钻井液与固控系统讲座(简).ppt

钻井液与固控系统讲座（一）钻井液与固控系统讲座（一）第一节、钻井液的组成及常用术语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。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。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。
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．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。室内模拟钻进试验也得出了相同结果。从图1—21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3.3m／h；而用固相含量为12％的钻井液钻进，机械钻速仅为1.1m／h，为前者的1／3。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

可以看出：
小于1μm的胶体比大于1μm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1μm）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3、固相颗粒的反应活性对钻速的影响
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1—22所示。
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：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。
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。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(μm)
胶体(粒)<2
超细2—44
细44—74
中偏细74—250
中偏粗250—2000
粗2000—10000
3、各种固控设备分离范围
第四节固制系统构成5、二级离心系统流程
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。