酯基钻井液体系的井眼净化能力.pdf

国外 钻井技 术 3 7 】 8 1 3 2英尺 一磅 2 4 5 8 4 Nm ； 带厚 壁管钻杆 试件为1 9 0 1 3 英尺一磅 2 5 7 7 8 Nm ， 使厚壁 管试件偏斜所加的载符也因此而增大 ， 如果一 根钻拄的曲率半径不变， 则对于钻拄中所有单 根来说 ． 每根钻杆的公接头和母接头端面间的 相对转角应是相同的 ， 单根的端部可能与曲线 不相切 ， 但每根的位移增量是相 同的。 疲劳试验结果 三根标准的长锥加厚端 S L T U 试件 和 三 根带厚壁管 T WT 试件在试验机上旋转 ， 直至失效。表 1为试验结果 ， 图 6为试验结果 按疲劳寿命长短排列 ， 表 2为标准钻杆试件与 带厚壁管试件平均值的比较 结果表明， 新型 带厚壁管钻杆 比标准的长锥加厚端钻杆， 均考 虑卡瓦损伤条件下的疲劳寿命大 5 倍多 。 而且 标准 的长锥加厚端钻杆的疲劳寿命还受到卡 瓦损伤而大大缩短。 标准的长锥加厚端钻杆试 件平均寿命为 4 7 1 5 0 0个循环 。这表明因卡瓦 损伤使标准钻杆疲劳寿命缩短了 6 o 左右。 结 论 1 ．新型带厚壁管钻杆使卡瓦不再卡在钻 杆的高应力区； 2 ．新型带厚壁管钻杆大大提高了受卡瓦 损伤时的钻杆疲劳寿命 ； 3 ．新型带厚壁管钻杆大大减小卡瓦压坏 的机会 ； 4 ． 新型带厚壁管钻杆有助于减轻上卸单 根时， 钻杆在转盘内的弯曲； 5 L新型带厚壁管钻杆允许热处理至低于 S --1 3 5级钻秆 的硬度， 或使其最低屈服值达 到 1 6 5 0 0 0 ， 卡瓦能较好地卡住钻杆 ， 防止钻杆 滑落。 6 ． 新型带厚壁管钻杆 防止 了因卡瓦损伤 而引起的冲蚀破坏。 何 其翔译 96 ．1 0． 1 上 接 第 5 8页 屈服应力值增加缓慢 ， 流动指数较大； 油基钻 井 液与低毒性矿物油基钻井液之所以无法 同 酯基钻井液相 比， 是由于二者在地面和井段中 部的粘性较低 屈服应力和 五值低 。 9 酯基 钻井液 3与 r 0 相关性很好 ， 两 者都要看做携砂能力的可靠表征 。而 A P I Y P 值可否做为这种表征 ， 其作用还值得怀疑。 1 0 在本井中重晶石的沉降， 与推荐的逆 乳化钻井液最小屈服应力值有关 。 但是应用这 种相关性 特别是评估动态时的重晶石沉降 时应谨慎。 1 1 酯基钻井液的流变特性可以预撄 l ， 数 学模式有助于模拟其井下性能 。 1 2 在考虑用于 S t a t f j o r d油 田的钻井液 中 ， 酯基钻井液体系 比油基钻 井液和低毒性矿 物油基钻井液摩擦系数小。 1 3 总之 ， 酯基钻进液 的流变性对温度压 力的影响结果是， 在需要高粘度 井段 ， 其粘度 较高而在需要低粘度井段其粘度较低 ， 因而推 断其用于井眼净化和 防止重晶石沉降较理想。 译 自 S P I d l i n g C o mp l e t i 0 n ， 1 9 9 6 ． 3 维普资讯 5 2 国外站井技术 第十二卷 l 蚺7 年第 1期 缸 哕 ， 酯 基 钻 井 液 体 系 的 一 眼 净 化 能 力 庙 l 18 协欠 驽 Pa t r i c k k e a rn y等著 ． ， ． 