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        鉆井液?不同尋常的流體如何讓鉆井事半功倍?

        鉆井液?不同尋常的流體如何讓鉆井事半功倍?
        2020-07-06 11:10:00來源:朝政泥漿編輯:Nancy 分享到: 轉發到新浪微博 騰訊微博

        1. 鉆井液基本介紹

          鉆井液通常被稱為泥漿”,如果把鉆井工程比作為人類軀體的話,那么鉆井液就是其血液。它是貫穿整個油氣開采過程,用于滿足鉆井工程不同環節需求下循環流體的總稱。鉆井液是在整個鉆井過程中與井筒保持接觸的單一組成部分,其主要作用是通過設計鉆井液配方是使得鉆井工程可以在井筒內順利完成以到達預期的石油地層。鉆井液技術的進步使得在油井施工過程的每個井段都可以采用成本效益高、適用的系統成為可能。

          鉆井液系統包括由特殊設計的泥漿泵從地面坑中泵出的大量液體,通過鉆柱從鉆頭上出來,上升到井筒的環空,然后返回地面進行必要的固相清除和維護處理。地面系統的能力通常由鉆機的尺寸決定,而鉆機的選擇則由井的設計決定。例如,深水油井的活躍鉆井液量可能有幾千桶。其中很大一部分需要填滿連接鉆臺和海底的長鉆立管。相比之下,陸地上的淺井可能只需要幾百桶水就能達到目標。

          一種經過適當設計和維護的鉆井液在井施工過程中具有以下幾個基本功能:

        · 通過將鉆屑運輸到地面來清潔井眼,在鉆井液再循環到井下之前,可以通過機械方式將巖屑從流體中去除。

        · 平衡或克服井筒內的地層壓力,將井控風險降到最低。

        · 支撐和穩定井筒壁,直到套管可以固定和膠結,或者可以安裝裸眼完井設備。

        · 防止或最小化對生產層的損害。

        · 冷卻和潤滑鉆柱和鉆頭。

        · 將液壓馬力傳送到鉆頭。

        · 可以通過巖屑分析、隨鉆測井數據和電纜測井來獲取產層信息。

          鉆井液的成本平均為鉆井總有形成本的10%。然而,鉆井液的性能會在幾個方面影響鉆井成本。正確制定和維護良好的鉆井系統可以有助于在整個鉆井作業成本控制,提高機械鉆速(ROP),保護儲層免受不必要的傷害,盡量減少潛在的損失的循環,在靜態間隔穩定井筒,幫助運營商仍符合環保和安全法規。許多鉆井液系統可以從一口井到另一口井重復使用,從而減少了廢液量和建造新泥漿的成本。在可能的范圍內,鉆井液系統應有助于保持含烴帶的生產潛力。最大限度地減少流體和固體侵入感興趣的區域是實現預期產量的關鍵。鉆井液還應符合既定的健康、安全和環境(HSE)要求,確保人員不受到危害,保護環境敏感區域不受污染。鉆井液公司與油氣運營公司密切合作,以實現這些共同目標。

        2.鉆井液的基本功能

        · 將巖屑輸送到地表

          將鉆屑輸送到地面是鉆井液最基本的功能。為了實現這一目標,流體應具有足夠的懸浮特性,以確保巖屑和加重目的固相(如重晶石稱量材料)不會在靜態間隔期間沉降。鉆井液應具有良好的化學性質,以幫助防止或減少巖屑固相顆粒的分散,從而使這些固體顆粒能在地面被有效地清除。否則,這些固體顆粒會分解成超細顆粒,對生產層造成損害,影響鉆井效率。

        · 防止發生井控問題

          在正常鉆井條件下,鉆井液柱對井筒會產生靜水壓力,這種壓力應平衡或超過地層壓力,以防止氣體或其他地層流體流入到井筒內。隨著地層壓力的增加,鉆井液的密度也會增加,以幫助保持安全邊際,防止井噴。然而,如果流體的密度太大,地層就會被破壞,一旦地層產生裂縫,大量的鉆井液會沿著裂縫流失到底層中,導致靜水壓力就會降低,這種壓力降低也可能導致地層中流體向井筒內流動。因此,在井筒壓力狀態下保持適當的流體密度對井筒的安全性和穩定性至關重要。

