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钻井液在钻井过程中起到什么作用

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编辑时间 : 2020-11-13

钻井液将钻屑输送到地面是钻井液最基本的功能。为了实现这一目标,流体应具有足够的悬浮特性,以确保岩屑和加重目的固相(如重晶石称量材料)不会在静态间隔期间沉降。钻井液应具有良好的化学性质,以帮助防止或减少岩屑固相颗粒的分散,从而使这些固体颗粒能在地面被有效地清除。否则,这些固体颗粒会分解成超细颗粒,对生产层造成损害,影响钻井效率。
· 防止发生井控问题。
在正常钻井条件下,钻井液柱对井筒会产生静水压力,这种压力应平衡或超过地层压力,以防止气体或其他地层流体流入到井筒内。随着地层压力的增加,钻井液的密度也会增加,以帮助保持安全边际,防止井喷。然而,如果流体的密度太大,地层就会被破坏,一旦地层产生裂缝,大量的钻井液会沿着裂缝流失到底层中,导致静水压力就会降低,这种压力降低也可能导致地层中流体向井筒内流动。因此,在井筒压力状态下保持适当的流体密度对井筒的安全性和稳定性至关重要。
· 保持井筒稳定性。
保持最佳钻井液密度不仅有助于控制地层压力,还有助于防止井眼坍塌和页岩失稳。理想状态下井筒形状相对规则,且没有障碍物,以便钻柱可以自由进出井眼(起下钻)。在钻至计划深度后,当套管下钻至底部并固井时,井筒应在静态条件下保持稳定,此时的钻井液程序应该能够再井筒静止条件下保证井下压力平衡以及其化学性质稳定。
· 减少地层损害。
钻井作业将生产层暴露在钻井液以及钻井液中所含的固体和化学物质中。液体滤液和/或细固体侵入地层是不可避免的。通过对相关地层的岩心样品进行测试,通过选择和设计钻井液体系,可以将对地层的损害降至最低。通过使用精确的建模软件对井下储层性质以及颗粒匹配进行计算,推荐设计选择特殊的“钻入”流体,以减少对地层的损害。
· 冷却和润滑钻柱。
在实际钻井作业过程中,钻头和钻柱在整个或部分时间内以相对较高的转速每分钟(转速/分钟)旋转的。钻井液通过钻柱并沿井筒环空向上循环,有助于减少钻柱与井壁或套管间得摩擦并冷却钻柱。钻井液还提供一定程度的润滑性,以帮助钻杆和底部钻具组合(BHA)通过造斜处可能导致的卡钻事故的发生。油基钻井液(OBFs)和合成基流体(SBFs)具有高度的润滑性,因此通常是大斜度定向井的首选流体类型。一些水基聚合物体系也提供接近油和合成体系的润滑性。
· 提供井筒信息。
由于钻井液与井筒保持恒定的接触,因此钻井液可以揭示出所钻地层的大量信息,并作为一种传到介质,通过位于钻柱上的工具和钻柱出井时进行的测井作业收集到大量的井下数据。钻井液在环空中保存岩屑的能力直接影响到岩屑分析的质量。这些岩屑是钻井液物理和化学状况的主要指示物。优化的钻井液系统有助于产生稳定的、规范的井筒,而且可以提高井下测量和测井工具以及电缆工具传输数据的质量。
· 尽量减少对人员、环境和钻井设备的风险。
钻井液需要由经过专门培训的人员进行日常测试和持续监测。与处理任何类型的流体有关的安全危险在流体的文件中清楚地指明。钻井液也会受到全球监管机构的严密审查,以确保使用中的配方符合为保护环境和人类社区而制定的法规。在钻井平台上,用于泵送或加工流体的设备要经常检查是否有来自磨损或化学腐蚀的磨损迹象。防喷设备要定期进行测试,以确保其安全性不受影响。

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