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钻井液密度与钻井工作的关系

2020-02-11

钻井作业中,钻井液密度的作用是通过钻井液柱对井底和井壁产生压力,以平衡地层中油、气压力和岩石侧压力、防止井喷、保护井壁,同时防止高压油气水侵入钻井液,以免破坏钻井液的性能引起井下复杂情况,在实际工作中,应根据具体情况,选择恰当的钻井液密度,若钻井液密度过小,则不能平衡地层流体压力,和稳定井壁,可能引起井喷、井塌、卡钻等事故,若钻井液密度过大则压漏地层,并易损害油气层。钻井液对钻速有很大的影响,密度大液柱压力也大,钻速变慢,因钻井液柱压力与地层压力之间的正压差使岩屑的清除受到阻碍。造成重复破碎,降低钻头破碎岩石的效率,使钻速下降,通常在保证井下情况正常的前提下,为了提高钻速,应尽量使用低密度钻井液。
二、钻井液粘度
       1、钻井液的粘度概念:钻井液粘度是指钻井液流动时,固体棵粒之间,固体颗粒与液体分子之间,以及液体分子之间内摩擦的总反映,钻井液粘度可用漏斗粘度计和旋转粘度计进行测定,由于测定的方法不同,有不同的粘度值,现场常采用漏斗粘度计测量钻井液的粘度,单位是秒。
       2、钻井液与钻井工作关系,钻井液粘度的大小,对钻井液携带岩屑能力有很大的影响,一般来说,钻井液粘度大,携带岩屑能力强,但在钻井过程中,钻井液粘度要适当,否则将会引起不良后果。若钻井液粘度过低,不利于携带岩屑,井内沉砂快,冲刷井壁,易造成井壁剥落,坍塌,井漏等,钻井液粘度过高,则可能造成下列危害:(1)流动阻力大,泵压高,井底清洗效果差,严重影响钻速。(2)钻头易泥包,起下钻易产生抽吸作用或压力激动。以至引起井漏、井喷、井塌等复杂情况。(3)沉砂困难,净化不良,磨损钻具和配件。(4)除气困难,钻井液密度下降,易引起下钻复杂情况。(5)岩屑在井壁形成假泥饼,易引起阻卡。(6)固井时水泥浆易串槽,影响固井质量。
        因此、钻井液粘度的高低应根据具体情况而定,通常在保证携带岩屑的前提下,粘度应低,井深时泵压高,泵排量受限制,井眼情况一般比浅井复杂,为了有效的携带岩屑和悬浮岩屑,粘度易大些,当井眼出现垮塌,沉砂较多或出现轻度漏失时,为消除井下复杂情况,粘度也适当增大。从提高钻速的角度出发,对钻井液的粘度提出新的要求,既钻井液的粘度要随流速梯度上升而下降,这就是剪切降粘的特性。当钻井液从钻头水眼喷出时有较低的粘度,有利于钻头破碎岩屑。清洗井底,而在环形空间上返时又具有较高粘度,有利于携带岩屑,这个特性对提高钻速有利,除清水外多数钻井液具有剪切降粘的特性。
三、钻井液切力
       1、钻井液切力概念:由于钻井渡中粘土颗粒的形状很不规则,表面性质也极不均匀,颗粒之间容易部分粘结,形成絮凝网架结构,当颗粒浓度足够大时,能够形成布满整个有较容积的连续空间网架结构,要是钻井液流动,就必须在一定程度上破坏这种连续网架结构,才能使颗粒之间产生相对运动,切力就是这种网架结构的反映,而且结构强度越大,则切力越大,反之则小。反映钻井液结构力的参数有静切、触变性、动切力等。
钻井液在静止的条件下形成凝胶结构的强度,称静切力,其物理意义是当钻井液静止时破坏钻井液内部单位面积上的网架结构所需的力,通常用浮筒切力计测定,单位是mg/cm3。钻井液的触变性是指搅拌后变稀,(切力降低)静置后变稠。(切力升高)的特性,或者说,钻井液的切力随搅拌后的静置时间长而增大的特性,如钻井时钻井液不断循环粘度较低,而起下钻时钻井液静止循环粘度大,就是这个道理。由于钻井液有触变性,静止时间不同,则切力不同,通常测两个静止时间的切力值,静止一分钟(或10秒钟)所测切力为初切,静止10分钟后所测的切力为终切,初切力与终切力的差值即表示触变大小,差值越大则触变性越大。动切力又称屈服值,用旋转粘度计测定,单位是达因厘米2
        2、钻井液切力与钻井工作的关系:钻井液切力大小代表了钻井液悬浮固体颗粒的能钻井工艺要求钻井液具有适当的切力和良好的触变性,在钻井液停止循环时,切力能较快的增大,到某个适当的数值,既有利于钻屑的悬浮又不致于静置后开泵泵压过高,若切力过低,则悬浮携带岩屑效果不好,一旦停泵很容易造成复杂情况,若切力过高,又可能造成下列危害:(1)流动阻力大,下钻后开泵困难易蹩漏地层。(2)沉砂困难,影响净化,密度上升快。(3)除气困难,气侵严重时,会使钻井液密度降低,导至井喷。(4)含砂量增大,磨损钻具和配件,滤饼质量差,易造成粘附卡钻。(5)钻具转动阻力大,动力消耗大,降低钻速。

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