田缸王治中译 J c ， 1 J『 ． ， ／ L J 杨 代 睿 校 | 酯 基 钻 井 液 体 系 薯 言 萋 署 季 盖 为缓解环境管理局增加的压力， 发展了酯幂律模式计算的 n 值。 基钻井液 。该合成钻井液 ， 使用了一种植物酯 钻柱在环空不居中时 ， 流动指数 决定了 代替 常规逆乳化钻井液中的石油烃基油和矿流体从窄间隙向宽边的分流。 n值越低越 易增 物油 ， 象逆 乳状液一样能保持地层的稳定性 。 加流体向宽边的分流 由于重力 ， 在大斜度／ 水 室 内测试表 明， 在有氧和无氧条件下 ， 它 比油平钻井中， 窄间隙在偏心钻柱下边 ， 宽边在钻 基钻井液 O B M 更易发生生物降解 。因此 ， 在柱上方。在此情况下 ， 流体 n值对于调整钻柱 世界上一些地区 酯基钻井液替代了石油烃基低边的流动极重要 ， 这决定 了钻屑床的运移和 逆乳化钻井液。 防止钻屑床形成 。 谛 亦 尴 者 K为稠度系数， 从概念上讲， 该动力粘度 L 又 厌 “ 参数等同于幂律模式中的相应部分， 尽管其计 钻井液 的流动和悬浮性能通常用宾汉塑算值不同， 可将其 看做类 似于 AP I 塑性粘度 性 B P 和幂律流变模式来描述 ， 但 甩屈服幂 P V 。事实上 ， 当流动指数为 1时 流体为真 律 Y P L 流变模式描述更精确， 因此， 本文着宾汉或牛顿流体时 它等于P V。 重用屈服幂律模式描述酯基钻井液性能。 对屈服幂律 流体 ， 在具体剪 切速率下 ， 计 根据屈服幂律模式， 假塑性流体的剪切应算粘度为 力与剪切速率关系为 r一 Y ， ⋯ 一 r ／ 一 ／ ， ’ ‘ 1 t o ／ 7 K _ 。 ， ⋯ - 式中 为屈服应力， 该参数描述了剪切 速率为 0时 ， 流体的携砂能力。 从概念上讲 ， 对 真宾汉塑性流体， 其等同于 A P I 宾汉塑性流 体 的屈服值 A P I ． B P Y P 。对于现场用钻井 液 ， 其值几乎总是较低。钻井液的 值用于评 估其携砂能力和悬浮能力。 流动指数 ， 当算 出屈服应力后 ， 用于描 述剪切应力与剪切速率的关系。从概念上讲 ， 它等同于幂律模式中的指数 n ， 尽管两者计算 2 3 在这种延伸钻井中选 用酯基钻井液体系 有许多原因。首先是因为其摩攘 系数为 0 ． 1 6 ～ 0 ． 1 8 ， 足以使井按设计钻进 ， 其次 ， 所钻钻屑 可直接 向海 中排放 。此外 ， 酯基钻井液 已在 S t a t f j o r d油 田以前的 6口井中使用过 ， 工程师 对之比较熟悉。 有助于成功钻进 的力学因素 对该井 ， 除了钻井渡 的设计与实施外 还 I 维普资讯 国外钻井技术 5 3 有许 多因素有助于成功地净化井眼， 在此简述 如 下 1 ．设计 C 0 2井使用修正悬链 曲线原理设计， 使钻 柱与井壁间的接触力减到最小 ， 并使井斜角为 3 o ～6 0 。 的 1 7 井眼的裸眼长度减至最短 。 2 ．钻柱旋转 近年来， 钻柱旋转对井眼净化的明显效果 已受到重视 。 挪威海上钻井实践表明 1 2 井 眼中钻柱转速在 1 5 0 1 8 0转／ 分时， 钻屑床运 移 或防止钻屑床形成 最有效。同时发现， 使 用牯性流体时， 钻柱旋转的效果最明显。 