现场上也习惯称其为泥浆净化) )。 固相控制装置固相控制装置 固相控制固相控制( (装置装置) )系统系统 固相控制技术技术固相控制技术技术化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究16二、泥浆中固相对泥浆性能与功能的影响二、泥浆中固相对泥浆性能与功能的影响 (为什么要固控为什么要固控,以水基泥浆为例以水基泥浆为例) .钻井液中必须含有的固相钻井液中必须含有的固相

16、 (必须保留在泥浆中有用固相必须保留在泥浆中有用固相) 钻钻井井液液中中固固相相以以颗颗粒粒存存在在,颗颗粒粒的的大大小小不不等等，大大小小固固相相颗颗粒粒的的含含量量也也不不等等。固固相相颗颗粒粒的的大大小小称称为为粒粒度度(即即粗粗细细程程度度)。各各种种大大小小固固相相颗颗粒粒占占固固相相总总量量的的百百分分数数比比称称为为级级配配(级级数数分分配配)。 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究171.造浆搬土造浆搬土 目目前前钻钻井井液液必必须须使使用用搬搬土土，而而且且搬搬土土必必须须高高度度分分散散（粒粒径径1-2m)，成成为为一一种种搬搬土

17、土在在水水中中高高度度分分散散的的多多级级分分散散胶胶体体-悬悬浮浮体体，此此分分散散体体系系的的稳稳定定性性及及内内部部结结构构状状态态是是体体系系的的宏宏观观性性能能的的内内在在依依据据，必必须须靠靠各各种种化化学学处处理理剂剂（分分散散度度稳稳定定剂剂、分分散散剂剂、护护胶胶剂剂）来来实实现现,分分散散稳稳定定剂剂的的种种类类及及其其作用机理不同，即决定了泥浆不同的类型。作用机理不同，即决定了泥浆不同的类型。2.泥浆泥浆加重材料加重材料 重晶石粉重晶石粉(200目目) 碳酸钙粉碳酸钙粉(200目目) 铁矿粉铁矿粉(200目目)化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石

18、油采收率的基础研究18、无用、无用(有害有害)固相固相 泥泥浆浆在在使使用用中中必必然然有有大大量量地地层层钻钻屑屑和和井井壁壁坍坍塌塌物物混混入入，且且必必然然被被分分散散磨磨细细，成成为为粒粒径径大大小小不不等等的的微微粒粒，其其中中石石灰灰炭、花岗岩等可能达到几百微粒炭、花岗岩等可能达到几百微粒(100-200目目); 而而泥泥页页岩岩中中粘粘土土混混入入，混混入入泥泥浆浆的的大大量量粘粘土土，也也因因水水化化作作用用和和泥泥浆浆中中胶胶体体稳稳定定剂剂的的作作用用而而高高度度的的分分散散，使使体体系系成成为为胶胶体体半半胶胶体体悬悬浮浮体体的的多多级级分分散散体体系系(达达到到微微米米

19、级级)。这这种种作作用用叫叫地地层层或或岩岩屑屑造造浆浆，它它使使泥泥浆浆中中粘粘土土含含量量不不断断升升高高，从从而而泥泥浆浆性性能能及及其其功功能能发发挥挥带带来来十十分分不不利利的的影影响，响，成为泥浆技术必须解决的重大问题。成为泥浆技术必须解决的重大问题。化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究19、无用、无用(有害有害)固相对泥浆性能与功能的不利影响固相对泥浆性能与功能的不利影响1.增加泥浆粘度增加泥浆粘度 石灰炭、花岗岩等固相的侵入对石灰炭、花岗岩等固相的侵入对泥浆粘度增加的增加影响不大泥浆粘度增加的增加影响不大; 而而泥泥页页岩岩中中混混入

20、入粘粘土土，因因水水化化作作用用产产生生地地层层或或岩岩屑屑造造浆浆，它它使使泥泥浆浆中中粘粘土土含含量量不不断断升升高高，可可能能造造成成井井浆浆的的粘粘度度大大幅幅度度上上升升,甚甚致致丧丧失失流流动动性性、无无法法维维持持正正常常钻钻进进,引引发发事事故故并并大大大大增增加加泥泥浆浆维维护护成成本本。这这在在深深井井(5000M)、高高温温(180)、重重泥泥浆浆(密密度度2.00)的的情情况况下下引引起起的的粘粘度度上上升升,至至今今仍仍是是未未解解决决的的重重大大技技术术难难题题。固固相相(粘粘土土)含含量量越越大大,其其分分散散度度越高越高(颗粒越细颗粒越细)对对泥浆粘度增加泥浆粘

