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《深井超深井鉆井液技術(shù)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、深井超深井水基鉆井液技術(shù)一前言二高溫高壓對(duì)水基鉆井液的影響三高溫高壓鉆井液關(guān)鍵技術(shù)四技術(shù)措施五鉆井實(shí)例六總結(jié)一前言深井通常是指完鉆井深為4500~6000米的井，超深井通常指完鉆井深為6000米以上的井。近年來(lái)，深井、超深井的數(shù)量越來(lái)越多。鉆井實(shí)踐表明，當(dāng)鉆遇七八千米的超深井時(shí)，正常溫度梯度就可以使井底溫度達(dá)到200~250℃，因此溫度可能會(huì)更高。由于井深增加，井底處于高溫和高壓條件下，鉆進(jìn)井段長(zhǎng)而且有大段裸眼，還要鉆穿許多復(fù)雜地層，因此其作業(yè)條件比一般井要苛刻得多，于是對(duì)鉆井液的性能也提出了更高的要求。由于深井井底溫度可達(dá)200~250℃或更高,壓力可達(dá)1500~2000
2、大氣壓,一般認(rèn)為高壓對(duì)水基鉆井液性能沒(méi)有顯著影響,但是溫度的影響卻十分顯著,因而深井水基鉆井液的主要問(wèn)題是抗高溫,其核心就是抗高溫的處理劑。在中國(guó)，抗200℃以上高溫的水基鉆井液雖然已經(jīng)獲得室內(nèi)多方面研究，但是其應(yīng)用技術(shù)還不是很成熟。在高溫條件下，鉆井液中的各種組分均會(huì)發(fā)生降解、發(fā)酵、增稠及失效等變化，從而使鉆井液的性能發(fā)生劇變，并且不易調(diào)整和控制，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致鉆井作業(yè)無(wú)法正常進(jìn)行；而伴隨著高的地層壓力，鉆井液必須具有很高的密度，從而造成鉆井液中固相含量很高。這種情況下，發(fā)生壓差卡鉆及井漏、井噴等井下復(fù)雜情況的可能性會(huì)大大增加，欲保持鉆井液良好的流變性和較低的濾失量亦會(huì)更加
3、困難。此時(shí)使用常規(guī)鉆井液已無(wú)法滿足鉆井工程的要求，而必須使用具有以下特點(diǎn)的深井鉆井液：具有抗高溫的能力具有良好的高溫流變性具有良好的潤(rùn)滑性具有包被抑制性具有良好的造壁性和防垮塌能力具有良好的懸浮性和攜砂能力對(duì)于含膏鹽地層，還要具有較強(qiáng)的抗鹽抗鈣能力和防止蠕變縮徑、井壁溶蝕坍塌能力二高溫高壓對(duì)水基鉆井液的影響1）對(duì)密度的影響高溫高壓環(huán)境下的超深井鉆井液密度不再是一個(gè)常數(shù),而是隨溫度和壓力的變化而變化。由于深井井底溫度高,高密度鉆井液的處理異常復(fù)雜,經(jīng)常陷入加重—增稠—降黏—加重劑沉降—密度下降—再次加重的惡性循環(huán),甚至導(dǎo)致卡鉆。2)對(duì)黏土的影響(1)黏土的高溫分散作用通過(guò)實(shí)驗(yàn)
4、得知,鉆井液中黏土的高溫分散本質(zhì)上是水化分散,而高溫只是激化了這種作用而已。高溫分散作用使鉆井液中黏土粒子濃度增加,因此,對(duì)鉆井液的流變性有很大的影響,而且這種影響是不可逆的和不可恢復(fù)的。(2)黏土的高溫聚結(jié)作用黏土粒子高溫聚結(jié)對(duì)鉆井液性能的影響很明顯,主要是因?yàn)楦邷鼐劢Y(jié)使鉆井液中的顆粒數(shù)目減少,粒徑增大,從而增大了濾餅的滲透率,使濾餅質(zhì)量降低,增加鉆井液濾失量。(3)鉆井液中黏土顆粒的高溫鈍化實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),黏土懸浮體經(jīng)高溫作用后,黏土粒子表面活性降低,這就是黏土粒子表面高溫鈍化。高溫鈍化后鉆井液的分散度、黏度增加的同時(shí),動(dòng)切力和靜切力卻增加不多,有時(shí)甚至下降,這個(gè)現(xiàn)象在懸浮體
5、中黏土含量較低時(shí)普遍存在。3)對(duì)鉆井液處理劑的影響(1)高溫降解 高溫降解是有機(jī)高分子化合物因高溫而產(chǎn)生分子鏈斷裂的現(xiàn)象。對(duì)于鉆井液處理劑,高溫降解包括高分子主鏈斷裂,親水基團(tuán)與主鏈聯(lián)結(jié)鏈的斷裂2個(gè)方面,前者使處理劑分子量降低,部分或全部失去高分子性質(zhì),從而導(dǎo)致處理劑部分或全部失效,后者降低處理劑親水性或吸附能力,從而使處理劑抗鹽抗鈣能力和效能降低,以致喪失其作用。(2)高溫交聯(lián)一般的有機(jī)高分子處理劑(特別是天然高分子)都能發(fā)生高溫交聯(lián),高溫交聯(lián)可能產(chǎn)生2個(gè)結(jié)果。一是高分子交聯(lián)過(guò)度,形成三維的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),成為體型高聚物,則處理劑失去水溶性,整個(gè)體系成為凍膠,處理劑完全失效
6、;二是處理劑交聯(lián)適當(dāng),增大分子量,抵消了降解的破壞作用,從而保持以至增大處理劑的效能。另外,2種處理劑適當(dāng)交聯(lián)可使其親水能力和吸附能力互為補(bǔ)充,其結(jié)果相當(dāng)于處理劑進(jìn)一步改性增效。4）黏土顆粒和處理劑相互作用(1)高溫解吸附。處理劑這種高溫下的解吸作用會(huì)大大影響高溫下的性能和熱穩(wěn)定性。保證處理劑在高溫下的吸附能力是高溫高壓鉆井液工作必須考慮的重要問(wèn)題,這主要是由處理劑的吸附基團(tuán)的本性和數(shù)量決定的。(2)去水化作用。在高溫下處理劑的親水基會(huì)發(fā)生去水作用,導(dǎo)致黏土粒子水化膜減薄,促進(jìn)了高溫聚結(jié)作用,這樣必然使高溫下濾失量上升,流變性變壞,這種變化亦具有可逆性。5）高溫高壓對(duì)水基鉆
7、井液的影響特點(diǎn)(1)惡化鉆井液性能。隨著溫度的增加,鉆井液的各種性能都會(huì)隨之而發(fā)生改變。一般而言,升溫使鉆井液的造壁性能變壞,即濾餅變厚,滲透性變大,濾失量增高。(2)降低鉆井液的熱穩(wěn)定性。高溫使鉆井液中各組分本身及各組分之間在低溫下本來(lái)不易發(fā)生的變化、不劇烈反應(yīng)、不顯著的影響都變得激化,這些作用的結(jié)果必然嚴(yán)重改變、損害以至完全破壞鉆液原有性能。(3)高溫對(duì)鉆井液流變性、熱穩(wěn)定性的影響。高溫增稠;高溫減稠;高溫固化。(4)降低鉆井液的pH值。鉆井液經(jīng)高溫作用后pH值下降,其下降程度視鉆井液體系不同而異。鉆井液礦化度
