第2章钻井化学 钻井液化学.ppt

主要内容 1、第一节 钻井液的功能与组成 主要内容 7、第七节 钻井液润滑性及其改善 重点内容 2、掌握钻井液的密度、调整密度材料 重点内容 8、掌握井壁稳定性的影响因素 钻井液---钻井的“血液” 钻井液循环流程 环形空间的概念 永远怀念铁人时代精神！ 钻井液循环系统 第二节 钻井液密度及其调整 第二节 钻井液密度及其调整 是指在外力作用，物质发生流动和变形的特性. 一、基本概念 1、剪切速率γ ：指垂直于流速方向上单位距离上 的流速变化。 在钻井过程中，钻井液在各个部位的剪切速率不同： 2、剪切应力τ：流体单位面积上的内摩擦力。 3、触变性 一些非牛顿流体在机械作用下变稀（或变稠），在机械作用消除后则变稠（或变稀）的性质称为触变性。 钻井液具有触变性。是用旋转粘度计测定的。测定时，先将钻井液放在旋转粘度计中在600r·min-1（相当于剪切速率1022s-1）下搅拌10s，然后分别测定钻井液静置10s和10min时在3r·min-1 （相当于剪切速率5.11s-1）下的剪切应力。这两个剪切应力之差可用于表征钻井液的触变性。 二、流变模式 1、宾汉模式 ③调整 （2）动切力τd τ1/2 =τC 1/2+μ?1/2γ1/2 τC — 卡森动切力 μ? — 卡森的极限粘度 物理意义：反映钻井液网架结构的强弱 1、井壁稳定性 1、盐： KCl、 NaCl 2、阳离子表面活性剂 （1）中和粘土的负电荷 4、非离子型聚合物 （1）类型：氧化沥青、改性沥青粉、 磺化沥青（水溶）、乳化沥青 （2）钻井工程因素 钻井液对井壁的冲刷作用 井内激动压力过大 钻具对井壁的碰撞 井内液柱压力大幅度降低 第八节 井壁稳定性及其控制 （3）物理化学因素 非膨胀性粘土： 膨胀性粘土： 剥落、坍塌 泥页岩地层与钻井液接触后导致的不稳定原因 水化膨胀、缩径 第八节 井壁稳定性及其控制 3、物理化学因素引起：加入页岩抑制剂 1、地质因素引起：适当提高钻井液密度 2、钻井工程因素引起：改进钻井工艺 二、井壁不稳定性应付对策 第八节 井壁稳定性及其控制 又称防塌剂—能抑制泥页岩膨胀和分散的化学剂 作用机理 压缩粘土扩散双电层，降低其负电性 K+、NH4+镶嵌作用 三、防塌剂及其防塌机理 第八节 井壁稳定性及其控制 第八节 井壁稳定性及其控制 第八节 井壁稳定性及其控制 （2）改变粘土表面润湿性，由亲水变为亲油 作用机理： 3、阳离子聚合物 第八节 井壁稳定性及其控制 （1）中和粘土的负电荷 （2）通过吸附桥连在井壁上形成一层保护膜 第八节 井壁稳定性及其控制 作用机理： 第八节 井壁稳定性及其控制 第八节 井壁稳定性及其控制 （2）竞争吸附作用。多元醇在粘土上的吸附能力大于水与粘土的吸附作用，多元醇可优先吸附到粘土矿物表面，阻止水分子进入，同时也可把吸附在粘土上的水分子挤走 （1）浊点效应。当低于一定温度时是水溶性的，但高于此温度时从水中析出形成乳状液（封堵） 第八节 井壁稳定性及其控制 作用机理： （2）机理：封堵微裂缝，涂敷在井壁上形成疏水油膜，减少水进入泥页岩地层。 第八节 井壁稳定性及其控制 5、沥青类 四、抑制剂评价方法 1、页岩膨胀实验（膨胀量测试） 2、页岩滚动分散实验(滚动回收率) 将10g粘土试样浸泡于处理剂溶液中，加压至4MPa ，随着时间的延续，试样发生缓慢的吸水膨胀，测试膨胀量（高度） 取研究区域粒径2-5毫米钻屑50g，装入盛有350mL试样的滚动瓶中，滚动瓶放入滚子炉在一定温度下热滚16小时后，40目筛回收，105℃烘干，冷却24h后称重，计算页岩滚动分散回收率。 油田化学 第九节 卡 钻 与 解 卡 第二章 钻井液化学 第九节 卡钻与解卡 一、卡钻 钻具被卡住而不能正常运转的现象 压差卡钻、沉砂卡钻、井塌卡钻、砂桥卡钻等 砂桥卡钻：泥浆中的细碎砂粒搭成砂桥/井壁泥饼和岩屑形成砂桥。 压差卡钻：钻井液液柱压力大于地层孔隙压力。 第九节 卡钻与解卡 二、压差卡钻（泥饼粘附卡钻） 在钻井液压力与地层孔隙压力之差的作用下，静止钻具紧压在井壁泥饼上而导致的卡钻。 1、定义 第九节 卡钻与解卡 2、压差卡钻原因 静止钻具与泥饼接触后其摩擦力大于钻机的最大提升力 第九节 卡钻与解卡 粘附卡钻断面位置 F----提力 r----卡钻处钻柱半径 θ----泥饼与钻柱的包角 L----粘附长度 ρm----钻井液密度 h----卡钻深度 pf----地层压力 f----摩擦系数 式中： 提力=粘附面积×粘附压差×摩阻系数 实例：