钻井液与固控系统讲座(简)

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1、钻井液与固控系统讲座（一）钻井液与固控系统讲座（一）内容第一节、钻井液的组成及常用术语第二节、钻井液中的固相对钻速的影响第三节、钻井液中的固相对泥饼的影响第四节、固控系统构成第一节、钻井液的组成及常用术语一、钻井液的定义、功能及组成1、钻井液：是钻井过程中使用的循环流体，俗称“泥浆”。是液体、固体和化学处理剂的混合物。2、钻井液的主要功能：清洗井底，携带岩屑；冷却和润滑钻头及钻柱；形成泥饼，保护井壁；控制与平衡地层压力；悬浮钻屑和加重剂；地面沉砂，清除钻屑，提供地层资料；保护油气储集层防止伤害；作动力液，传递水功率等。第一节、钻井液的组成及常用术

2、语3、钻井液的主要成分有：水——淡水、盐水、咸水和饱和盐水等；膨润土——钠膨润土、钙膨润土、有机土或抗盐土等；化学处理剂——无机类、有机类、表面活性剂类、高分子聚合物类等；轻质油或原油等；加重剂——重晶石、赤铁矿等；气——空气或天然气。第一节、钻井液的组成及常用术语二、与钻井液固控有关的术语和定义1、固相总量：指钻井液中不溶固体的总量，通常以体积百分比表示。2、钻屑：是污染钻井液的主要固相，在钻井全过程中将影响钻井液的物理性能，使钻井液的密度、粘度、动切力、失水、泥饼、研磨性、粘滞性和流动阻力增加。在钻井过程中，钻屑还会损害油气层、降低钻速、增大转

3、盘扭矩、起下钻遇阻、造成粘附卡钻、引起井漏、井喷等井下复杂情况。同时，钻井液中的钻屑会对循环系统造成严重磨损。固控就是对钻屑的控制。第一节、钻井液的组成及常用术语1、钻井液固相含量对钻速的影响钻井液中固相含量升高，将使钻井速度下降．第二节、钻井液中的固相对钻速的影响钻井液中固相含量的增高，会使钻井液密度升高，从而使井底压差增加，增大了液柱对井底岩屑的压持效应。固相含量升高，使钻井液的流变性能变坏，粘度、切力升高，使井底清洗效率降低。这两个因素对钻井速度的影响总是互相交织在一起的。第二节、钻井液中的固相对钻速的影响室内模拟钻进试验也得出了相同结果。从

4、图1—21可以看出，在液柱压力完全相同的情况下，用固相含量为3％的钻井液，机械钻速为3.3m／h；而用固相含量为12％的钻井液钻进，机械钻速仅为1.1m／h，为前者的1／3。第二节、钻井液中的固相对钻速的影响第二节、钻井液中的固相对钻速的影响2、固相颗粒粒度对钻速的影响第二节、钻井液中的固相对钻速影响可以看出：小于1μm的胶体比大于1μm的固体颗粒对钻速的影响大得多。这就表明，固体对钻速的影响与它们对塑性粘度的影响有关，而不仅仅与固体总含量有关，只有当亚微米（小于1μm）粒子数尽可能低时，即塑性粘度始终保持在低水平时，对提高钻速才是最理想的。这也是

5、固控设备中要采用离心机的主要原因之一。第二节、钻井液中的固相对钻速影响第二节、钻井液中的固相对钻速影响3、固相颗粒的反应活性对钻速的影响固体颗粒的活性大小直接与体系的分散性有关。在相同固相含量下，不分散钻井液比分散钻井液有更高的钻速，如图1—22所示。第二节、钻井液中的固相对钻速影响钻井液的功用之一是在井壁上形成薄而韧、渗透性小的泥饼。钻井液中的固相含量增加，泥饼厚度也增加。泥饼厚度的公式为：第三节、钻井液中的固相对泥饼的影响该式表明：固相含量的降低可使泥饼厚度减小。在给定滤失量下，要产生较薄的泥饼，则泥饼与钻井液中的固相之比应高些。对一定的滤失量

6、来说，钻井液中固相百分数越高，愈会产生厚而软的泥饼，给钻井带来若干问题。第三节、钻井液中的固相对泥饼的影响第三节、钻井液中的固相对泥饼的影响第三节、钻井液中的固相对泥饼的影响提示：压差卡钻是个很普遍的问题，降低压差、减少钻杆与井壁的接触面积，可以减轻这个问题，消除压差通常是不可能的，而形成薄而韧的泥饼，可降低钻杆接触面，从而减小粘卡力，减少卡钻的几率。因此，泥饼应尽可能地薄，也就是说，固相含量应尽可能的低。第三节、钻井液中的固相对泥饼的影响1、固相控制概念所谓钻井液固相控制(通常简称固控)工艺就是对钻井液中的固体颗粒进行控制的原理和技术方法。通过固

7、控技术以清除钻井液中的有害固相，保留有用固相，满足钻井工艺对钻井液性能的要求。固相控制的方法通常有四种，即稀释、替换、机械清除和沉淀。大多数情况下以机械清除最有效、最经济。第四节固控系统构成2、粒度的分类API泥浆材料标准化委员会曾将固相颗粒尺才范围划分如下：颗粒分类术语颗粒尺寸(μm)胶体(粒)<2超细2—44细44—74中偏细74—250中偏粗250—2000粗2000—10000第四节固控系统构成3、各种固控设备分离范围设备名称分离颗粒尺寸um标准筛网的振动筛﹥400超细筛网的振动筛（200目）400-74特细筛网的振动（〉200目）〉44除

8、砂器74-44除泥器44-8中速离心机（2200转）〉5-7高速离心机（3000转）〉2-5第四节固控系统构成第四节固制系