A p v 厘泊 1 6 o o转腈 畸妻 I 班盘读敦 图 1酯 基 钻井涟 A P I P V 值 及范 氏 3 5粘 度仪 6 0 0转／ ／ 4 捌 度盘读数 与井昧 的关系 范氏3 5 粘度计划嚏盘读鼓 粘度计剪切速度 { 转砰” 图 2 泥浆 日报表 4 7 1 6 m 范氏 3 5粘度但读数 与 由宾祝幂律流变模式和屈服幂律流变模式预测的 屈服应力值 3 ．环空流速 C 0 2井所用环空流速 ， 由现场经验及有效 泵排量确定。在 1 2 井眼段， 泵排量为 2 6 9 5 ～ 3 1 0 0升／ 分 ， 平均 环空流速为 1 6 4 ～ 1 8 9英 尺／ 分 ； 在 8 井眼段， 泵排 量为 1 5 2 5 ～1 5 5 7 升／ 分 ， 平均环空流速 为 2 0 9 2 1 3英尺／ 分 。 该 流速与钻井液流变性相配合 ， 保证了井鼹的充 分净化。 4 ．扭矩监控 由扭矩模 拟预测 的酯基钻井 液在 1 2 与 8 井眼段的扭担值并不大。事实上， 酯基 钻井液 的摩擦 系数 比低毒性无机油基钻井液 要低 1 5 。 当所测扭矩值增大， 高于模拟扭矩预演 l值 时， 表明井眼净化不充分， 形成 了钻 屑床 ， 此时 则应让钻柱以 1 5 o ～1 8 0转／ 分旋转一段时间， 当所溅扭矩下降 ， 接近预计最优 扭矩 值后， 再 继续 向下钻进。 大斜度井段钻井液设计与实施 酯基钻井液已在钻井实践 中建立 了密度、 流变性及滤失量的优配设计准则 。 室 内井眼稳 定性 模 拟 确 定 最 优 钻 并液 密 度 为 1 ．6 5 s g 1 ． 3 7 磅／ a n 仑 钻井液流变特性 ， 由防止或减 少重晶石下沉及地层破裂来决定。 环空循环压 力降引起的过高的当量循环密度 E C D ， 可导 至压裂裸眼地层 。对这类特殊井， 应严格控制 当量循环密度， 不超过地层破裂压力 1 2 眼为 1 ． 7 2 s g ， 8 井段为 1 ． 7 3 s g 。 根据预计 泵排量 ， 用室内各种流体流变剖 面水力学程序预测环空压力损失。 根据当量循 环密度和钻柱压 力损失来确定其最优值。在 5 o ℃加压为 0时 ， 测得范氏 3 5 粘度仪 6 0 0转／ 分刻 度盘读数和 P AI p v值 分别低 于 1 1 0和 5 o 厘泊。 这种“ 高限点” 流变特性， 对荫基钻井 液而言实际上是最低的。最初 ， 曾怀疑过这些 值在现场是否能达到 。 若要求有 良好的钻屑悬浮能力和最少 的 重晶石沉淀， 则规定 1 2 井眼中， 5 o ℃， 加 压 0大气压时， 范 氏 3 5粘度仪 3转／ 分刻 度盘读 数为 1 0 1 5磅／ 1 0 0英尺 ； 8 井眼中 ， 5 0 “C， 加压为 0时， 范 氏 3 5 粘度仪 3转／ 分刻度盘读 数为 8 ～1 2 磅／ 1 0 0 平方英尺。 在该井 ， 酯基钻井液 比预计结果要好 。范 维普资讯 国外蛄井技求 第十二卷1 9 9 7 年第 1期 氏 3 5粘度仪所测 6 0 0转／ 分时刻度盘读数最 低为 9 5 ， 塑性粘度最低为 4 2厘泊 。最初 ， 因为 钻井液 申有大量钻屑 ， 6 0 0转／ 分读数及塑性 粘度值较高 。但随着钻进中加入新的钻井液 ， 将其值降了下来 。 图 1 为大斜度井段酯基钻井 液范氏粘度仪 6 0 0 转／ 分读数与井深的关系曲 线， 曲线表明， 要控制这些参数并不困难 在该破纪录井中 ， 作业 人员未 甩 AP I 屈 服值 YP 来评估钻井液性 能。