        · 保持井筒穩定性

          保持最佳鉆井液密度不僅有助于控制地層壓力,還有助于防止井眼坍塌和頁巖失穩。理想狀態下井筒形狀相對規則,且沒有障礙物,以便鉆柱可以自由進出井眼(起下鉆)。在鉆至計劃深度后,當套管下鉆至底部并固井時,井筒應在靜態條件下保持穩定,此時的鉆井液程序應該能夠再井筒靜止條件下保證井下壓力平衡以及其化學性質穩定。

        · 減少地層損害

          鉆井作業將生產層暴露在鉆井液以及鉆井液中所含的固體和化學物質中。液體濾液和/或細固體侵入地層是不可避免的。通過對相關地層的巖心樣品進行測試,通過選擇和設計鉆井液體系,可以將對地層的損害降至最低。通過使用精確的建模軟件對井下儲層性質以及顆粒匹配進行計算,推薦設計選擇特殊的“鉆入”流體,以減少對地層的損害。

        · 冷卻和潤滑鉆柱

          在實際鉆井作業過程中,鉆頭和鉆柱在整個或部分時間內以相對較高的轉速每分鐘(轉速/分鐘)旋轉的。鉆井液通過鉆柱并沿井筒環空向上循環,有助于減少鉆柱與井壁或套管間得摩擦并冷卻鉆柱。鉆井液還提供一定程度的潤滑性,以幫助鉆桿和底部鉆具組合(BHA)通過造斜處可能導致的卡鉆事故的發生。油基鉆井液(OBFs)和合成基流體(SBFs)具有高度的潤滑性,因此通常是大斜度定向井的首選流體類型。一些水基聚合物體系也提供接近油和合成體系的潤滑性。

        · 提供井筒信息

          由于鉆井液與井筒保持恒定的接觸,因此鉆井液可以揭示出所鉆地層的大量信息,并作為一種傳到介質,通過位于鉆柱上的工具和鉆柱出井時進行的測井作業收集到大量的井下數據。鉆井液在環空中保存巖屑的能力直接影響到巖屑分析的質量。這些巖屑是鉆井液物理和化學狀況的主要指示物。優化的鉆井液系統有助于產生穩定的、規范的井筒,而且可以提高井下測量和測井工具以及電纜工具傳輸數據的質量。

        · 盡量減少對人員、環境和鉆井設備的風險

          鉆井液需要由經過專門培訓的人員進行日常測試和持續監測。與處理任何類型的流體有關的安全危險在流體的文件中清楚地指明。鉆井液也會受到全球監管機構的嚴密審查,以確保使用中的配方符合為保護環境和人類社區而制定的法規。在鉆井平臺上,用于泵送或加工流體的設備要經常檢查是否有來自磨損或化學腐蝕的磨損跡象。防噴設備要定期進行測試,以確保其安全性不受影響。

          上井段通常采用低密度水基流體(WBFs)。根據地層類型、井下溫度、定向鉆井方案和其他因素,作業者可能會在鉆井過程的預定深度切換到OBF或SBF。高性能的WBFs還可以滿足各種鉆井挑戰。

          根據油井位置的不同,鉆井液系統可能會暴露在鹽水流、二氧化碳和硫化氫的流入、固體堆積、石油或氣體的流入或極端溫度下。在從一個鉆井液系統置換到另一個鉆井液系統的過程中,與用于固井的水泥漿的接觸也會造成污染。

          準備鉆井液方案的鉆井液專家應該了解任何井所面臨的操作和環境挑戰。專家(通常由技術專家和研究人員支持)與操作者密切合作,可以對可能遇到的條件范圍進行規劃,并生成既安全又經濟的鉆井液程序。規劃階段通常包括確定具體的業績目標和衡量成功的手段。

          在整個鉆井過程中,鉆井液工作人員負責準確記錄測試結果、鉆井液量、鉆井事件、產品庫存以及與環境合規相關的行動。標準鉆井液報告反映了鉆井液人員(通常稱為“鉆井液工程師”)在鉆井現場每天提供的信息類型。這些報告通常由計算機生成并存儲在數據庫中,以及在完成油氣井鉆進得出結論時進行的井后分析,也可以作為今后在同一區塊或面臨類似挑戰的油井的參考資料。


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