選擇鉆井液體系的原則

  1．根據不同油氣層性質(zhì)選擇

 

  油氣層的特性不同，對鉆井液體系的要求也不同。鉆井液體系必須與其相適應才能起到保護作用，并減輕損害，獲取應得的產(chǎn)量。例如，水敏性很強的蒙脫土含量很高的油氣層，就該選用對膨潤土具有很強抑制能力的鉆井液類(lèi)型。

 

  2．根據不同類(lèi)型井

 

  主要指的是那些對鉆井液體系有特殊要求的井別，而不是完全按習慣分類(lèi)的井別。

 

  （1）超深井。這里一般指深度在5000m以上的井、其特點(diǎn)是高溫、高壓，因而對鉆井液提出穩定性好（即恒高溫一定時(shí)間后性能變化較?。?、高溫對性能影響較輕（即在高溫下的性能與常溫下對比不能差別過(guò)大）及在高壓差下泥餅壓縮性好的要求。

 

  （2）定向斜井（含水平井）。該類(lèi)井的主要特點(diǎn)是井眼傾斜，甚至與地面平行，在鉆進(jìn)過(guò)程中鉆具與井壁的接觸面積較大，摩阻高。故對鉆井液提出低泥餅摩阻系數的要求，而且必須嚴格控制濾失量及泥餅質(zhì)量。

 

  （3）調整井（含高壓力井）。該類(lèi)型的主要特點(diǎn)是地層壓力異常高，由于密度要求特別高，故一般選用分散型鉆井液體系。  （4）區域探井和預探井。該類(lèi)井的主要要求是能夠隨時(shí)發(fā)現產(chǎn)層，為此要求選用不影響地質(zhì)錄井（即鉆井液熒光低）及易發(fā)現油氣層位（即鉆井液密度低）的鉆井液體系。

 

  （5）開(kāi)發(fā)井。該類(lèi)井的主要要求是在保護油層及提高鉆速上，故在油氣層上部采用聚合物不分散鉆井液，到油氣層即換用相適應的鉆井液。

 

  3．根據不同的地層特點(diǎn)選擇

 

  實(shí)踐證明，不同地層對鉆井液常常提出不同的要求，必須針對其特點(diǎn)采用相應的特殊措施，才能安全順利地鉆穿這些地層。

 

  4．根據工程要求確定鉆井液性能

 

  鉆井工程對鉆井液性能要求體現在兩個(gè)方面，一是確保安全鉆進(jìn)，就是要求性能能夠適合井下的具體情況，能夠對付井下出現的復雜情況。二是提高機械鉆速。

 

  提高機械鉆速的要求如下：

 

  （1）盡可能保持近平衡的壓差。

 

  所謂近平衡壓差，是指無(wú)論在鉆井中或起下鉆時(shí)，由鉆井液所產(chǎn)生的對地層的壓力要盡量接近地層的孔隙壓力。具體地說(shuō)就是，盡可能降低鉆井液密度的附加值，做到即安全又快速鉆井。為此提出下列幾點(diǎn)具體要求：  ①預測準所鉆地層的孔隙壓力及破壞壓力，精確地確定地層壓力梯度值，為設計合理的套管程序提供可靠的必要條件，并算準平衡地層孔隙壓力所需的靜液柱壓力。

 

  ②調整鉆井液的流變性能時(shí)，在保持洗井液效能的前提下，盡可能采用較低的粘度和切力，以便在正常起鉆速度下盡可能降低因抽吸而引起的壓力降。

 

  ③絕對避免鉆頭泥包，尤其是在強造漿地層鉆井時(shí)，要求鉆井液具有較強的抑制性，故在鉆井液中應加防包劑（或稱(chēng)洗滌劑）。

 

  ④盡可能降低鉆井液流動(dòng)阻力及保持適當的泵量，要求在鉆井液中加入有效的潤滑劑（或稱(chēng)減阻劑），以便降低由此所引起的對地層的附加壓力。

 

  （2）具有良好的剪切稀釋特性。

 

  剪切稀釋特性是指鉆井液的表觀(guān)粘度隨剪切速率而變化的性質(zhì)?，F代鉆井技術(shù)要求鉆井液通過(guò)鉆頭噴嘴時(shí)的粘度（即在環(huán)空低剪切速率下）的粘度變大，以便徹底清凈井底，而且這種變化要快，即瞬時(shí)改變（鉆井液一出水眼馬上變稠）。高與低剪切速率下鉆井液粘度變化幅度的大小，表征著(zhù)該鉆井液的剪切稀釋特性的強弱。若這種變化幅度過(guò)小，則存在兩種可能：一是水眼粘度過(guò)大；二是環(huán)空粘度過(guò)小。這都不利于提高鉆速。因為水眼粘度過(guò)大，噴嘴鉆屑含量過(guò)大，密度變高，壓差增大，影響鉆速的提高。若其變化幅度過(guò)大，也存在兩種情況：一是水眼粘度很??；二是環(huán)空粘度很大。前者是鉆井工程所需要的，而后者是不希望出現的。因為環(huán)空粘度過(guò)大，流動(dòng)阻力也大，對地層的回壓必然增高，流壓增大，鉆速下降。因此，對剪切稀釋特性強弱的要求應該控制在低水眼粘度下，環(huán)空粘度達到滿(mǎn)足清洗井底和攜帶鉆屑要求的范圍內就可以了。過(guò)高或過(guò)低都對鉆速的提高不利。

