使用空心环境球的欠平衡钻井液

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1、维普资讯http://www.cqvip.com34国外圭占井技术第十：誊l9年囊2期：，使用空心玻璃球的欠平衡钻，、，，I璃。GeorgeH．Medley等州赵雄虎校于6．9ppg(比重为0．83)的钻井液都含有气体，ll，，．引言或空气。除了纯气体以外，这些钻井液还包括／空气钻井始于19世纪中叶，于20世纪油雾、泡沫、和充气(或硝化的)泥浆。50年代人们发现欠平衡钻井的优点时，使其尽管欠平衡钻井有许多优点，但是采用可达到高潮从历史上看，正如2O世纪50年代压缩性钻井液会导致下列一些问题。的有关

2、资料记载的，欠平衡钻井最重要的优点压气机和氨气的使用会增加钻井成本是在钻硬地层时能提高机械钻速，并随着静水20000~30000美元／天由于充气泥浆中舍有压力的降低，机构钻速大幅度地增大。氧气，因此井眼内钻柱的腐蚀成为一个主要的减小井底压差还可以带来其它几个优点，问题。在含有烃类的环境中(如油或气体)引入其中包括从钻头下更快地运移出钻屑从而使氧气能引起井下起火和爆炸。由于充气钻井液钻头切削岩层更有效，延长钻头的使用寿命的可压缩性、多相的特性使水力计算变得更困由于真正的欠平衡钻井中压差反向作用于井难

3、。而由于充气钻井液不能象纯液相的钻井澈眼内，而不是在地层中，所以循环漏失和压差一样对钻柱进行缓冲减震，因此钻柱的震动将卡钻事故可以减少或消除。变得更严重。针对井眼中的摩擦系数高达0．7欠平衡钻井也可以大幅度减轻地层伤害。～0．8，而与常规泥浆的井眼中的摩擦系数只减小地层伤害已成为20世纪90年代欠平衡有0．2～0．3相比，使用空气钻井液时增加了钻井技术再次兴起的推动力，特别是在需要较扭矩和阻力在许多使用气和雾滴钻井的井长钻井时间可能引起严重地层伤害的水平井中，钻屑的上返将是一个主要问题，导致在井中

4、。在Austin自垩岩中欠平衡钻井己证明是壁上形成泥浆环；增大钻井压降，导致卡钻事有效的，并已得到很快推广，特剐是在加拿大故的发生由于钻柱中信号衰减很快，所以常(如图】)。规的液体泥浆脉冲随钻测量器(MWD)在充气泥浆中将无法使用，这是欠平衡水平井钻井充气钻井液中的一个主要问题。在低压衰竭的油藏中欠平衡钻井时要求一种轻质、不可压缩而密度小于水的钻井钻井液比水轻(比重小于1)。有许多种类型的液，能解决充气泥浆遇到的绝大多数问题，又流体可供使用，从100的气体(例：空气钻能保持欠平衡钻井的优点。该种泥

5、浆使用了空井)到100的液体。所有现在使用的密度低心玻璃球，正由美国能源部项目支持下进行研维普资讯http://www.cqvip.com国外钻井挺术茕空心玻璃球钻井液的特性在实验室内对含有空心玻璃球体积百分数为40的部分水解聚丙烯酰胺泥浆进行了测试。由于欠平衡钻井常用部分水解聚丙烯酰胺泥浆体系．所以选用它进行早期试验1．空心玻璃球(FIGS)钻井液的流变性在研究空心玻璃球浓度对泥浆的流变性和API滤失速率的影响时，采用了AFI标准测试方法和设备，测量了150。F条件下搅拌16小时前、后泥浆的性能

6、测量流变性时采用圈1加拿大采用欠平衡钻井的井数(Knoll，1995)制和试验。丁范氏35A粘度计。图2为空心玻璃球(比重为0．38)浓度由空心玻璃球的物理特性0增至50，泥浆的密度从8．8ppg减至商用空心玻璃球主要作为涂料、凝胶和其6．0ppg。随着钻屑的增多，泥浆中固相含量增大，泥浆发生脱水现象因此．空心玻璃球泥浆它液体的增量剂。选用空心玻璃球是基于它们的实际浓度限为3．5～40，即可能的最低密的物理性质以及它们在油、气井所遇到的高温度为6．5～6．8ppg高压状态下仍能保持其物性的能力，其

7、中最主要的因素是球体的比重和破裂强度美国能源部(DOE)研制的低密度钻井液藿s＼使用了比重为0．38，破裂强度达到3000～一＼⋯⋯～4000磅／英寸的微小空心玻璃球。由于它具蠡一有低密度和小尺寸(8～l25微米)，因此，用于＼钻井液很理想。6＼如表1所示钻井液中使用的空心玻璃球0510IS20253035404550小肆谁虞{体軎I％)与俄罗斯使用的玻璃球有类似的特性。表1轻质空心球体特性圉2泥浆密度俄罗斯产品美国产品如图3所示，空心玻璃球钻井液与常规钻材料玻璃玻璃井液有类似的流变性。其塑性粘度

8、(Pv)随着比重O35～040034～04I田相含量的增加而增大当泥浆中玻璃球浓度平均直径，谶米50～7040～60达到4o时，其塑性粘度达到60厘泊，相对破裂强度，磅／英寸Z500～36003000～4000较高，但仍在钻井液容许值范围内。泥浆的屈服值(YP)表征其悬浮和携带钻此外，还分别为进行了室温和250。F条件屑的能力如图3所示，固相含量增至40，下，压力高达4300磅／英寸的破裂试验，发泥浆的屈服值随之增加，但仍保持在容许值现在室温下压缩系数为4．8×10psi一，而在内