1. 鉆井液基本介紹

  鉆井液通常被稱為“泥漿”，如果把鉆井工程比作為人類軀體的話，那么鉆井液就是其血液。它是貫穿整個(gè)油氣開采過程，用于滿足鉆井工程不同環(huán)節(jié)需求下循環(huán)流體的總稱。鉆井液是在整個(gè)鉆井過程中與井筒保持接觸的單一組成部分，其主要作用是通過設(shè)計(jì)鉆井液配方是使得鉆井工程可以在井筒內(nèi)順利完成以到達(dá)預(yù)期的石油地層。鉆井液技術(shù)的進(jìn)步使得在油井施工過程的每個(gè)井段都可以采用成本效益高、適用的系統(tǒng)成為可能。

  鉆井液系統(tǒng)包括由特殊設(shè)計(jì)的泥漿泵從地面坑中泵出的大量液體，通過鉆柱從鉆頭上出來，上升到井筒的環(huán)空，然后返回地面進(jìn)行必要的固相清除和維護(hù)處理。地面系統(tǒng)的能力通常由鉆機(jī)的尺寸決定，而鉆機(jī)的選擇則由井的設(shè)計(jì)決定。例如，深水油井的活躍鉆井液量可能有幾千桶。其中很大一部分需要填滿連接鉆臺(tái)和海底的長(zhǎng)鉆立管。相比之下，陸地上的淺井可能只需要幾百桶水就能達(dá)到目標(biāo)。

  一種經(jīng)過適當(dāng)設(shè)計(jì)和維護(hù)的鉆井液在井施工過程中具有以下幾個(gè)基本功能:

· 通過將鉆屑運(yùn)輸?shù)降孛鎭砬鍧嵕?，在鉆井液再循環(huán)到井下之前，可以通過機(jī)械方式將巖屑從流體中去除。

· 平衡或克服井筒內(nèi)的地層壓力，將井控風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

· 支撐和穩(wěn)定井筒壁，直到套管可以固定和膠結(jié)，或者可以安裝裸眼完井設(shè)備。

· 防止或最小化對(duì)生產(chǎn)層的損害。

· 冷卻和潤(rùn)滑鉆柱和鉆頭。

· 將液壓馬力傳送到鉆頭。

· 可以通過巖屑分析、隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)和電纜測(cè)井來獲取產(chǎn)層信息。

  鉆井液的成本平均為鉆井總有形成本的10%。然而，鉆井液的性能會(huì)在幾個(gè)方面影響鉆井成本。正確制定和維護(hù)良好的鉆井系統(tǒng)可以有助于在整個(gè)鉆井作業(yè)成本控制,提高機(jī)械鉆速(ROP),保護(hù)儲(chǔ)層免受不必要的傷害,盡量減少潛在的損失的循環(huán),在靜態(tài)間隔穩(wěn)定井筒,幫助運(yùn)營(yíng)商仍符合環(huán)保和安全法規(guī)。許多鉆井液系統(tǒng)可以從一口井到另一口井重復(fù)使用，從而減少了廢液量和建造新泥漿的成本。在可能的范圍內(nèi)，鉆井液系統(tǒng)應(yīng)有助于保持含烴帶的生產(chǎn)潛力。最大限度地減少流體和固體侵入感興趣的區(qū)域是實(shí)現(xiàn)預(yù)期產(chǎn)量的關(guān)鍵。鉆井液還應(yīng)符合既定的健康、安全和環(huán)境(HSE)要求，確保人員不受到危害，保護(hù)環(huán)境敏感區(qū)域不受污染。鉆井液公司與油氣運(yùn)營(yíng)公司密切合作，以實(shí)現(xiàn)這些共同目標(biāo)。