 

  （3）較強的清井及攜屑能力。

 

  在鉆井中，井底干凈與否直接影響鉆頭的切削效率。若井底的巖屑不能及時(shí)被帶走，就會(huì )受到鉆頭的重復切削，鉆速及鉆頭壽命就會(huì )受到影響。若巖屑雖然被及時(shí)沖離井底，而鉆井液的攜帶能力差，巖屑上返速度慢，那么可以產(chǎn)生不利于鉆井的后果。環(huán)空巖屑濃度過(guò)大，易堵塞環(huán)空空間，當量密度增加，流動(dòng)阻力增大，對井壁的壓力也增大，壓差增加，易發(fā)生井漏，而且大量巖屑易粘附井壁，造成縮徑，引起起下鉆阻卡，產(chǎn)生井下各種復雜情況，影響鉆井，甚至發(fā)生井事故。

 

  一般用下列指標來(lái)檢查其清井及攜屑能力的好壞。

 

  ①動(dòng)切力（代號YP）：研究結果表明，動(dòng)切力達到2.394Pa后鉆井液就有足夠的攜帶巖屑的能力，若再提高動(dòng)切力，那么，攜帶巖屑的能力增加幅度變緩，故動(dòng)力控制在4Pa左右是合適的。

 

  ②有效粘度（代號η）：是指在環(huán)空剪切速度下的表觀(guān)粘度。目前通常檢測的是出口粘度，不能反映出攜砂巖屑的真正能力，因為漏斗粘度（或表觀(guān)粘度）是隨著(zhù)剪切速率的變化而增減的，出口時(shí)的剪切速率低于環(huán)空的剪切速率，其結果不能真實(shí)地反映出我們所要求的環(huán)空鉆井液的表觀(guān)粘度。為此，必須事先根據所使用的鉆井液類(lèi)型，作剪切速率與粘度值的曲線(xiàn)圖，使用時(shí)查出環(huán)空剪切速率對應的表觀(guān)粘度值來(lái)，對此值的要求應根據當時(shí)鉆井的具體情況加以確定。

 

  ③環(huán)空中鉆井液巖屑含量：指在環(huán)空中鉆井液所含巖屑的濃度，以百分數表示。在鉆井中，若鉆速很快而泵量不足，鉆井液攜砂能力欠佳，那就會(huì )使巖屑在環(huán)空中的上升速度降低，鉆井液中巖屑的含量大量增加，結果常造成一系列井下復雜情況的發(fā)生。例如，鉆頭和鉆具泥包、阻卡、堵塞井眼，甚至卡鉆等。國外經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間的試驗及實(shí)踐后得出結論，環(huán)空鉆井液巖屑含量在5%以?xún)仁潜容^安全的。勝利油田的實(shí)踐證明，只需從鉆井液及工程上采取相應措施，例如起鉆前先充分循環(huán)鉆井液，接單根時(shí)晚停泵，鉆進(jìn)一定進(jìn)尺后短起下鉆，盡可能提高泵排量，以及很好地調整鉆井液流變參數，把巖屑運載比（即巖屑的上返速度與鉆井液在環(huán)空上返速度之比值）控制在0.5以上，就可以把巖屑在環(huán)空鉆井液中的含量放寬到9%，井下也是安全的。

 

  在泵排量最大許可范圍內，環(huán)空間隙一定的情況下，要達到上述巖屑濃度要求，主要應從調整鉆井液性能方面入手。

 

  從鉆井液本身的性能看，巖屑上升速度與密度、粘切有關(guān)。鉆井液的密度越大，即同樣的巖屑在鉆井液中所受的浮力越大，下沉速度越慢。但不能從密度上去尋找解決方法，因為它會(huì )影響到鉆速。故應從粘切上去解決鉆井液攜砂能力問(wèn)題。要想調整鉆井液流變參數，就必須先確定鉆井液適應哪種流變模式，而后才能以其反映攜砂能力的指標加以要求。例如，用動(dòng)塑比值來(lái)要求屬于賓漢模式流體的鉆井液，而用N值來(lái)要求適應冪律模式流體的鉆井液。

 

  這兩種類(lèi)型鉆井液分別要求如下： 賓漢模式的動(dòng)塑比值為0.48； 冪律模式的N值為0.5～0.7。