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钻井工程中钻井液的作用是什么?
来源:www.youquanzj.com 发布时间:2022/3/7 10:22:32
  在进行福州钻井工程中的工作时,对于钻井的各个环节都需要了解,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。
  福州钻井工程
  1. 钻井液基本介绍
  
  钻井液通常被称为“泥浆”,如果把钻井工程比作为人类躯体的话,那么钻井液就是其血液。它是贯穿整个油气开采过程,用于满足钻井工程不同环节需求下循环流体的总称。钻井液是在整个钻井过程中与井筒保持接触的单一组成部分,其主要作用是通过设计钻井液配方是使得钻井工程可以在井筒内顺利完成以到达预期的石油地层。钻井液技术的进步使得在油井施工过程的每个井段都可以采用成本效益高、适用的系统成为可能。
  
  钻井液系统包括由特殊设计的泥浆泵从地面坑中泵出的大量液体,通过钻柱从钻头上出来,上升到井筒的环空,然后返回地面进行必要的固相清除和维护处理。地面系统的能力通常由钻机的尺寸决定,而钻机的选择则由井的设计决定。例如,深水油井的活跃钻井液量可能有几千桶。其中很大一部分需要填满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。
  
  一种经过适当设计和维护的钻井液在井施工过程中具有以下几个基本功能:
  
  · 通过将钻屑运输到地面来清洁井眼,在钻井液再循环到井下之前,可以通过机械方式将岩屑从流体中去除。
  
  · 平衡或克服井筒内的地层压力,将井控风险降到低。
  
  · 支撑和稳定井筒壁,直到套管可以固定和胶结,或者可以安装裸眼完井设备。
  
  · 防止或小化对生产层的损害。
  
  · 冷却和润滑钻柱和钻头。
  
  · 将液压马力传送到钻头。
  
  · 可以通过岩屑分析、随钻测井数据和电缆测井来获取产层信息。
  
  钻井液的成本平均为钻井总有形成本的10%。然而,钻井液的性能会在几个方面影响钻井成本。正确制定和维护良好的钻井系统可以有助于在整个钻井作业成本控制,提高机械钻速(ROP),保护储层免受不必要的伤害,尽量减少潜在的损失的循环,在静态间隔稳定井筒,帮助运营商仍符合安全法规。许多钻井液系统可以从一口井到另一口井重复使用,从而减少了废液量和建造新泥浆的成本。在可能的范围内,钻井液系统应有助于保持含烃带的生产潜力。大限度地减少流体和固体侵入感兴趣的区域是实现预期产量的关键。钻井液还应符合既定的健康、安全和环境(HSE)要求,确保人员不受到危害,保护环境敏感区域不受污染。钻井液公司与油气运营公司密切合作,以实现这些共同目标。
  
  2.钻井液的基本功能
  
  · 将岩屑输送到地表。
  
  将钻屑输送到地面是钻井液基本的功能。为了实现这一目标,流体应具有足够的悬浮特性,以确保岩屑和加重目的固相(如重晶石称量材料)不会在静态间隔期间沉降。钻井液应具有良好的化学性质,以帮助防止或减少岩屑固相颗粒的分散,从而使这些固体颗粒能在地面被有效地清除。否则,这些固体颗粒会分解成超细颗粒,对生产层造成损害,影响钻井效率。
  
  · 防止发生井控问题。
  
  在正常钻井条件下,钻井液柱对井筒会产生静水压力,这种压力应平衡或超过地层压力,以防止气体或其他地层流体流入到井筒内。随着地层压力的增加,钻井液的密度也会增加,以帮助保持安全边际,防止井喷。然而,如果流体的密度太大,地层就会被破坏,一旦地层产生裂缝,大量的钻井液会沿着裂缝流失到底层中,导致静水压力就会降低,这种压力降低也可能导致地层中流体向井筒内流动。因此,在井筒压力状态下保持适当的流体密度对井筒的安全性和稳定性至关重要。
  
