肯尼亚地热井空气泡沫钻井技术

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2、隆起,该隆起与临近的ORPOWER范围内的其他隆起相比较埋藏较深.在地层岩性方面.山地表面到目的层主要以流纹岩,粗面岩和玄武岩为主凝灰岩次之,上部地层有少量的燧石和黄铁矿夹层,全井基本无泥质含量.二存在的技术难点1.漏失问题从实际工况来看,该区域由于自上到下裂缝和溶洞非常发育.全井从地表至目的层中的任何一点都有可能发生漏失,而每一次发生的漏失几乎都是完全漏失无漏层或漏点规律可寻;常规的油井钻井堵漏技术在此无用武之地依据地热井的生产特性.也不允许堵漏.所以低密度气基流体钻井技术在此是不可缺少的钻井技术之一.2.高温问题该项目中大部分井从地表750m开始就有高

3、温蒸汽出现,温度可达150.C以上;随着井深的增加,地温不断升高.一般当井深为1224m以下时,温度高达250.C以上.如何解决地层高温给钻井带来的困难是该井的技术难点之二由于地层漏失和高温.给定向钻井带来了一系列的难题.主要表现如下:①高温蒸汽对钻具的腐蚀问题.②高温状态下的固井问题.③高温状态下泡沫的稳定性问题.④高温状态下的井眼测量问题.⑤高温条件下的筛管送入及释放的36l2012年第1期■郑术生问题,等等.3.定向问题由于在国内市场及国际市场还没有在使用空气泡沫为钻井液的井内人工定向的先例.因此.空气泡沫井定向也是该项目的难题之一,三,地热井施工技

4、术难点分析1.地热井不同于油气井地热井和油气井有很大的区别.油气井钻井时.地层温度有规律可寻在钻井过程中更多的是考虑如何完成钻井任务及在钻井过程中不伤害油气层.地热井不同其地温梯度无规律可寻.且地层温度远远高于油气井的温度.更可怕的是几百度的水蒸汽一旦涌出地面其控制程序完全不同于油气的控制.首先是油气井钻井的相关控制设备在高温下都有可能失效,这就要求在地热井钻井时必须不能让地层中的水蒸汽喷到地面上来.2.地层裂缝和断层发育,漏失严重用泥浆钻井无法建立循环地热井地质构造特征:地层裂缝和断层发育,部分井段存在较大的孔洞,地层漏失严重.大部分井段用泥浆钻井无法建

5、立循环.一开,二开都采用清水钻进清水携砂能力较差很大部分砂子存在于环空和井底,造成高扭矩钻进和岩石的重复破碎.对钻具,设备,井下都是极大的隐患.3高温和内喷由于地热井使用充气水作为钻井液,钻进和循环过程中,钻具内钻井液密度总是小于环空中的钻井液密度.这样一停泵就会发生钻井液倒返甚至内喷.—旦井底蒸汽喷至井口,再抢接方钻杆或井口内防喷工具将是极其困难的.同时,内喷极易导致进入地层的压缩空气释放,从而诱发井喷.四空气泡沫钻井的准备1.空气泡沫钻井的目的上文提到该项目存在极易漏失的问题且无法堵漏,因此考虑用空气泡沫钻井来解决井眼的漏失问题.2设备配套根据合同要求

6、配置了相应的气体钻井设备.设备供气能力为360OSCFM,最高工作压力为220Opsi.并配置了相应的气体控制和井口控制设备.为项目的顺利实施提供了装备保证.3.空气泡沫钻井的理论基础泡沫是由空气,泡沫基液形成的分散体系,其中的泡沫基液是连续相,气体是不连续相.而泡沫基液一般是由水,发泡剂和稳泡剂(有时根据需要还要添加一定量的坂土)按一定比例配制而成.泡沫生成条件:必须具有一定配比的发泡剂,液体等组分以及发泡装置.当气体进入混有发泡剂的水溶液中,通过发泡装置分散成,J泡被水溶液包围的同时.气泡界面的活性剂亲水基朝向液相疏水基伸向气体内部,按规律排列成界面膜

7、,而此时泡沫由于浮力上升,当溢出界面时.活性剂分子再次定向.于是形成了双层活性剂水膜结构的泡沫壁,使泡沫具有一定的稳定性能,可见生成泡沫并使之稳定的主要原料是发泡剂(即活性剂).泡沫流体的表观黏度随着泡沫质量的增大而增大.当泡沫质量达到0.97以上时,压力表现出波动现象,说明此时气液混合不匀.当泡沫质量降到0.60以下时,泡沫出现颗粒大小不匀的现象,因此.一般认为对于钻井用泡沫,泡沫质量应控制在O55一O.96之间.泡沫流体一般分为稳定泡沫和永久泡沫(又叫硬胶泡沫),稳定泡沫是气体均匀地分散到按一定比例配制的发泡剂水溶液中的均匀分散体系,泡沫质量一石油知识

8、般控制在0.75～0.96之间相适宜.其特点是配制工艺简单,成本低