钻井液固控技术-2012VIP免费

•所谓钻井液固相控制，就是指在保存适量有用固相的前提下，尽可能地清除无用固相。通常将钻井液固相控制简称为固控(SolidsControl)。①DesirableSolids(有用固相)，如膨润土、加重材料以及非水溶性或油溶性的化学处理剂；②DesirableSolids(无用固相)，如钻屑、劣质土和砂粒等。1.SolidsinDrillingFluidsandParticleSizeDistribution钻井液固相及粒度分布•High-densitysolids（高密度固相）:weightingmaterialshavehigherdensity(usually>4.0g/cm3)•Low-densitysolids（低密度固相）:bentoniteanddrilledsolidshavelowerdensity(usually<2.7g/cm3)•Inertsolids（惰性固相）:sand,silt,limestone,feldspar,andAPIbarite.Theydonothydrateorotherwisereactwithothercomponentsofthemud.•Activesolids（活性固相）:bentonite按固相粒度分类•按照美国石油学会(APl)制订的标准，钻井液中的固相可按其粒度大小分为三大类：(1)粘土(或称胶粒)：粒径<2；(2)泥：粒径2～73；(3)砂(或称API砂):粒径>74.mmm钻井液中固相的粒度分布情况m类别外观描述粒径范围／对应目数质量分数/%砂粗中中细>2000250-200074-2503>1060-10200-600.8-20.4-8.72.5-15.2泥细极细44-742-44355-200／11-19.856-70粘土胶粒<2／5.5-6.5重晶石2-74Particlesizedistributionofabentoniteinfreshwater膨润土粒度分布•Particlesizedistributionofabentoniteinfreshwater:veryfinecolloidalparticles(<2)mParticlesizedistributionofabarite重晶石粒度分布•按照我国国家标准和API标准，钻井液用重晶石粉的200目筛筛余量均小于3％，即要求至少有97％的重晶石颗粒的粒径在74以下。一般认为，绝大多数重晶石粉颗粒的粒度范围为2-74。•(1)小于2的颗粒约占8％；•(2)小于30的颗粒约占76％;•(3)小于40的颗粒约占83％。mParticlesizedistributionofabaritemmmmmCuttings岩屑•Vs=thecuttingvolumeenteringthemud,m3/h;•φ=theaverageformationporosity,•d=thebitdiameter,m,and•=thepenetrationrateofthebit,m/h.dtdDdVs4)1(2dtdDParticlesizedistributionofCuttings岩屑粒度分布•而钻屑的粒度处于0.05-10000这样一个极宽的范围。在小于1的胶体颗粒和亚微米颗粒中，膨润土所占的体积分数明显超过钻屑，而在大于5的较大颗粒中，则几乎全部是钻屑的颗粒。mParticlesizedistributionofashaleinanativemudmm5.2PurposesandSignificanceofSolidsControl（固相控制的目的和意义）•Maintainadequatemudrheologicalandfiltrationproperties.•Improvelubricityandreduceabrasivenessandfrictionofmudandmudcake.•Reducedrillingtorqueanddrag.•Reducefrequencyofdifferentialstickingandloggingtroubles.•Reducesurgeandswabpressure.•Increasepenetrationrateandprolongbitfootageandlife.•Reducewater,bariteandchemicaladditivesconsumption.•Smoothcasingrunningandimprovecementingquality.•Obtaingaugeholeandenhanceboreholestability.•Reducewearofpumpandequipmentparts.•Controlmudweightandmitigateformationdamage.•Reducemuddrainageandhaul-off.5.3SolidControlMethods固控方法①Screening:振动筛②Forcedsettling：强制沉降（旋流器，离心机）③Chemicalflocculation（化学絮凝）,and④Dilution（稀释）.①化学絮凝法•化学絮凝法是在钻井液中加入适量的絮凝剂(如部分水解聚丙烯酰胺)，使某些细小的固体颗粒通过絮凝作用聚结成较大颗粒，然后用机械方法排除或在沉砂池中沉除。这种方法是机械固控方法的补充，两者相辅相成。目前广泛使用的不分散聚合物钻井液体系正是依据这种方法，使其总固相含量保持在所要求的4％以下。化学絮凝方法还可用于清除钻井液中过量的膨润土。由于膨润土的最大粒径在5μm左右，而离心机一般只能清除粒径6μm以上的颗粒，因此用机械方法无法降低钻井液中膨润土的含量。化学絮凝总是安排在钻井液通过所有固控设备之后进行。②稀释法•稀释法既可用清水或其它较稀的流体直接稀释循环系统中的钻井液，也可在泥浆池容量超过限度时用清水...