鉆井液固含及其控制課件

鉆井液工藝原理電子教案

鉆井液固含及其控制本章要點：掌握鉆井液固相控制的重要性、基本原理與工藝。第一節(jié)鉆井液含砂量及其測定一、鉆井液含砂量二、鉆井要求：

鉆井液含砂量是指鉆井液中不能通過200目篩網，即粒徑大于74μm的砂粒占鉆井液總體積的百分數(shù)。

鉆井液含砂量越小越好，一般要求控制在0.5%以下。含砂量過大會對鉆井過程造成以下危害：

（1）使鉆井液密度增大，對提高鉆速不利。（2）形成的泥餅松軟，濾失量大，不利于井壁穩(wěn)定，影響固井質量。（3）泥餅中粗砂粒含量過高會使泥餅的摩擦系數(shù)增大，容易造成壓差卡鉆。（4）增加對鉆頭和鉆具的磨損，縮短使用壽命。

三、含砂量控制方法充分利用震動篩和除砂器等固控設備。1、測量儀器鉆井液含砂量用一種專門設計的含砂量測定儀進行測定。該儀器由一個帶刻度的類似于離心試管的玻璃容器和一個帶漏斗的篩網筒組成，所用篩網為200目。四、含砂量測量2、測量方法（1）將一定體積的鉆井液注入玻璃容器中，然后注入清水至刻度線。（2）用力振蕩后將容器中的流體倒入篩網筒過篩．然后將漏斗套在篩網筒上反轉，漏斗嘴插入玻璃容器。（3）將不能通過篩網的砂粒用清水沖入玻璃容器中，待砂粒全部沉淀后讀出體積刻度，由下式求出鉆井液含砂量N：本節(jié)完第二節(jié)鉆井液中膨潤土含量

膨潤土作為鉆井液造漿材料，在提粘切、降濾失等方面起著重要作用，但其用量又不易過大，因此，在鉆井液中必須保持適宜的膨潤土含量。膨潤土含量測定原理：使用亞甲基藍法測出鉆井液的陽離子交換容量(CEC)，然后通過計算確定鉆井液中膨潤土的含量。

1、試驗步驟

（1）用不帶針頭的注射器量取1mL鉆井液，放入適當大小的錐形瓶中，加入10mL水稀釋。為消除有機處理劑的干擾，加入15mL3%的H2O2和0.5mL濃度為2.5M的釋H2S04，緩緩煮拂10min，然后用水稀釋到50mL。

(2)以每次0.5mL亞甲基藍標準溶液（0.01M）加入到錐形瓶中，然后旋搖30s，在固體懸浮的狀態(tài)下，用攪拌棒取一滴液體放在濾紙上，觀察染色的鉆井液固相周圍有無蘭色環(huán)出現(xiàn)，若無蘭色環(huán)出現(xiàn)，重復以上操作。一旦發(fā)現(xiàn)蘭色環(huán)，搖蕩錐形瓶2min，再放1滴在濾紙上，如色圈仍不消失，即達到滴定終點，如圖1-5所示。此時，所消耗的亞甲基藍標準溶液的毫升數(shù)即為鉆井液的陽離子交換容量(CEC)。亞甲基藍滴定終點的點滴試驗2、膨潤土含量計算本節(jié)完第三節(jié)鉆井液固相含量一、鉆井液固相含量：鉆井液中全部固相體積占鉆井液總體積的百分數(shù)。

固相含量的高低以及這些固相顆粒的類型、尺寸和性質均對鉆井時的井下安全、鉆井速度及油氣層損害程度等有直接的影響。因此，在鉆井過程中必須對其進行有效的控制。二、鉆井液中固相的類型2、按用途分類有用固相：配漿粘土、加重材料。無用固相：鉆屑。

