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合肥钻井工程中钻井液的作用是什么?

源盛诚信钻井专业从事打井钻井业务多年,对于钻井的各个环节都有一定的了解,并对其中分支进行深入研究。今天来了解一下钻井液在钻井过程中作用是什么。

1.钻井液的基本介绍。

钻井液体通常被称为泥浆,如果钻井工程被比作人体,那么钻井液体就是它的血液。油气开采的全过程,用于满足钻井工程不同环节需求下循环流体的总称。钻井液是整个钻井过程中与井筒接触的单一组成部分。其主要功能是设计钻井液配方,使钻井工程能够在井筒内顺利完成,达到预期的油层。随着钻井液技术的进步,油井施工过程中的每一个井段都可以采用高成本效益和适用的系统。

钻井液体系统包括特殊设计的泥浆泵从地面坑泵出的大量液体,通过钻头从钻头上升到井环孔,然后返回地面进行必要的固相清除和维护处理。地面系统的容量通常取决于钻机的尺寸,而钻机的选择取决于井的设计。例如,深水油井的活性钻井液体可能有数千桶。其中很大一部分需要填充连接钻台和海底的长钻立管。相比之下,陆地上的浅井可能只需要几百桶水就能达到目标。

在深井施工过程中,一种经过适当设计和维护的钻井液具有以下基本功能:

在钻井液再循环到地下之前,通过将钻屑运到地面来清洗井眼,可以通过机械方式将岩屑从流体中去除。

在井筒内平衡或克服地层压力,最大限度地降低井控风险。

支撑和稳定井壁,直到套管可以固定和粘结,并且可以安装裸眼完井设备。

防止或减少对生产层的损害。

钻柱和钻头的冷却和润滑。

将液压马力输送到钻头。

通过岩屑分析,可以通过钻探测井数据和电缆测井来获取生产层信息。

钻井液的平均成本是钻井成本的10%。然而,钻井液的性能将从几个方面影响钻井成本。正确制定和维护良好的钻井系统有助于控制整个钻井作业的成本,提高机械钻井速度(ROP),保护储层免受不必要的损坏,最大限度地减少潜在损失的循环,稳定静态间隔的井筒,帮助运营商始终遵守环境保护和安全法规。许多钻井液体系统可以从一口井重复使用到另一口井,从而降低废液量和建造新泥浆的成本。在可能的范围内,钻井液体系统应有助于保持含烃带的生产潜力。实现预期产量的关键是尽量减少对流体和固体入侵的兴趣。钻井液还应满足既定的健康、安全和环境(HSE)要求,以确保人员不受伤害,保护环境敏感区域免受污染。钻井液公司与油气作业公司密切合作,以实现这些共同的目标。

2.钻井液的基本功能。

将岩屑运送到地表。

钻井液最基本的功能是将钻屑输送到地面。为了实现这一目标,流体应具有足够的悬浮特性,以确保在静态间隔期间,岩屑和重固相(如重晶石称重材料)不会沉降。为了有效地去除地面上的固体颗粒,钻井液应具有良好的化学性质,有助于防止或减少岩屑固相颗粒的分散。否则,这些固体颗粒会分解成超细颗粒,破坏生产层,影响钻井效率。

预防井控问题。

钻井液柱对井筒产生静水压力,在正常钻井条件下,应平衡或超过地层压力,防止流入井筒的气体或其它地层。钻井液的密度随地面压力的增加而增大,有助于保持安全边缘,防止井喷。但是,如果流体密度过大,地层就会被破坏。一旦地层出现裂缝,大量的钻井液会沿着裂缝流向底层,导致静水压力降低。这种压力下降也可能导致井筒流入地层。所以,井筒的安全性和稳定性对于在井筒压力下保持适当的流体密度至关重要。

保持井筒稳定。

钻井液密度的维持不仅有助于控制地面压力,而且有助于防止井眼坍塌和页岩不稳定。在理想状态下,井筒的形状相对规则,并且没有障碍物,因此钻孔柱可以自由进出井眼(启动和钻孔)。钻孔到计划深度后,当套管下钻孔到底部并固定井时,井筒应在静态条件下保持稳定。此时,钻井液程序应能在井筒静态条件下保证井下压力平衡及其化学性质的稳定性。

减少地层损伤。

钻井操作将生产层暴露在钻井液和钻井液中含有的固体和化学物质中。液体过滤液和/或细固体侵入地层是不可避免的。通过测试相关地层的岩芯样品,通过选择和设计钻井液体系统,可以最大限度地减少对地层的损害。通过使用精确的建模软件计算地下储存层的性质和颗粒匹配,建议设计并选择特殊的钻孔流体,以减少对地层的损坏。

冷却和润滑钻柱。

在实际的钻井过程中,钻头和钻头以相对较高的速度每分钟(速度/分钟)在整个或部分时间内旋转。钻井液通过钻孔柱向上循环,沿着井筒循环,有助于减少钻孔柱与井壁或套管之间的摩擦,并冷却钻孔柱。为了帮助钻杆和底部钻具的组合(BHA)通过倾斜可能引起的卡钻事故,钻井液还提供了一定程度的润滑。油基钻井液(OBFS)和合成基流体(SBFS)具有较高的润滑性,因此向井的首选流体类型。一些水基聚合物系统还提供接近油和合成系统的润滑。

提供井筒信息。

由于钻井液与井筒保持恒定接触,钻井液可以显示大量关于钻井地层的信息,并作为传递到介质的工具,通过钻井柱上的工具和钻井柱出井时的测井操作收集大量的地下数据。钻井液在环空中储存岩屑的能力直接影响岩屑分析的质量。这些岩屑是钻井液理化条件的主要指标。钻井液体系统经过优化,有助于稳定、标准化的井筒生产,并能提高电缆工具传输数据的地下测量和测井工具质量。

尽量减少人员、环境和钻井设备的风险。

在日常测试和持续监测方面,钻井液需要经过专门的训练。与处理任何类型确指出了与处理任何类型流体相关的安全风险。为了确保使用中的配方符合为保护环境和人类社区而制定的法律法规,全球监管机构也将对钻井液进行密切审查。在钻井平台上,应经常检查用于泵送或加工流体的设备是否有磨损或化学腐蚀的磨损迹象。应定期测试防喷设备,以确保其安全不受影响。

低密度水基流体(WBFS)通常用于上井段。根据地层类型、地下温度、定向钻井方案等因素,操作人员可在钻井过程中切换到OBF或SBF。高性能WBFS还可以满足各种钻井挑战。

根据油井的位置,钻井液体系统可能暴露在盐水流、二氧化碳和硫化氢的流入、固体积累、油或气体的流入或极端温度下。在从一个钻井液体系统更换到另一个钻井液体系统的过程中,与水泥浆的接触也会造成污染。

准备钻井液体方案的钻井液专家应了解井面临的任何操作和环境挑战。专家(通常得到技术专家和研究人员的支持)与操作人员密切合作,计划可能的条件,并生成安全和经济的钻井液体程序。规划阶段通常包括确定特定的绩效目标和衡量成功的手段。

在整个钻井过程中,钻井液工作人员负责准确记录与环境合规相关的试验结果、钻井液量、钻井事件、产品库存和行动。钻井现场钻井液人员(通常称为钻井液工程师)每天提供的信息类型是标准钻井液报告。这些报告通常由计算机生成并存储在数据库中,以及在完成油气井钻井结论时进行的井后分析。它们也可以作为未来油井的参考,在同一块或类似的挑战。


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