钻井液固控系统院士讲座

1、化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 1 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 2 石油钻井机械与装备为油气钻井工程服务； 钻井工程为油气勘探开发服务； 钻井液技术为钻井工程服务 为满足油气钻井工程技术不断提高的要求, 石油钻井机械 与装备得到不断发展； 石油钻井机械与装备的发展保证和促进了钻井工程技术发 展； 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 3 钻井工程为油气勘探开发服务钻井工程为油气勘探开发服务, ,对所设计的探井或开发生产井对所设计的探井或开发生产井:

2、 : 打得成打得成( (消除、减少井下复杂与事故消除、减少井下复杂与事故, ,保证钻井本身安全及保证钻井本身安全及 公共安全，保证把井到到设计井深与层位公共安全，保证把井到到设计井深与层位) ) 打得快打得快( (提高机械钻速；消除、减少井下复杂与事故提高机械钻速；消除、减少井下复杂与事故) ) 打得好打得好( (井身质量好；井眼轨迹合符要求；保护油气层井身质量好；井眼轨迹合符要求；保护油气层) ) 打得省打得省( (成本合理成本合理) ) 核心：核心：减少井下复杂与事故减少井下复杂与事故; ;提高机械钻速提高机械钻速, ,这是一个系这是一个系 统工程，而钻井液技术是其关健之一统工程，而钻井液

3、技术是其关健之一 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 4 一一. .钻井液与固相控制钻井液与固相控制 . .钻井液及其功能钻井液及其功能 满足钻井工程需要，解决钻井中的难题，帮助钻满足钻井工程需要，解决钻井中的难题，帮助钻 井新技术实现井新技术实现,在钻井中循环应用的流体。在钻井中循环应用的流体。 1.满足钻井工程的基本需要：满足钻井工程的基本需要： 建立循环：清洗井底、带出钻屑，悬浮钻屑建立循环：清洗井底、带出钻屑，悬浮钻屑 对付地层流体（油、气、水）对付地层流体（油、气、水） 冷却钻头冷却钻头 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微

4、生物驱提高石油采收率的基础研究 5 2.防止和解决钻井过程（包括使用泥浆本身）所产生的困难和防止和解决钻井过程（包括使用泥浆本身）所产生的困难和 复杂问题复杂问题:井漏、井壁不稳定井漏、井壁不稳定(缩径、井塌、井壁掉块缩径、井塌、井壁掉块)， 伤害油层伤害油层,压差卡钻压差卡钻;井筒压力控制井筒压力控制。 3.保证钻井技术的进步和促进钻井技术的发展保证钻井技术的进步和促进钻井技术的发展 传递动力、能量，参与破岩：高压喷散钻井水力破岩，传递动力、能量，参与破岩：高压喷散钻井水力破岩， 井下动力钻具井下动力钻具; ;信号传输（信号传输（MWD,LWDMWD,LWD），解决大位井、分支井、），解决大

5、位井、分支井、 特殊井的摩阻问题特殊井的摩阻问题 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 6 .钻井液(泥浆)性能 1.钻井液密度 所钻井眼内压力控制：即泥浆柱压力P泥（由泥浆静密度+循环当量密 度决定）、地层流体压力P地，井壁地层坍塌压力P塌，地层破裂压力P破 （有时表现为为承压能力或漏失压力），之间保持一个合理的关系，是 保证优质、快速、安全（减少井下复杂与事故）钻井的基础和关键。 钻井过程中不可避免产生的井下复杂情况，在本质上与它紧密相关， 它与井下漏、喷、塌、卡直接相关，与钻速密切相关，与泥浆流变性、 造壁性、抑制性等主要性能密切相关。因此合理

6、的泥浆密度是现代 钻井技术的首要问题，也是至今国内外都没有完全解决，又急待解决的 重大技术难题。 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 7 钻井液密度：一般1.002.50（已过关） 低压欠平衡钻井：01.00（基本过关） 超高压（国内）钻井：2.503.00（难点） 这是泥浆工艺技术之一，主要困难是受泥浆 流变性及加重剂密度所限制。 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 8 2.钻井液流变性 为起到携带钻屑，悬浮钻屑，悬浮重晶石，有效传递动压 和水马力，（减少沿程压降）的作用,及减小或消除其副面作 用，钻

