基于油基钻井液提高钻速的原理与方法

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1、学兔兔www.xuetutu.com第29卷第3期钻井液与完井液、，0l_29NO．32012年5月DRILLINGFLUID&COMPLETIONFLUIDMay2012【理论研究与应用技术】基于油基钻井液提高钻速的原理与方法王富华，谭学超，高鲁军，王瑞和，郭保雨(1．中国石油大学(华东)石油工程学院，山东青岛；2．中国石化胜利石油管理局钻井工程技术公司，山东东营)王富华等．基于油基钻井液提高钻速的原理与方法[J]．钻井液与完井液，2012，29(3)：6．8．摘要结合通用钻速方程和油基钻井液的特点，分析了油基钻井液对钻速

2、正反两方面的影响，指出了影响机械钻速的主要因素是地层岩石特性，其次是井型和钻井液性能。提高机械钻速的主要途径包括钻头的合理选型、钻进技术参数的合理优化，以及钻井液配方与性能优化。通过调整钻井液配方与性能，使其能够有效清洁钻头、改变井底岩石的润湿性、大幅度提高钻井液的极压润滑性；向钻井液中加入中性润湿剂改变微裂隙表面润湿性；加入抗高温的油溶性高分子增黏提切剂代替有机土、氧化沥青等胶体颗粒，以便降低微米、亚微米颗粒含量，提高剪切稀释性和携岩效率，从而提高机械钻速。关键词油基钻井液；提高机械钻速；钻速预测方程；亚微米颗粒；剪切稀释

3、性；中性润湿剂中图分类号：TE254．2文献标识码：A文章编号：1001—5620(2012)03．000603在机械钻速影响因素中，钻井液因素是不容忽率指数c=0．5236-kKa<0．52。视的一个重要因素。对于水基钻井液来说，钻井液钻进技术参数的合理优选与优配程度，直接关密度、流变性、滤失性、固相含量、固相粒径、固系着钻井速度的高低。现结合通用钻速方程通过分相分散度以及润滑性等与机械钻速的关系研究已取析钻压、转速Ⅳ、水功率等的钻进敏感指数得了许多成果，并已应用于指导钻井液性能设计与地层可错l生的关系进行分析，结果见表1

4、。及现场施工，对提高机械钻速起到了重要作用[1】，1)钻压是钻井过程中提高机械钻速最重要的但对于油基钻井液来说，国内外未曾进行深入研究。技术参数之一，其敏感性相当显著。由室内和现场目前，油基钻井液的应用越来越广泛，基于油基钻试验可知，通用钻速方程中钻压指数，是一个大于井液钻井条件下提高机械钻速的技术研究具有重要1的数，按地层可钻性整级级值计算的钻压指数a的现实意义。见表1。由表1可以看出，钻压指数a随值的增大而增大，值越大则a值越大，钻压对钻头破岩1机械钻速影响因素分析的相关影响则越显著。地层可钻性级值值越大表示地层越硬、越

5、难钻，因此，在硬地层钻进中施20世纪90年代初，基于优选参数钻井工艺研加钻压值的大小，直接决定着钻头破岩效率的高低。究的需求，胜利油田钻井工艺研究院在室内进行了2)转速是钻进技术参数之一，其对提高机械全尺寸钻头钻进3～10级岩石的三因素四水平的正钻速的作用没有钻压大，特别在硬地层中其敏感性交模拟试验，建立起基于“地层因素一岩石可钻性相对较弱，通用钻速方程中转速指数b小于1。由级值”的通用钻速预测方程，数学模型为：表1可知，转速指数b随值的增大而减小，地V=KWaNbH层可钻性级值越大则b值越小，转速对钻头破式中，方程系数跎<

6、5，钻压指数口=岩效果的影响则越弱，提高转速对提高机械钻速的0．846+k1>1，转速指数b=0．98-k2Ka<1，水功影响力越小。第一作者简介：王富华，副教授，1968年生，1991年毕业于山东大学，现在主要从事钻井液和油气层保护技术方面的教学和科研工作。地址：山东青岛黄岛区长江西路66号；邮政编码266580；电话13345050527；E—mail：zgsdwfh@126．com。学兔兔www.xuetutu.com第29卷第3期王富华等：基于油基钻井液提高钻速的原理与方法7表1钻进技术参数随地层可钻性级值变化表使用

7、牙轮钻头时，使用油基钻井液的钻速与水基钻井液相当。这主要是因为使用油基钻井液时，钻柱与井筒问的摩擦要小得多，因此，对相同数值的地面指示钻压来说，用油基钻井液钻进的实际井底钻压比水基钻井液大。由于油基钻井液的剪切稀释性不如水基钻井液好，油基钻井液在钻头处的紊流黏度比水基钻井液高，在深井石灰岩井段使用金刚石钻头的条件下，使用油基钻井液的钻速要比相同密度的水基钻井液降低2／3。2油基钻井液对机械钻速的影响相对水基钻井液来讲，油基钻井液具有如下有利于提高机械钻速的技术优势：性能稳定、抗温性3)泵压、排量和水功率3项参数在钻进过程能好

8、、抗污染能力强、润滑防塌效果好、密度低。中密切相关，其作用均为清除井底岩屑。在软地层油基钻井液也有不利于提高钻速的因素。中水马力具有辅助破岩的作用，但在硬地层中这一1)油基钻井液不利于降低负压吸附钻屑引起作用已微乎其微。由表1可知，水功率指数C随的压持效应和井底岩石的可钻强度。在钻进过程中