因为 AP I YP 值无法模拟钻井液屈服应力 。 图 2为从钻井 日报中获得的 4 7 1 6 m 处钻井液粘度计读数 曲 线， 同时标明了A P I Y P计算值与 值。曲线 表明， 用 AP I Y P值来评估钻井液屈服应力值 偏高 届服 应 力 磅 ／ i o o 平 方英尺 涌潭 m】 一 P l Y P * 并T 。 j 图 3 AP I YP吼， 计算值 和预 测井 下屈服 应力 与测 深的关系 在 C0 2井中， 用范 氏粘度仪测量 的 6转／ 分与 3 转t 分低剪切速率下刻度盘读数， 被认 为是评估钻井液携岩能力的主要参数 。 图 4包 括 有 及 钻井液 日报表中 的 AP I YP曲线。 YP值无法 描述 3转t 分 的刻 度盘读数 ， 并 且 当 巩无波动时， 而 Y P值波动却很大， 故用 YP值做 为携砂能力参数是不可靠的。 当保持过平衡压力高达 1 2 0 大气压时 ． 油 层压差卡钻是非常现实的风险。设计好钻柱 ， 同时严格控制钻井液高温高压 HT HP 滤 失 在 5 0 0 p s i 压差， 2 2 0 。 F时低于 2 c c ／ 3 0 mi n ， 有 助于避免井下复杂状况． 保证钻井成功 温度对基液的影响 研究了温度对逆乳化液通用 的四种基液 酯、 柴油及两种矿物油 的影响 用装有直径 为 0 ． 2弹簧和布 氏现场粘度计 的范氏 3 5测量 仪 测量其 粘滞性 。图 4为 当温 度 从 7 。 升到 6 6 ℃时四种基液的牛顿粘度曲线 。 牛顿牯 度 { 厦泊 o I u 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 U 强度 ℃ 图 4 四种基液 的牛顿 粘度与温度的关系 屈 服应 力 【 磅 门0 0 平 方英尺 温度 ℃ - O b a r十 l 3 8 * 27 6 b I r* 41 4 ● 5 5 2 圈 5酯基钻 井掖 YP L屈 服 应 力与 温 度 和 压 力 扩展范氏 7 o试验 的关系 数据清楚地表 明， 在大气压 力下 ， 特别是 在低温范围内， 酯是豳种流体中最粘滞的， 柴 油粘度居中 ， 两种矿物油则明显最低 。随温度 上升， 四种基液都变稀， 即使在最高温度下测 试 ， 酯基钻井液仍比柴油和矿物油分别高 1 ～ 2倍多。由不 同基液所配钻井液， 在该测试条 件下 ， 基本应显示 同样的分布 。 维普资讯 雷外钻井 技术 5 5 3 转／ 丹的剩度盘读蕺 坦度 ℃ ● 0 b a r - 4 -1 3 B b 口 - 2 7 bt ar* 41 4 b a r 5 5 2t ar 图 6 酯 基钻 井液范 氏 7 0粘度仪 3转／ 分 刻度 盘 读数与温度和 压力的关 系 屈曩 应力 磅／ 1 0 o平方英尺 图 7 对 8种情 况下 ， 在 静 态和 动 态 时 ， 隔 水 管 YP L屈服 应 力预测值 与地 面铡 量的 YP L屈 服应 力计算值 Y p L ． 