7、井液必须要有合符要求的流变性： 适合于泥浆的流变性：常用的（本构方程） 宾汉流型： 幂律流型： 卡森流型： 不同泥浆适用于不同的本构关系，而幂律最常用，宾汉次之。 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 9 泥浆必须的流变性及表征参数 表观粘度：漏斗粘度： 流变参数：塑性粘度、动切应力、流型指数、稠度系数、极限粘度 静切应力：（悬浮能力） 触变性 剪切稀释性： 它必然是非牛顿流体和结构性流体 流变性与温度，压力和泥浆矿化度（含盐）有密切关系，必须专题研究。 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 10 3.钻井

8、液的造壁性 失水造壁性的概念(失水、泥饼) 当钻井液与井壁岩石接触时，在压差作用下钻井液将进入井壁地层， 岩石孔隙、裂缝尺寸大于泥浆中各种粒子，则泥浆进入地层（漏失）； 若岩石孔隙裂缝尺寸小于泥浆中大部分固相粒子，则泥浆向地层发生滤 失。在滤失过程中泥浆固相在地层井壁表面发生过滤，其固相粒子沉积 其上形成滤饼（泥饼），过滤过去的液相称为失水（滤失量）。这个滤 失过程是一客观存在，它对井壁稳定，油层保护、防止压差卡钻有 直接关系，必须严加控制（低失水，好泥饼），因此就产生了泥浆的 “失水造壁性”这个特殊的重要性能。 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究

9、 11 4、抑制性、抑制性 这是关系到井壁稳定，油层损害与保护，泥浆自身这是关系到井壁稳定，油层损害与保护，泥浆自身 性能及其稳定的重要性质；性能及其稳定的重要性质； 抑制性是指泥浆本身对粘土水化、膨胀、分散作用抑制性是指泥浆本身对粘土水化、膨胀、分散作用 的抑制性。的抑制性。 如何尽可能提高抑制性一直是泥浆技术的重点和难如何尽可能提高抑制性一直是泥浆技术的重点和难 点，至今并未完全达到所希望的水平。点，至今并未完全达到所希望的水平。 使用油基泥浆的初衷也是基于这一考虑。使用油基泥浆的初衷也是基于这一考虑。 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 12

10、 5.封堵性封堵性(封堵能力封堵能力): 这是关系到井壁稳定，油层损害与保护，提高地层承压能力这是关系到井壁稳定，油层损害与保护，提高地层承压能力 的重要性质；的重要性质； 封堵性能是指泥浆封堵性能是指泥浆(通过其某些组分通过其某些组分)借助物理、化学借助物理、化学等作等作 用对井壁地层的微裂缝用对井壁地层的微裂缝,孔隙喉道进行填充、封堵的能力。孔隙喉道进行填充、封堵的能力。 如何尽可能提高泥浆封堵能力目前是泥浆技术发展的重点和如何尽可能提高泥浆封堵能力目前是泥浆技术发展的重点和 难点，至今并未完全达到所希望的水平。难点，至今并未完全达到所希望的水平。 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究

11、化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 13 6.润滑性：润滑性： 泥并润滑性、极压润滑性泥并润滑性、极压润滑性，深井、高密度泥浆；水平井、，深井、高密度泥浆；水平井、 大位移井、分支井必须要的特性大位移井、分支井必须要的特性 7、其它：、其它： PH、含砂量、含砂量 随钻井技术的发展而不断变化随钻井技术的发展而不断变化 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 14 . .钻井液类型钻井液类型 它分为水基、油基、气基几大类，我国现在以水基钻它分为水基、油基、气基几大类，我国现在以水基钻 井液为主。井液为主。 水基钻井液水基钻井液: :是以粘土为分散相

12、在水中稳定的多级分散是以粘土为分散相在水中稳定的多级分散 体系。属于胶体体系。属于胶体, ,悬浮体混合分散体系（悬浮体混合分散体系（0.0510.051）。）。 基本组成：水基本组成：水+ +粘土粘土+ +各种处理剂各种处理剂+ +专用材料专用材料 油基钻井液：油基钻井液：它是以有机土或其它油分散固体为分散相它是以有机土或其它油分散固体为分散相 在油中的稳定的多级分散体系。属于油的胶体在油中的稳定的多级分散体系。属于油的胶体悬浮体混悬浮体混 合分散体系；合分散体系； 基本组成：油（代用品基本组成：油（代用品)+)+有机土（油分散固相）有机土（油分散固相）+ +处处 理剂理剂+ +专用材料（加重