  · 保持井筒稳定性。
  
  保持钻井液密度不助于控制地层压力,还有助于防止井眼坍塌和页岩失稳。理想状态下井筒形状相对规则,且没有障碍物,以便钻柱可以自由进出井眼(起下钻)。在钻至计划深度后,当套管下钻至底部并固井时,井筒应在静态条件下保持稳定,此时的钻井液程序应该能够再井筒静止条件下井下压力平衡以及其化学性质稳定。
  
  · 减少地层损害。
  
  钻井作业将生产层暴露在钻井液以及钻井液中所含的固体和化学物质中。液体滤液和/或细固体侵入地层是不可避免的。通过对相关地层的岩心样品进行测试,通过选择和设计钻井液体系,可以将对地层的损害降至低。通过使用建模软件对井下储层性质以及颗粒匹配进行计算,推荐设计选择特殊的“钻入”流体,以减少对地层的损害。
  
  · 冷却和润滑钻柱。
  
  在实际钻井作业过程中,钻头和钻柱在整个或部分时间内以相对较高的转速每分钟(转速/分钟)旋转的。钻井液通过钻柱并沿井筒环空向上循环,有助于减少钻柱与井壁或套管间得摩擦并冷却钻柱。钻井液还提供一定程度的润滑性,以帮助钻杆和底部钻具组合(BHA)通过造斜处可能导致的卡钻事故的发生。油基钻井液(OBFs)和合成基流体(SBFs)具有高度的润滑性,因此通常是大斜度定向井的流体类型。一些水基聚合物体系也提供接近油和合成体系的润滑性。
  
  · 提供井筒信息。
  
  由于钻井液与井筒保持恒定的接触,因此钻井液可以揭示出所钻地层的大量信息,并作为一种传到介质,通过位于钻柱上的工具和钻柱出井时进行的测井作业收集到大量的井下数据。钻井液在环空中保存岩屑的能力直接影响到岩屑分析的质量。这些岩屑是钻井液物理和化学状况的主要指示物。优化的钻井液系统有助于产生稳定的、规范的井筒,而且可以提高井下测量和测井工具以及电缆工具传输数据的质量。
  
  · 尽量减少对人员、环境和钻井设备的风险。
  
  钻井液需要由经过专门培训的人员进行日常测试和持续监测。与处理任何类型的流体有关的安全危险在流体的文件中清楚地指明。钻井液也会受到全球监管机构的严密审查,以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规。在钻井平台上,用于泵送或加工流体的设备要经常检查是否有来自磨损或化学腐蚀的磨损迹象。防喷设备要定期进行测试,以确保其安全性不受影响。
  
  上井段通常采用低密度水基流体(WBFs)。根据地层类型、井下温度、定向钻井方案和其他因素,作业者可能会在钻井过程的预定深度切换到OBF或SBF。高性能的WBFs还可以满足各种钻井挑战。
  
  根据油井位置的不同,钻井液系统可能会暴露在盐水流、二氧化碳和硫化氢的流入、固体堆积、石油或气体的流入或极温度下。在从一个钻井液系统置换到另一个钻井液系统的过程中,与用于固井的水泥浆的接触也会造成污染。
  
  准备钻井液方案的钻井液应该了解任何井所面临的操作和环境挑战。通常由技术研究人员支持与操作者密切合作,可以对可能遇到的条件范围进行规划,并生成既安全又经济的钻井液程序。规划阶段通常包括确定具体的业绩目标和衡量成功的手段。
  
  在整个福州钻井工程过程中,钻井液工作人员负责准确记录测试结果、钻井液量、钻井事件、产品库存以及与环境合规相关的行动。标准钻井液报告反映了钻井液人员(通常称为“钻井液工程师”)在钻井现场每天提供的信息类型。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进得出结论时进行的井后分析,也可以作为今后在同一区块或面临类似挑战的油井的参考资料。
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