藏神拍啦 叠度 ℃ ● 0 b 口 l 弼hr -2 7 6 b K K 4 i 4 b eh 5 5 2 b 图 8 酯基钻进 液 YP L流动指数 与温 度和 压办 的关系 钻井液高温高压测试与模拟 为更好地了解酯基钻井液在井下的性能， 用范氏 7 o测量仪在实验室进行 了一组扩展试 验 这些试验的大部分醇基钻井液样品， 是专 门从挪威船运来的。 表 1 为各种钻井液的试验 性能。 表 1 钻井液流体试 验性能 I 柴油基 吒毒性矿物 钻井涟性能 醣基钻井藏 钻井液 岫基钻井樯 钻井藏密度， s g 1 ． 6 1 ． 5 6 1 4 3 AP I p v 厘泊0 2 7 ． 5 2 7 1 8 ． 6 A P t YP ， 磅／ 1 0 0英尺0 1 1 ． 8 1 5 2 1 0 5 油水或酯术比 9 1 9 7 7 Z 3 8 1 1 9 固体古量 体积 ， “ 2 1 鹊 2 1 P YL n 0 8 5 0 0 8 6Z 0 8 2 1 Y P L ， 磅／ 1 0 0英尺2 5 ． 9 1 0 7 6 ． 3 YP L ， 厘泊 8 5 7 4 5 6 9 8 注 ①试验温度 4 9 lc 酯基钻井液 试验条件 为 加压 为 0 ～5 5 2 大气压 ， 温度为 7 ～1 1 6 ℃， 并在八种不同剪切 速 率下 6 0 0 ， 3 0 0 ， 2 0 0 ， 1 0 0 ， 6 0 ， 3 0 ， 6与 3转／ 分 测量钻井液剪切应力。 这样 ， 实验主要包括 每种流体在八种剪切速率下的剪切应力 用范 氏 3 5粘度仪测量 。对粘度计每种转速 转 ／ 分 ， 用刻度盘由 1 2 0 F ， 加压 0时所测值来标 定即得到对应的无量钢刻度盘读数 用非线性回归技术做 出一定压 力下刻度 盘相对读数与温度的对应 曲线 ， 接 着， 用线性 和非线性回归技术， 对应各种温度系数求得新 的压力系数 ， 然后用范氏 7 o粘 度仪所测数据 构成数学模式 ， 预测各处刻度盘读数 ， 以模拟 井下条件 。 当钻井液刻度盘读数在 4 9 5 0 “C， 输入井下温度与压力、 模式则计算 出井下条件 的刻度盘读数。 然后用预测并下条件的刻度盘 读数 ， 计算 ” 、 K及 参数 。 表 2 包含典型的实验室测量的和／ 或由屈 服幂律流变模式计算出的各种流变参数 。 每个 维普资讯 5 6 国外鲇井技术 第十 二眷 1 螂 { 荤簟 1 期 Y P L稠度系数 K 【 厘泊 韫 度 ℃ 0 b a r1 3 8b a r “ 6 b a r * 4 1 4 b a r 5 5 2 b a r 图 9 酯基钻井渣 Y P L稠 度系数 与温度和 压力 的关系 屈噩应力 磅／ l 呻 平方英尺 ’ 图 l 0 各种逆 乳化钻井渣大斜度 沉降试验的沉 降 系数与 Y P I 屈目 匣 应力 的关系 屈服应力 ， 哥 ， 0 0 平方英只 1 8 0 0 2 6 0 0 3 4 0 O 4 2 0 0舢5 舯0 6 6 ∞ 7 枷8 2 0 0 9 0 0 0 撼罐 { m ● 预计沉阵时的 沉障时的 图 1 1 由 Y P L屈 服应力 预测 的 C0 2井酯基钻 井 液 沉降 问题 参数的范氏 3 5粘度仪测量值与计算值、 观察 值与预测值的平均误差与标准偏差表明， 屈服 幂律模 式对酯基钻井液是适用的， 并且比别的 模式更精确 表 2 高温高 压流变模式的有效性 测量懂与模 式 标准偏差 流变参数 两测值平均误差， YPL n 2 ． 