伊朗空气泡沫钻井钻具保护技术

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1、伊朗空气/泡沫钻井钻具保护技术长城中油钻井液分公司刘德胜作者简介刘德胜，高级工程师，1958年生，1982年毕业于西南石油学院开发系油田化学专业。一直从事钻井液技术研究与应用。现任长城中油钻井液公司市场作业部经理、总经理助理，长城钻井公司伊朗项目生产技术部经理。屮油国际工程公司泥浆技术专家。E-ma订:cpdf_lds@sina.com。Mobile:13911066533空气一泡沫钻井，因其钻速快，防漏效果好，具有常规钻井液不可比拟的优越性。空气粉尘钻井在干硕地层机械钻速达到16.24m/ho雾化钻井在出水量较小时，

2、钻速为13.16m/h,当地层出水较多，空气压力较高时，其钻速与泡沫钻井速度相当。但泡沫钻井腐蚀钻貝轻微，而雾化钻井腐蚀钻具严重。因此，必须根据地层情况选择合适的钻井流体，既要提高机械钻速，又要保护钻具，提高综合经济效益。1.地层特性伊朗南部塔贝纳克气【II海拔高度超过1100m,从山体表而到目的层，地层岩性主要是碳酸盐岩，裂缝发育，连通性好。海拔以上地层无孔隙压力，海平面以下地层有盐水层，含盐量从海水到欠饱和盐水。2467m以上地层，最高盐水层压力系数也只有0.85MPa/100m,而且同一个井段存在不同压力系统，上

3、部裂缝无压，下部地层出水，普通泥浆无法使用，清水也只能盲钻。因此，要想确保安全钻井，捉高钻井速度，缩短钻井周期，降低钻井成本，必须采用空气一泡沫钻井。2.空气钻井类型表1空气钻井适应地层和特殊参数空气钻井类型适应地层环空返速液气比粉尘钻井干硬地层$15m/s0雾化钻井低含水层（〈35m'/h）215m/s0.004〜0.02%稳定泡沫干地层和海水层。0.76〜1.27m/s0.37〜0.75%硬胶泡沫地层，海水层和盐水层。0.53〜1.02m/s0.58〜0.71%3.空气钻井的优越性空气钻井因英气/液柱压力低，机械钻

4、速快，防漏效果好，是坚硬地层和低压、无压裂缝性地层首选的钻井方式。粉尘钻井，钻速快、无井漏、钻头寿命长。雾化钻井，钻速快、无井漏、钻头寿命长。稳定泡沫，钻速较快、防井漏、钻貝寿命长，抗海水污染。硬胶泡沫，钻速较快、防井漏、钻具寿命长，抗石膏和高浓度盐水污染。4.空气钻井与钻具腐蚀空气一泡沫钻井存在很多不足，粉尘钻井，需空气排量大，返速高，冲蚀钻具，不能控制地层流体。雾化钻井，需空气排量极大，返速高，不仅冲蚀钻具，而且化学腐蚀严重。稳定泡沫，泡沫液配制量大，泡沫材料成本高。硬胶泡沫，泡沫液配制量大，泡沫材料成木较高。稳定

5、泡沫和硬胶泡沫都有“一次性”使用成本高的难题，但通过泡沫液参数的调整和一些必要设备的使用可以基本解决冋收再利用问题。现在的主耍问题是钻具腐蚀，尤英是在地层出水而采取雾化钻井时，腐蚀非常严重，必须引起高度重视。要采取切实有效的措施，延长钻貝寿命,确保井下安全，避免严重事故的发生。5.腐蚀物质与腐蚀形式空气钻井腐蚀钻具的主要介质是空压机注入的空气，其次是地层盐水和硫化氢。在注入的空气屮含冇21%的氧气和不到1%的二氧化碳。氧气在水屮溶解度约10mg/L,二氧化碳在空气中含量虽小，但它在水中形成碳酸，不但门身腐蚀钻具，而且在

6、酸性状态下，加剧氧和电化学腐蚀。虽然井史中介绍，地层可能含有硫化氢，但空气钻井吋没有检测到硫化氢气体，所以它的腐蚀并不存在。空气钻井腐蚀钻具的真正罪魁祸首是地层水，它不仅因其PH值〈7,造成酸性腐蚀，更为氧和二氧化碳的腐蚀捉供了条件。众所周知，干燥的氧气和二氧化碳是不腐蚀金屈的，只有在潮湿的环境下，腐蚀才会发生。地层水不仅提供了潮湿环境，而且含冇电解质，具有导电性，更有其者，它还显酸性，加剧腐蚀，是氧和二氧化碳腐蚀的土壤和温床。氧、二氧化碳和盐水腐蚀钻具的主要形式是坑点腐蚀和失重腐蚀，引起钻具疲劳、穿孔、断裂，导致寿命

7、缩短和井下严重事故。6.腐蚀机理1)氧气的腐蚀：2Fe+1.502+氏0->2FeO(OH)->Fe2O3I+H201)二氧化碳腐蚀:Fc+C0?+H2O=FcCO3I+II2t3）硫化氢腐蚀：xFe+yH2S=（Fe）xSyI+H2t4）酸性盐水腐蚀：Fe+H+=Fe+++H2t5）流速：环空流速越快、冲蚀与腐蚀越严重。4.防腐措施空气钻井离不开空气，要清除空气屮的氧气也是不可能的。由于空气钻井的气柱压力很低，不让地层流休进入井眼也是不可能的。必须根据井下情况采取合理措施，扬长避短。既耍发挥空气钻井的优势，捉高机械钻

8、速，缩短钻井周期，又要尽可能地减轻腐蚀，保护钻具，延长使用寿命，提高经济效益。因此，空气钻井时，应采取以下工艺措施：1）干地层使用纯空气钻井由腐蚀机理可知：空气（氧气和二氧化碳）对钻具产生腐蚀，必须有水存在。在干燥环境下，空气不腐蚀钻具，所以，当地层不出水时，可以进行干空气钻井。2）低压水层使用干泡沫钻井当地层出水后，氧和二氧化碳