21、度增加越大。越大。化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究202.泥饼质量变差、增厚，将导致井下复杂情况泥饼质量变差、增厚，将导致井下复杂情况。 钻井液的功能之一是在井壁周围形成泥饼。若钻井液中钻井液的功能之一是在井壁周围形成泥饼。若钻井液中的岩屑增多将导致泥饼变厚，而这种泥饼质地松软的岩屑增多将导致泥饼变厚，而这种泥饼质地松软(特别是分特别是分散的岩屑在泥饼中容易形成厚而松的假泥饼散的岩屑在泥饼中容易形成厚而松的假泥饼): 在厚泥饼使井径变小后，必然增加钻柱运动阻力，摩在厚泥饼使井径变小后，必然增加钻柱运动阻力，摩擦系数增大，致使钻柱扭矩增大；擦系数增

22、大，致使钻柱扭矩增大；打定向井、水平井、大位打定向井、水平井、大位移井时问题更为突出移井时问题更为突出,甚至钻井无法进行。甚至钻井无法进行。 起下钻时挂卡情况加剧，特别有假泥饼时情况更坏，起下钻时挂卡情况加剧，特别有假泥饼时情况更坏，其结果导致动力消耗增大、钻柱寿命缩短、钻具事故增多。其结果导致动力消耗增大、钻柱寿命缩短、钻具事故增多。化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究21容易引起压差卡钻。容易引起压差卡钻。 若在渗透性地层这种泥饼会更厚若在渗透性地层这种泥饼会更厚,一但钻具不居中一但钻具不居中,则陷入泥饼中则陷入泥饼中,泥泥饼越厚陷入面积越大饼越

23、厚陷入面积越大,此时钻柱就会受井内钻井液液柱压力与地层压力之此时钻柱就会受井内钻井液液柱压力与地层压力之间的压差作用而被紧紧地压在井壁上间的压差作用而被紧紧地压在井壁上,而无法拔出而无法拔出(压差卡钻压差卡钻)。这在深井、这在深井、高温、重泥浆情况下至今仍是未很好解决的重大技术难题。高温、重泥浆情况下至今仍是未很好解决的重大技术难题。打斜井或定打斜井或定向井时问题更为突出。向井时问题更为突出。泥饼厚度对钻柱粘附面积的影响泥饼厚度对钻柱粘附面积的影响化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究22 3.降低机械钻速，降低机械钻速，如图所示: 固相含量每降低l%

24、，每只钻头的进尺数即可提高710%； 固相含量在10%范围内时，钻头的消耗数几乎随固相含量的增加呈线性增加;表明钻头消耗量随钻井液固相含增加而剧增，即钻头寿命缩短。 钻一口井所需时间(即钻进时间)也随固相含量的增加而增加。 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究23研究发现研究发现:所有固相颗粒都影响机械钻速所有固相颗粒都影响机械钻速而粘土影响最大而粘土影响最大,以以810%(质量比质量比)为一转折为一转折;固相含量相同时固相含量相同时,小于小于1微米的微米的颗粒比大于颗粒比大于1微米的颗粒机械微米的颗粒机械钻速降低钻速降低12倍倍机械钻速与钻井液固相

25、含量的关系机械钻速与钻井液固相含量的关系化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究24 钻井液粘度对机械钻速有重要的影响，当钻井液的粘度增大至超过钻井液粘度对机械钻速有重要的影响，当钻井液的粘度增大至超过O.04ps时，对机械钻速的影响不明显，但此时机械钻速很低；当粘度小时，对机械钻速的影响不明显，但此时机械钻速很低；当粘度小于于0.022ps时影响最大，使机械钻速变化很大。而粘度又是固相含量及分时影响最大，使机械钻速变化很大。而粘度又是固相含量及分散度的函数。散度的函数。机械钻速与钻井液粘度的关系机械钻速与钻井液粘度的关系化学驱和微生物驱提高石油采收率的

26、基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究25 为提高机械钻速发展了高压喷射钻井为提高机械钻速发展了高压喷射钻井: 大机泵大机泵(高泵压高泵压18MPa35MPa); 新型钻头新型钻头; 低低固固相相(4%V)不不分分散散(地地层层粘粘土土不不分分散散)泥泥浆浆(严严格格固固控控) 4.缩短机械设备及井下钻具的寿命缩短机械设备及井下钻具的寿命 根根据据钻钻井井泵泵易易损损件件的的摩摩擦擦磨磨损损试试验验表表明明，钻钻井井液液中中的的含含砂砂量量由由0.3%增增加加到到0.6%，活活塞塞使使用用寿寿命命即即由由400小小时时降降到到70小小时。时。化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化