7 1 1 ． 7 8 YPL 1 4 ． 7 6 1 1 8 4 YPL I 4 ． o5 ． 1 0 ． 4 6 YPL Pv 7 5 7 j 5 3 0 6 0 7 ． 0 9 5 1 1 口 3 O0 7 2 4 5 ．3 0 船 0 0 7 6 7 5 ．5 2 以 0 0 7 9 5 5 2 7 口 6 0 8 ． 7 2 6 1 8 船 O 9 ． 8 8 7 2 5 船 11 ．7 0 8 2 0 船 1 ．Z 7 1 1 刚 酯基钻井液 的流变性能 现场和实验室对酯基钻井液的流变性 ， 用 屈服幂律模式中的每个参数予 以评估 。 1 ． 酪基钻井液屈服应力 r ． 在 co 2井 ， 用粘度计 0 3 读 数评估 携岩能 力。图 3 将该值由 l 2 与 8 井段中泥浆 日 报数据 在 5 o “c n 压为0时测得 计算所得 作了比较 两数极相吻合 ， 而 AP I Y P值与 0 3 相关性不好 ， 与 相关性也不好。 数据表明， 1 2 井段 ， 屈服应力应保 持 8 ～ 1 5磅／ l o o英尺 ， 8 1／ , 井段为 7 ～ 1 0磅／ 1 0 0 英尺 。 另外 ， 井下 r 。 值 以由模式计算的 8种不 同深度相对应的压力／ 温度条件为基础 。井下 预测表明， 井底钻井液屈服应力值通常为 2 ～ 3 磅／ 1 0 0 英尺 ， 比在 5 0 C 时所测值低。现场 数据证实， 在所用泵排量下 ， 歼空流速和井底 钻井液携岩能力 ， 足以悬浮和运送 钻屑 。 图 5显示了不同温度和压力下， 酯基钻井 液计算 值的变化曲线 由范 氏 7 o粘度仪测 算 。试验表明， 温度一定时 ， 钻井液屈服应力 值通常随压力上长而上升 ； 压力一定时 ， 屈服 应力值最初较高 ， 但在 7 ～4 9 “ C 之 间随温度增 加而迅速下降。 维普资讯 国外站井技 术 5 7 然而， 在 4 9 ～9 9 ℃间 ， 酯基钻井液在所试 验的 5种压力下， 基本上不随温度变化。实验 所测 3值 绘于图 6中 ， 也有同样的趋势 。 这 意味着 ， 现场所用酯基钻井液的携岩 能力在这 一 范围内非常稳定， 在井下条件下， 温度虽有 所增加， 但只会稍微降低钻井液的屈服应力。 用范 氏 7 0仪试 验预测酯基钻井液 的模 式， 同样适用于低温下的钻井液性能。在该井 中， 在水深 7 0 m 处， 有两个较低温度 的实例可 予引证 。 1 评估了 7 0 m 处隔水管 中的钻井液静 态温度 4 ℃ 2 评估 了 7 0 m 处隔水管中钻井液 的循 环温度 3 5 ℃ 。 从泥浆报表中获得前面提到的 8种情况 下的数据， 计算得出 5 O ℃时的 r o 值及由模式 预测 的两种低温条件 下的酯基钻井液的屈服 应力值均绘于图 7中。数据表明， 对隔水管中 温度为 3 5 ℃的循环钻井掖 ， 其屈服应力值比 根据 5 O ℃的现场数据计算的值高 2 0 2 5 ， 隔水管 中静态时钻井液 的屈服应力很高 。 事实 上 ， 温度较{ 氐时屈 服应 力值是 5 0 ℃时钻井液 屈服应力值的 2 ～2 ． 5 倍 在低温时 ， 酯基钻井 液显示出较好的流动性能 ， 因此可提高海上钻 井大直径隔水管的井眼净化能力 2 ． 