合理配套使用泥浆固相控制设备
35页1、合理配套使用泥浆固相控制设备任安德2017 年 11 月16 日1 概述钻井固相是泥浆中所含固体成分,其体积或质量百分比即为我们通常 所说的泥浆固相含量。钻井固相按其作用可分为两类:有用固相和有害固 相。正因为泥浆固相含量及颗粒大小与钻井综合成本有着如此重要的关系, 泥浆固相控制才在钻井工程中显得至关重要。泥浆固相控制就是要清除泥 浆中的有害固相,保存有用固相。以满足钻井工艺对泥浆性能的要求。固 相控制的方法很多常用的有大池子沉淀、稀释法、替代法、机械法、化学 絮凝法五种。稀释法是用清水或其他较稀的液体来稀释泥浆;替代法是利 用清水或性能符合要求的泥浆来替代出一部分固相较高的泥浆,从而减轻 总的固相含量;机械法是通过振动筛、除砂器、除泥器、离心机等机械设 备,利用筛分、离心分离等原理,将泥浆中的固相成分按颗粒、密度大小 不同而分离开,根据需要进行取舍,以达到控制固相的目的;化学方法是 利用不分散体系泥浆来控制钻屑,使之不分散或絮凝,他常常是机械或其 他方法的补充。其中由于机械法固控效果好,成本低,且尚无新的固控方 法可以替代,故在钻井施工中被普遍采用。对泥浆循环固控系统研究探索主要针对
2、流程的科学设计,同时以流程 为主线来合理配置固控设备,其最终目的是为了更好地满足钻井作业的需 要,因此,首先要从钻井工艺要求的角度考虑,其次要符合高效、节能、 环保的要求,另外,要安装方便、操作简单、降低劳动强度。2 泥浆的分类和作用2.1 泥浆的分类 泥浆是粘土颗粒分散在介质中而构成的。构成泥浆的分散体不止是粘 土颗粒,而分散介质也不止是水。以分散和分散介质不同来划分泥浆的分 类和组成(见表 2.1)。表 2.1 泥浆的分类类型组成分散体分散介质水淡水泥浆粘土淡水基钙处理泥浆粘土水中钙离子浓度大于80毫克/每升泥盐水泥浆粘土水中含盐量大于1%饱和盐水泥浆粘土饱和盐水浆低固相泥浆粘土含量少于7%淡水或矿化水油基泥浆沥青、烟黑、亲油粘土柴油或原油乳水包油型粘土、油滴淡水或矿化水化(混油泥浆)泥油包水型水、粘土柴油或原油注:上表均系指一般比重的泥浆。若重泥浆,则分散体里还有加重剂 颗粒。目前普遍使用水基泥浆和油基泥浆。2.2 泥浆的作用泥浆是关系钻井成败的主要因素之一。泥浆的主要作用如下:(1) 携带和悬浮钻屑。泥浆的一个基本作用,就是要把钻头破碎的岩屑 从井底带出井眼,保持井眼净化。(2
3、) 稳定井壁:泥浆的组成必须对钻遇的泥页岩的水化膨胀和分散具有 较强的抑制作用,同时,泥浆的滤失性能应有利于在井壁上形成薄而韧、 摩擦系数小的泥饼。(3) 冷却和冲洗钻头,清扫井底岩屑。(4) 平衡井底压力:泥浆密度能在较大范围内调节,以建立与地层压力相平衡的液柱压力,防止喷、漏、塌、卡等井下复杂情况发生。2.3 泥浆中固相分类根据泥浆中固体的性质可将其区分为两大类:(1) 活性固体:这些固体在水中水化分散,它们的物理化学性质受水中 的离子和泥浆处理剂的影响,这些固体如粘土和以粘土为主要成分的岩屑(2) 惰性固体:这些固体不溶于水,在水中也不水化分散,如重晶石、 石灰石、砂等。根据固体对泥浆性能的影响,泥浆中的固体又可分为:(1) 有用固体:包括膨润土(颗粒一般小于 2 m )、重晶石等加重料和一 些泥浆处理剂。(2) 有害固体:(或称无用团体)是指岩屑、劣质粘土和砂粒,它们的颗粒 直径皆大于10帥。各种不同的固体其颗粒直径范围如下:胶体颗粒0 2 pm泥质2 74 pm砂粒74 pm常用的重晶石大部分颗粒处于274师范围内(95%通过200目筛),在钻进过程中地层岩石不断地被钻头破碎
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