2.鉆井液的基本功能

· 將巖屑輸送到地表

  將鉆屑輸送到地面是鉆井液最基本的功能。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，流體應(yīng)具有足夠的懸浮特性，以確保巖屑和加重目的固相(如重晶石稱量材料)不會(huì)在靜態(tài)間隔期間沉降。鉆井液應(yīng)具有良好的化學(xué)性質(zhì)，以幫助防止或減少巖屑固相顆粒的分散，從而使這些固體顆粒能在地面被有效地清除。否則，這些固體顆粒會(huì)分解成超細(xì)顆粒，對(duì)生產(chǎn)層造成損害，影響鉆井效率。

· 防止發(fā)生井控問題

  在正常鉆井條件下，鉆井液柱對(duì)井筒會(huì)產(chǎn)生靜水壓力，這種壓力應(yīng)平衡或超過地層壓力，以防止氣體或其他地層流體流入到井筒內(nèi)。隨著地層壓力的增加，鉆井液的密度也會(huì)增加，以幫助保持安全邊際，防止井噴。然而，如果流體的密度太大，地層就會(huì)被破壞，一旦地層產(chǎn)生裂縫，大量的鉆井液會(huì)沿著裂縫流失到底層中，導(dǎo)致靜水壓力就會(huì)降低，這種壓力降低也可能導(dǎo)致地層中流體向井筒內(nèi)流動(dòng)。因此，在井筒壓力狀態(tài)下保持適當(dāng)?shù)牧黧w密度對(duì)井筒的安全性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。

· 保持井筒穩(wěn)定性

  保持最佳鉆井液密度不僅有助于控制地層壓力，還有助于防止井眼坍塌和頁巖失穩(wěn)。理想狀態(tài)下井筒形狀相對(duì)規(guī)則，且沒有障礙物，以便鉆柱可以自由進(jìn)出井眼(起下鉆)。在鉆至計(jì)劃深度后，當(dāng)套管下鉆至底部并固井時(shí)，井筒應(yīng)在靜態(tài)條件下保持穩(wěn)定，此時(shí)的鉆井液程序應(yīng)該能夠再井筒靜止條件下保證井下壓力平衡以及其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。

· 減少地層損害

  鉆井作業(yè)將生產(chǎn)層暴露在鉆井液以及鉆井液中所含的固體和化學(xué)物質(zhì)中。液體濾液和/或細(xì)固體侵入地層是不可避免的。通過對(duì)相關(guān)地層的巖心樣品進(jìn)行測(cè)試，通過選擇和設(shè)計(jì)鉆井液體系，可以將對(duì)地層的損害降至最低。通過使用精確的建模軟件對(duì)井下儲(chǔ)層性質(zhì)以及顆粒匹配進(jìn)行計(jì)算，推薦設(shè)計(jì)選擇特殊的“鉆入”流體，以減少對(duì)地層的損害。

· 冷卻和潤(rùn)滑鉆柱

  在實(shí)際鉆井作業(yè)過程中，鉆頭和鉆柱在整個(gè)或部分時(shí)間內(nèi)以相對(duì)較高的轉(zhuǎn)速每分鐘(轉(zhuǎn)速/分鐘)旋轉(zhuǎn)的。鉆井液通過鉆柱并沿井筒環(huán)空向上循環(huán)，有助于減少鉆柱與井壁或套管間得摩擦并冷卻鉆柱。鉆井液還提供一定程度的潤(rùn)滑性，以幫助鉆桿和底部鉆具組合(BHA)通過造斜處可能導(dǎo)致的卡鉆事故的發(fā)生。油基鉆井液(OBFs)和合成基流體(SBFs)具有高度的潤(rùn)滑性，因此通常是大斜度定向井的首選流體類型。一些水基聚合物體系也提供接近油和合成體系的潤(rùn)滑性。

· 提供井筒信息

  由于鉆井液與井筒保持恒定的接觸，因此鉆井液可以揭示出所鉆地層的大量信息，并作為一種傳到介質(zhì)，通過位于鉆柱上的工具和鉆柱出井時(shí)進(jìn)行的測(cè)井作業(yè)收集到大量的井下數(shù)據(jù)。鉆井液在環(huán)空中保存巖屑的能力直接影響到巖屑分析的質(zhì)量。這些巖屑是鉆井液物理和化學(xué)狀況的主要指示物。優(yōu)化的鉆井液系統(tǒng)有助于產(chǎn)生穩(wěn)定的、規(guī)范的井筒，而且可以提高井下測(cè)量和測(cè)井工具以及電纜工具傳輸數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