27、学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究26 5.堵塞油堵塞油(气气)层通道层通道 打开油气层时,在压力差作用下，钻井液中小于油(气)层孔隙的固相颗粒随滤液进入油(气)层，直到被孔径更小的孔隙堵住为止。这样必然使油(气)层的渗透率下降。当进行采油(气)时，仅借助于原油(气)进入井口的反向流动力是很难解除这种堵塞状态的，从而造成油(气)层的永久性损害。 研究表明：有害固相对中低渗率油(气)层的损害尤为明显，小于油(气)层孔隙的固相颗粒含量越高,分散度越高对油(气)层的损害越大，侵入油层深度越大，渗透率降低越多,越难恢复，对油(气)层的损害越严重。 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微

28、生物驱提高石油采收率的基础研究27 因此: 钻井液固相控制是保证钻井打得成、打得快、打得好、打得省必须进行的工作,也是钻井新技术发展必要的保证。 钻井液固相控制必须要保护有用固相,而清除有害固相(重点是粘土),即有“选择性”. 钻井液固相控制既要保证钻井液固相总量控制;又要使固相粒度和级配控制在合理范围之内。 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究28三、固相控制系统三、固相控制系统、 固液分离基本原理固液分离基本原理 沉降原理沉降原理 动态过滤原理动态过滤原理 旋流分离原理旋流分离原理、钻井液固相控制方法、钻井液固相控制方法 稀释法稀释法 替换法替换

29、法 自然沉淀法自然沉淀法 化学沉淀法化学沉淀法 机械清除方法机械清除方法 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究29钻井液振动筛 为钻井液处理的第一级固控设备，首先将从井底返出钻井液中的较大固相颗粒清除出去，它适合于各种钻井液的筛分。振动筛始终是目前钻井装备中的必备设备。 而且，它的工作质量好坏将直接影响到除砂器、除泥器及离心机能否正常工作。与旋流器、离心机及除气器相比，振动筛消耗的功率最小、投资也少，因而振动筛是目前固控设备中最经济的设备。特别在近20年来，为适应钻井工艺的变革，固控设备及固控理论得到了长足的发展，这也推动了振动筛研发技术的发展，现已

30、能满足钻井工艺的需要。化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究30 在石油钻井作业中，振动筛主要用于清除钻井液的岩屑和其它有害固相颗粒。它一方面要求有较大的处理量，能尽可能多地回收成本较高的钻井液；另一方面尽可能清除更细颗粒，它选择使用不同目数的筛布来控利分离颗粒尺寸；尽量增大振动筛激振力来解决增大处理量及泥浆高粘度带来的问题，现可以用到200目的筛布化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究31.水力旋流器 水力旋流器是离心力引起悬浮在钻井液中的固相从钻井液中分离出来的设备。通过提高锥形旋流器中的离心力增大至200

31、倍重力。在钻井作业中，水力旋流器就是利用这种离心力将钻井液中1580m范围的固相颗粒分离出去。承载着固相颗粒的钻井液从锥形容器底流口排出，净化后的钻井液从溢流口排出。 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究32 在钻井作业中，水力旋流器是除砂器、除泥器的总称。 除砂器内径尺寸大于100mm，用于分离44 74 m以上的砂粒； 除泥器内径尺寸等于小于100mm，用于分离1544 m以上的泥质固相颗粒。 微型旋流器用于分离2 4 m以上的泥质固相颗粒。除砂器主要用于钻井液的二级净化，除泥器主要用于钻井液的三级净化。旋流器使用效果与结构参数、工艺操作参数和钻

32、井液性能有关。 振动筛、除砂器、除泥器、微型旋流器构成一个可以清除钻井液中2 m 以上固相颗粒的系统能解决多数钻井液的固控问题化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究33.钻井液清洁器钻井液清洁器 旋流器用于钻井液固相控制，还存在下两问题：旋流器用于钻井液固相控制，还存在下两问题： (1)在旋流器开始工作和停止工作时，由于旋流器内钻井液的流速达不到正在旋流器开始工作和停止工作时，由于旋流器内钻井液的流速达不到正常工作流速，大量的钻井液白白的从沉砂口流走；常工作流速，大量的钻井液白白的从沉砂口流走； (2)在正常工作时，虽然从沉砂口可清除大量钻屑，但钻井液