13、专用材料（加重） 气基钻井液气基钻井液：以气体（空气、氮气、天然气）为基础，：以气体（空气、氮气、天然气）为基础， 雾、（泡沫）雾、（泡沫） 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 15 . .水基泥浆发展过程水基泥浆发展过程 1.自然泥浆体系自然泥浆体系 水在钻井中地层自然造浆水在钻井中地层自然造浆 2细分散泥浆体系细分散泥浆体系：以分散剂保证配浆般土高度分散来实现泥浆体：以分散剂保证配浆般土高度分散来实现泥浆体 系的建立和功能的实现系的建立和功能的实现 3.粗分散泥浆体系粗分散泥浆体系：以分散剂：以分散剂+无机聚凝剂，以保证般土的适度分无机聚凝剂，

14、以保证般土的适度分 散（按要求），来实现泥浆体系的建立和功能的实现散（按要求），来实现泥浆体系的建立和功能的实现 4.聚合物不分散泥浆体系聚合物不分散泥浆体系：以有机高分子处理剂为主，控制造浆般：以有机高分子处理剂为主，控制造浆般 土的分散度，利用聚合物的聚凝土的分散度，利用聚合物的聚凝,包被作用，抑制地层粘土造浆，包被作用，抑制地层粘土造浆， 以保持低固相来建立的泥浆体系以保持低固相来建立的泥浆体系 5.无粘土相泥浆体系无粘土相泥浆体系：利用特种聚合物代替般土来建立泥浆体系和：利用特种聚合物代替般土来建立泥浆体系和 实现功能（还未实现）实现功能（还未实现） 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基

15、础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 16 . .固相控制技术固相控制技术 钻井的理论和实践表明，必须把在钻井过程中钻井的理论和实践表明，必须把在钻井过程中( (必然必然) )混入泥混入泥 浆的各类地层固相浆的各类地层固相( (包括地层钻屑、井壁坍塌物包括地层钻屑、井壁坍塌物) ) 及时、有效的从泥浆及时、有效的从泥浆 中清除出去，才能维护泥浆性能和保证钻井工程安全、顺利、快速的进中清除出去，才能维护泥浆性能和保证钻井工程安全、顺利、快速的进 行行, ,保证钻井目标的实现。保证钻井目标的实现。 固相控制固相控制( (简称为固控，现场上也习惯称其为泥浆净化简称为固控，现场上也习惯称其为

16、泥浆净化) )。 固相控制装置固相控制装置 固相控制固相控制( (装置装置) )系统系统 固相控制技术技术固相控制技术技术 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 17 二、泥浆中固相对泥浆性能与功能的影响二、泥浆中固相对泥浆性能与功能的影响 (为什么要固控为什么要固控,以水基泥浆为例以水基泥浆为例) .钻井液中必须含有的固相钻井液中必须含有的固相 (必须保留在泥浆中有用固相必须保留在泥浆中有用固相) 钻井液中固相以颗粒存在钻井液中固相以颗粒存在,颗粒的大小不等，大小固相颗颗粒的大小不等，大小固相颗 粒的含量也不等。固相颗粒的大小称为粒度粒的含量也不等

17、。固相颗粒的大小称为粒度(即粗细程度即粗细程度)。 各种大小固相颗粒占固相总量的百分数比称为级配各种大小固相颗粒占固相总量的百分数比称为级配(级数分级数分 配配)。 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 18 1.造浆搬土造浆搬土 目前钻井液必须使用搬土，目前钻井液必须使用搬土，而且搬土必须高度分散（粒而且搬土必须高度分散（粒 径径1-2m)，成为一种搬土在水中高度分散的多级分散胶成为一种搬土在水中高度分散的多级分散胶 体体-悬浮体，此分散体系的稳定性及内部结构状态是体系的悬浮体，此分散体系的稳定性及内部结构状态是体系的 宏观性能的内在依据，宏观性能

18、的内在依据，必须靠各种化学处理剂（分散度稳必须靠各种化学处理剂（分散度稳 定剂、分散剂、护胶剂）来实现定剂、分散剂、护胶剂）来实现,分散稳定剂的种类及其作分散稳定剂的种类及其作 用机理不同，即决定了泥浆不同的类型。用机理不同，即决定了泥浆不同的类型。 2.泥浆泥浆加重材料加重材料 重晶石粉重晶石粉(200目目) 碳酸钙粉碳酸钙粉(200目目) 铁矿粉铁矿粉(200目目) 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 19 、无用、无用(有害有害)固相固相 泥浆在使用中必然有大量地层钻屑和井壁坍塌物混入，泥浆在使用中必然有大量地层钻屑和井壁坍塌物混入， 且必然