凰 基钻井液的流动指数 n 各种温度和压力下， 用范氏7 O 仪试验计 算的 值见图 8 ， 从这些数据中观察到许多有 趣的结果 n 在较低 的温度和压力下， 值非常高， 接 近 m 8 5 ～O ． 9 。 2 在 2 4 ～6 6 ℃问， 值稍微 降至 0 ． 8 ～ 0 ． 8 5 ， 且相当平缓。 ． 3 当温度增加到超过 6 6 ℃时， 值又开 始上升， 尽管随压力增加上升较慢。 ． 4 当温度一定时， 酯基钻井液 的 值 随 压力升高而降低。 这些数据对大斜度钻井有很重要的意义。 在试验温度条件下， 由于酯基钻井液体系 值 一 般超过试验范围， 无法促进钻杆下部的流体 分流， 值在 中等温度 压力范围内最 低， 当温 度压力增加时则会升高。 ． 3 ．醢基钻井液稠度系数 量 图 9为酯基钻井液 K 值 与温度 ， 压力 曲 线 在各压力下 ， K值 随温度上升 而下降 ， 高 温时下降得较缓慢 。 数据表明， 温度一定时， K值随压力增加 而增加， 值 比 值 对温度更敏感．丘 值表 明， 在屈服应力一定时， 酯基钻井液在井 下条 件下流动性降低 。 酯基钻井液与柴油油基钻井液及 低毒性矿物油基钻井液的对比 对柴油基和矿物油基 钻井液 的屈服幂律 参数也进行了评估。这些钻井液的性能见表 1 。同酯基钻井液一样 ， 对它们进行 了范氏 7 o 仪试验。 模拟C 0 2井延伸水平段的井下条件， 在温度 8 2 ℃， 压力为 4 1 4大气 压下 对其进行 了评估。将在该条件下测量计算的 Y P L参数 与在 4 9 ℃， 压力为 0 的初始条件下， 与测量计 算值傲 了比较 。 ， K， 值及其在初始条件下 的变化百分数列于表 3 ， 通过两种情况的对比 可得出如下观察结论 表 3 三种流体 Y P L模式流变参敷 4 9 ℃， 加 8 2 ℃， 加 钻井 瘟变参数 压 0大 压4 1 4 变化 液体泵 气 压 测 大 气 压 百分融 量值 测量值 醢基 钻井液 o ． 8 5 o 0 ． 8 5 3 O 3 5 ，厘泊 8 5 0 6 9 ， 4 1 8 ． d ，培 ／ l o o英尺 5 9 7 ． 1 2 0 ． 3 柴抽基 钻井液 0 8 6 2 0 ． 7 9 6 8 ． 7 厘泊 7 4 ． 5 1 0 4 ． 5 4 0 3 ．磅， 1 o o英尺 1 0 7 1 4 ． 1 3 1 8 低毒性 0 ．8 2 1 0 ， 7 6 1 B ． O 矿物 抽基 ，厘泊 6 ． B 1 0 4 4 9 钻井液 t o ， 磅／ 1 0 0英尺 6 ． 3 7 ． 9 Z 5 4 维普资讯 5 8 国界站井技术 第十 二卷 咖 年第l 蛔 1 在模拟井下条件下 ， 油基 钻井液与低 毒性矿物油基 钻井液 的流动指数 下降 8 ～ 9 ， 尽管降低量不是很大， 但在延伸钻井中 值 的任何 降低都是不利的， 而 醋基钻井液 的 值则基本保持不变 。 2 同油基钻井液和低毒性矿物油基钻井 液相 比， 酯基钻井液屈服应力值增加较慢。同 其它两种类型钻井液相 比， 酯基钻井液受温度 的影响较小。 3 对三种流体 Y P L参数而言， 酯基钻井 液 K值与其它两种的 K值有明显不同。当温 度和压力增加时， 油基钻井液和低毒性矿物油 基钻井液的 K 值增加， 而酯基钻井液 K值则 下降。 