1、根據(jù)其性質不同分類活性固相：容易發(fā)生水化作用的固相，如膨潤土。惰性固相：水化作用弱的固相，如鉆屑和重晶石。3.按固相粒度分類

根據(jù)美國石油學會(API)規(guī)定的標準，可將鉆井液中的固相按粒度大小分為三大類：(1)粘土（或稱膠粒）：粒徑<2μm(2)泥:粒徑為2~74μm

(3)砂（或稱API砂）:粒徑>74μm4.按固相密度分類（1）高密度固相主要指密度為4.2g/cm3

的重品石，還有其它加重材料。（2）低密度固相膨潤土、鉆屑、不溶性的處理劑，一般認為這部分固相的平均密度為2.6g/cm3

。

在鉆井過程中，過高的固相含量往往對井下安全造成很大的危害，其表現(xiàn)主要有以下幾個方面：1、使鉆井液粘度、切力偏高，流動性和攜巖效果變差。2、使井壁上形成厚的泥餅，摩擦系敷大，容易造成起下鉆遇阻和粘附卡鉆。3、泥餅質量不好會使鉆井液濾失量增大，造成井徑縮小，井壁剝落或坍塌。4、對油氣層損害加大，油井產能下降。三、鉆井液固相含量與鉆井的關系四、鉆井液固相含量測定1、測定儀器：鉆井液固相含量測定儀2、測量原理

采用蒸餾的方法使鉆井液固液分離，液相體積可由帶刻度的接收器直接讀出，固相體積為鉆井液體積和液相體積的差值。五、固相控制方法（1）機械方法

固控應首先考慮機械方法。振動篩、除砂器、除泥器、清潔器和離心機。五、固相控制方法原理：通過振動篩、除砂器、除泥器、清潔器和離心機等機械設備，利用篩分和強制沉降的原理，將鉆井液中的固相按密顆粒大小不同而分離開，并根據(jù)需要決定取舍，以達到控制固咀的。優(yōu)點：處理時間短、效果好、

而且本較低。五、固相控制方法五、固相控制方法（2）稀釋法

稀釋法既可用清水或其它較稀的流體直接稀釋循環(huán)系統(tǒng)中的鉆井液。

如果用機械方法清除有害固相仍達不到要求，可用稀釋的方進一步降低固相含量，有時是在固控設備缺乏或出現(xiàn)故障的情況下不得不采用這種方法。

五、固相控制方法優(yōu)點：操作簡便、見效快。缺點：在稀釋的同時必須補充足夠的處理劑，如果是

加重鉆井液還需補充大的加重材料，因而使鉆

井液成本顯著增加。此外還有一部分被廢棄舊

漿的排放問題需要考慮。五、固相控制方法為了盡可能降低稀釋費用,有以下幾個般原則應該遵循：（１）鉆井液總體積不宜保留過大。（２）部分舊漿的排放應在加水稀釋前進行，不要邊稀釋邊排放。（３）一次較大量的稀釋比分多次少量稀釋的費用小。五、固相控制方法（3）化學絮凝法

化學絮凝法是在鉆井液中加入適量的絮凝劑，使固相細顆粒聚集成較大顆粒，然后用機械方法排除或在沉砂池中沉除，這種方法是機械方法清除固相的補充，兩者相輔相成。五、固相控制方法

化學方法還可用于清除鉆井液中過量的膨潤土。由于膨潤土的最大粒徑在5μm

左右，而離心機一般只能清除粒徑6μm

以上的顆粒，因此用機械方法無法降低鉆井液中膨潤土的含量。顯然，在這種情況下，化學絮凝應安排在鉆井液通過所有固控設備之后進行。鉆井液工藝原理電子教案—第八章（1）絮凝劑定義：通過橋連吸附將一些細顆粒聚結在一起的化學物質。鉆井液工藝原理電子教案—第八章類型：全絮凝劑：即絮凝有用固相又絮凝無用固相

選擇性絮凝劑：只絮凝無用固相鉆井液工藝原理電子教案—第八章全絮凝作用

選擇性絮凝作用膨潤土（負電）鉆屑（不帶電或少量負電）吸附吸附吸附不吸附PAMHPAM絮凝機理：鉆井液工藝原理電子教案—第八章鉆井液工藝原理電子教案—第八章絮凝過程：吸附→架橋→蜷曲→絮凝成團CPAM含有陽離子鏈節(jié)和非離子鏈節(jié)，比PAM、HPAM具有更好的絮凝作用。

鉆井液工藝原理電子教案—第八章4、影性絮凝作用的主要因素（1）相對分子