33、也流失不少。在正常工作时，虽然从沉砂口可清除大量钻屑，但钻井液也流失不少。根据根据SWACO的资料，当沉砂口为伞状排泄时，每天的失液量为的资料，当沉砂口为伞状排泄时，每天的失液量为28.3方。方。即使为绳状排泄，每天失液量也达即使为绳状排泄，每天失液量也达ll.76方，这也是一些井队不使用旋流器方，这也是一些井队不使用旋流器的原因；的原因； (3)加重钻井液经过旋流器处理后，贵重的重晶石也被清除了；加重钻井液经过旋流器处理后，贵重的重晶石也被清除了；化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究34 因此，60年代后，出现了清洁器，目前已得到广泛应用。清洁器就

34、是水力旋流器加极细目振动筛组合而成的一种固控设备。钻井液清洁器和离心机可用来处理离心锥的底流。因此，钻井液清洁器属于可二次处理的设备。化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究35.离心机离心机 螺旋沉降倾注式离心机可用于控制粘度，它也是一种固控设备。它的内筒或滚螺旋沉降倾注式离心机可用于控制粘度，它也是一种固控设备。它的内筒或滚筒以筒以l800rpm的速度高速旋转。钻井液泵入滚筒后被滚筒输送，受到很大的离心的速度高速旋转。钻井液泵入滚筒后被滚筒输送，受到很大的离心力作用，这样就提高了悬浮固相的沉淀速度和分离效率。高质量的固相颗粒在滚力作用，这样就提高了悬

35、浮固相的沉淀速度和分离效率。高质量的固相颗粒在滚筒内壁上分离得更快。振动筛和水力旋流器用于分离和除去大的钻屑，筒内壁上分离得更快。振动筛和水力旋流器用于分离和除去大的钻屑，离心机用离心机用于分离和除去小的颗粒或超细颗粒于分离和除去小的颗粒或超细颗粒(钻屑和重晶石钻屑和重晶石)，这是离心机与振动筛和水力，这是离心机与振动筛和水力旋流器最大的不同。旋流器最大的不同。化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究36 .除气器 钻井液的除气工作本不属固控范围，但由于有很大危害，侵入钻井液的气体也属清除对象。如果钻井液存在着气侵现象，而钻井液池的体积并没增加，仅仅引起

36、钻井液密度降低，在井底压力也未明显降低的情况下通常仅需要除气装置。.配套设备 离心泵(砂泵);钻井液搅拌与配浆装置 ;化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究37.钻井液钻井液固相控制系统固相控制系统的合理匹配的合理匹配 钻井液固控系统的合理匹配就是将各种型号、规钻井液固控系统的合理匹配就是将各种型号、规格的固控设备在固控流程中的合理应用，这种流程格的固控设备在固控流程中的合理应用，这种流程能够满足钻井工艺对钻井液净化的要求，并取得最能够满足钻井工艺对钻井液净化的要求，并取得最好的经济效益。好的经济效益。 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和

37、微生物驱提高石油采收率的基础研究38 然而只有不分散然而只有不分散(地层粘土不分散地层粘土不分散)泥浆体系才能使固控系统充分发挥作泥浆体系才能使固控系统充分发挥作用用 固控系统只能清除固控系统只能清除2 m以上的固体颗粒，这对于以上的固体颗粒，这对于石灰炭、花岗岩等固石灰炭、花岗岩等固相颗粒不是问题；但对于混入泥浆的大量粘土，也因水化作用和泥浆中相颗粒不是问题；但对于混入泥浆的大量粘土，也因水化作用和泥浆中胶体稳定剂的作用而高度的分散，达到胶体稳定剂的作用而高度的分散，达到颗粒粒径颗粒粒径1微米微米, ; 研究表明，常用分散泥浆中钻屑的粘土経井下循环后研究表明，常用分散泥浆中钻屑的粘土経井下循

38、环后粒径粒径1微米的颗微米的颗粒高达粒高达80固控系统无能为力固控系统无能为力。而。而80年代后发展起来的年代后发展起来的不分散不分散(地层粘土地层粘土不分散不分散)泥浆体系泥浆体系中钻屑的粘土経井下循环后中钻屑的粘土経井下循环后粒径粒径1微米的颗粒仅占微米的颗粒仅占6,固控系统可充分发挥作用固控系统可充分发挥作用化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究39 目前，优质的不分散泥浆，其抑制性(絮凝、包被作用)可以达到使钻屑粘土不分散其粒径大到100 m以上，这样好的振动筛就能起到很好的作用。 固控系统发挥作用对泥浆流变性有较高的要求：剪切稀释性，泥浆流变参数优选.化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究40仅供参考仅供参考化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究41