· 盡量減少對(duì)人員、環(huán)境和鉆井設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)

  鉆井液需要由經(jīng)過專門培訓(xùn)的人員進(jìn)行日常測(cè)試和持續(xù)監(jiān)測(cè)。與處理任何類型的流體有關(guān)的安全危險(xiǎn)在流體的文件中清楚地指明。鉆井液也會(huì)受到全球監(jiān)管機(jī)構(gòu)的嚴(yán)密審查，以確保使用中的配方符合為保護(hù)環(huán)境和人類社區(qū)而制定的法規(guī)。在鉆井平臺(tái)上，用于泵送或加工流體的設(shè)備要經(jīng)常檢查是否有來自磨損或化學(xué)腐蝕的磨損跡象。防噴設(shè)備要定期進(jìn)行測(cè)試，以確保其安全性不受影響。

  上井段通常采用低密度水基流體(WBFs)。根據(jù)地層類型、井下溫度、定向鉆井方案和其他因素，作業(yè)者可能會(huì)在鉆井過程的預(yù)定深度切換到OBF或SBF。高性能的WBFs還可以滿足各種鉆井挑戰(zhàn)。

  根據(jù)油井位置的不同，鉆井液系統(tǒng)可能會(huì)暴露在鹽水流、二氧化碳和硫化氫的流入、固體堆積、石油或氣體的流入或極端溫度下。在從一個(gè)鉆井液系統(tǒng)置換到另一個(gè)鉆井液系統(tǒng)的過程中，與用于固井的水泥漿的接觸也會(huì)造成污染。

  準(zhǔn)備鉆井液方案的鉆井液專家應(yīng)該了解任何井所面臨的操作和環(huán)境挑戰(zhàn)。專家(通常由技術(shù)專家和研究人員支持)與操作者密切合作，可以對(duì)可能遇到的條件范圍進(jìn)行規(guī)劃，并生成既安全又經(jīng)濟(jì)的鉆井液程序。規(guī)劃階段通常包括確定具體的業(yè)績(jī)目標(biāo)和衡量成功的手段。

  在整個(gè)鉆井過程中，鉆井液工作人員負(fù)責(zé)準(zhǔn)確記錄測(cè)試結(jié)果、鉆井液量、鉆井事件、產(chǎn)品庫存以及與環(huán)境合規(guī)相關(guān)的行動(dòng)。標(biāo)準(zhǔn)鉆井液報(bào)告反映了鉆井液人員(通常稱為“鉆井液工程師”)在鉆井現(xiàn)場(chǎng)每天提供的信息類型。這些報(bào)告通常由計(jì)算機(jī)生成并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，以及在完成油氣井鉆進(jìn)得出結(jié)論時(shí)進(jìn)行的井后分析，也可以作為今后在同一區(qū)塊或面臨類似挑戰(zhàn)的油井的參考資料。

  延安朝政泥漿有限公司是集泥漿科研、生產(chǎn)、銷售、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù)為一體的科技型專業(yè)公司。公司立足陜西、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古、新疆、云貴、山西、河南、河北，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)170余種產(chǎn)品，大量應(yīng)用在石油、天然氣、石鹽、煤炭、頁巖油氣、煤層氣、金屬礦、地?zé)?、鹽巖、定向穿越、通風(fēng)井、凍土層、可燃冰、凍結(jié)井、樁基等鉆探領(lǐng)域鉆井市場(chǎng)。經(jīng)過20年突飛猛進(jìn)的發(fā)展，已累積資金3億元，員工1000余人，化工廠5個(gè)，客戶3000多家，市場(chǎng)占有率較高，是西北地區(qū)較有實(shí)力的泥漿公司。

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