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钻井液的三大家族

2019-02-13敏锐

石油知识 2019年6期
关键词:分散相处理剂水基

■ 敏锐

钻井液是钻探过程中,孔内使用的循环冲洗介质。钻井液按分散介质(连续相)可分为水基钻井液、油基钻井液、气体型钻井流体等。钻井液主要由液相、固相和化学处理剂组成。液相可以是水(淡水、盐水)、油(原油、柴油)或乳状液(混油乳化液和反相乳化液)。固相包括有用固相(膨润土、加重材料)和无用固相(岩石)。化学处理剂包括无机、有机及高分子化合物。

1水基钻井液

水基钻井液是一种以水为分散介质,以黏土(膨润土)、加重剂及各种化学处理剂为分散相的溶胶悬浮体混合体系。其主要组成是水、黏土、加重剂和各种化学处理剂等。加重剂是用于控制地层压力、防止地层坍塌、地层涌水、井喷和调整泥浆密度的一种材料,以重晶石用量最大,其他有铅粉、氧化铁、碳酸钙等。

水基钻井液发展基本经历了六个阶段,即天然钻井液(1904~1921年)、细分散钻井液(1921~1946年)、粗分散钻井液(1946~1973年)、不分散低固相钻井液(1966年至今)、无固相钻井液(1968年至今)、聚合物钻井液(1978年至今)阶段等。

水基钻井液还可分为:淡水钻井液,氯化钠含量低于10mg/cm3,钙离子含量低于0.12mg/cm3;盐水钻井液(包括海水及咸水钻井液),氯化钠含量高于10mg/cm3;钙处理钻井液,钙离子含量低于0.12mg/cm3;饱和盐水钻井液,含有一种或多种可溶性盐的饱和溶液;混合乳化(水包油)钻井液,含有3%~40%乳化油类的水基钻井液;不分散低固相聚合物钻井液,固相含量低于4%,含有适量聚合物;钾基钻井液,氯化钾含量高于3%,1978年以来开始在我国钻井现场使用;聚合物钻井液是以聚合物(如聚阴离子纤维素、羧甲基纤维素等)为主体,配以降黏剂、降滤失剂、防塌剂和润滑剂等多种化学处理剂的钻井液。聚合物钻井液是20世纪80年代发展起来的一种新型钻井液体系,包括阳离子聚合物钻井液、两性离子聚合物钻井液、全阳离子聚合物钻井液、深井聚合物钻井液和正电胶钻井液等。

2油连续相钻井液

习惯称为油基钻井液,是一种以油(主要是柴油或原油)为分散介质,以加重剂、各种化学处理剂及水等为分散相的溶胶悬浮混合体系。其主要组成是原油、柴油、加重剂、化学处理剂和水等。它基本经历了原油钻井液(1930年初)、油基钻井液、油包水(反相乳化)钻井液(1960年至今)等三个阶段。

原油钻井液,主要成分是原油。油基钻井液以柴油(或原油)为连续相,以氧化沥青为分散相,再配以加重剂和各种化学处理剂配制而成。而油包水(反相乳化)钻井液以柴油(或原油)为连续相,以水为分散相,呈小水滴分散在水中(水可占60%的体积),以有机膨润土(亲油膨润土)和氧化沥青等为稳定剂,再配以加重剂和各种化学处理剂等配制而成。1978年以来开始在我国钻井现场使用。

3气体型钻井流体

气体钻井液是以空气或天然气作为钻井循环流体的钻井液。泡沫钻井液是以泡沫作为钻井循环流体的钻井液。主要组成是液体、气体及泡沫稳定剂等。20世纪80年代,我国标准化委员会钻井液体系分委会把钻井液分为:不分散低固相聚合物钻井液、淡水钻井液、盐水钻井液、饱和盐水钻井液、钙处理钻井液、钾基钻井液、油基钻井液、气体钻井液等八大体系。

API(美国石油学会)及LADC(国际钻井承包商协会)认可的钻井液体系如下:不分散钻井液体系,分散性钻井液体系,钙处理钻井液体系,聚合物钻井液体系,低固相钻井液体系,饱和盐水钻井液体系,修井完井钻井液体系,油基钻井液体系和空气、雾、泡沫和气体体系。

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