最终结果是 在井下条件下 ， 酯基钻井液 的动态粘度值是其它两种钻井液 I 1 2 。 重品石沉降 钻井液若无足够的悬浮性 ， 会使重晶石沉 降， 钻井液在低剪切速率下流动， 也是导致该 问题的必要条件 。 有些参数如 AP I YP值和腔 凝强度与重晶石沉降关系不大 ， 而其它参数则 可较好地预测这一I 可题 。在过去的三年里， 用 高斜沉 降试验装置对重晶石沉降问题进行了 一 些试验 。 在倾斜 4 5 。 ， 温度 1 5 5 。 F时， 对现场逆乳化 钻井液进行静态试验 。 模拟了管中心钻井液质 量随时间的变化， 用于计算沉降系数。根据现 场逆乳化钻井液试验 未公布 ， 该装置的实验 操作 人员推荐 在 1 5 0 。 F时， 以其沉 降系数 为 l O 0 m mi n或更少做 为静态条件下重晶石沉 降的最小发生量。 。 图 l o为现场试验三年以上 ， 2 5种不同的 油基钻井液和低毒性油基钻井液 的沉降系数 与计算 r o 值的关系。 尽管有些离散， 但趋势很 明显 ， 数据也很有用。曲线表明 l o米， 分钟的 沉降系数对 应的平均屈服应 力值 为 6 ． 3磅／ 1 0 0英尺 。 用该屈服应力值评估 C 0 2 井的重晶石沉 降趋势极为有用 。 图 l 2为在 1 2 0 。 F时 ， 用测量 数据计算出的屈服应力值 与 为 6 ． 3磅I 1 0 0 英尺 的曲线。预测数据表 明， 在 1 2 与 8 井段中 ， 只在极少数情况下 ， 重晶石在静止状 态下才产生沉降。 C 0 2井记 录表明， 只在钻到总井深后进行 钻杆测井时， 才观察到重晶石沉降。这时观察 到 钻井液密度变化为土0 ． I s g 。 图 l 1中加“ * 号的点表 明， 根据 5 0 “C时的地面数据计算 的 酯基钻井液屈服应力值为 6 ． 5磅I ．1 0 0英尺。 。 在动态下 ， 其它因素 ， 如钻井液剪切速率， ， 值也 影响沉降趋 势， 在这种情况下 ， 只考 虑屈服力是不够的。 结 论 根据本 的材料可得出如下重要结论 1 在 C 0 2井中 水平 位移打破 了纪录 已证 实酯基钻井液是一种卓越 的井眼净化钻 井液 。 其流变性与流速柑配合 ， 有效运移了 1 2 与 8 井段的钻屑 。 2 钻拄旋转 ， 扭矩预测模式的运用、 设计 及特殊工具的使用， 均有助于该破纪录井的成 功钻井。 3 屈服幂律模式描术的三种逆乳化钻井 液的性能 ， 超出了流变范围。该流变模式可用 于解释一些油 田其它常用的模式无法解释的 性能。 4 在常压及高温高压条件 下， 酯基钻井 液的流变性与柴油基和矿物 油基钻井液的完 全不同。 5 在较低温度下所测酯基钻 井液屈服应 力和稠度系数均升高。由于流动性的变好 ， 减 少了大直径隔水管和／ 或冷水条件下的井眼净 化问题。 6 在中温 范围内， 酯基钻 井液 的屈服 应 力值相 当稳定 ， 但有一个 最低 限度 ， 低 于该限 度， 井下 值将不{ 追温度上升而降低 7 对酯基 钻井液体 系而言， 压力增加 与 K值均增加而 n值却下降。 8 在井底条 件下 ， 酯基钻井液受温度压 力的影 响比油基钻井液和低毒性油基钻井液 小 ； 酯基钻井液粘度较小 ， 下转第 3 7万 维普资讯