19、被分散磨细，成为粒径大小不等的微粒，其中石灰且必然被分散磨细，成为粒径大小不等的微粒，其中石灰 炭、花岗岩等可能达到几百微粒炭、花岗岩等可能达到几百微粒(100-200目目); 而泥页岩中粘土混入，混入泥浆的大量粘土，而泥页岩中粘土混入，混入泥浆的大量粘土，也因也因 水化作用和泥浆中胶体稳定剂的作用而高度的分散，水化作用和泥浆中胶体稳定剂的作用而高度的分散，使体使体 系成为胶体系成为胶体半胶体半胶体悬浮体的多级分散体系悬浮体的多级分散体系(达到微米达到微米 级级)。这种作用叫地层或岩屑造浆，这种作用叫地层或岩屑造浆，它使泥浆中粘土含量它使泥浆中粘土含量 不断升高，从而泥浆性能及其功能发挥带来十

20、分不利的影不断升高，从而泥浆性能及其功能发挥带来十分不利的影 响，响，成为泥浆技术必须解决的重大问题。成为泥浆技术必须解决的重大问题。 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 20 、无用、无用(有害有害)固相对泥浆性能与功能的不利影响固相对泥浆性能与功能的不利影响 1.增加泥浆粘度增加泥浆粘度 石灰炭、花岗岩等固相的侵入对石灰炭、花岗岩等固相的侵入对泥浆粘度增加的增加影响不大泥浆粘度增加的增加影响不大; 而泥页岩中混入粘土，因水化作用产生地层或岩屑造浆，它使泥浆而泥页岩中混入粘土，因水化作用产生地层或岩屑造浆，它使泥浆 中粘土含量不断升高，中粘土含量

21、不断升高，可能造成井浆的粘度大幅度上升可能造成井浆的粘度大幅度上升,甚致丧失流动甚致丧失流动 性、无法维持正常钻进性、无法维持正常钻进,引发事故并大大增加泥浆维护成本。引发事故并大大增加泥浆维护成本。这在深井这在深井 (5000M)、高温、高温(180)、重泥浆、重泥浆(密度密度2.00)的情况下引起的粘度上的情况下引起的粘度上 升升,至今仍是未解决的重大技术难题。至今仍是未解决的重大技术难题。固相固相(粘土粘土)含量越大含量越大,其分散度越其分散度越 高高(颗粒越细颗粒越细)对对泥浆粘度增加泥浆粘度增加越大。越大。 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础

22、研究 21 2.泥饼质量变差、增厚，将导致井下复杂情况泥饼质量变差、增厚，将导致井下复杂情况。 钻井液的功能之一是在井壁周围形成泥饼。若钻井液中钻井液的功能之一是在井壁周围形成泥饼。若钻井液中 的岩屑增多将导致泥饼变厚，而这种泥饼质地松软的岩屑增多将导致泥饼变厚，而这种泥饼质地松软(特别是分特别是分 散的岩屑在泥饼中容易形成厚而松的假泥饼散的岩屑在泥饼中容易形成厚而松的假泥饼): 在厚泥饼使井径变小后，必然增加钻柱运动阻力，摩在厚泥饼使井径变小后，必然增加钻柱运动阻力，摩 擦系数增大，致使钻柱扭矩增大；擦系数增大，致使钻柱扭矩增大；打定向井、水平井、大位打定向井、水平井、大位 移井时问题更为突

23、出移井时问题更为突出,甚至钻井无法进行。甚至钻井无法进行。 起下钻时挂卡情况加剧，特别有假泥饼时情况更坏，起下钻时挂卡情况加剧，特别有假泥饼时情况更坏， 其结果导致动力消耗增大、钻柱寿命缩短、钻具事故增多。其结果导致动力消耗增大、钻柱寿命缩短、钻具事故增多。 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 22 容易引起压差卡钻。容易引起压差卡钻。 若在渗透性地层这种泥饼会更厚若在渗透性地层这种泥饼会更厚,一但钻具不居中一但钻具不居中,则陷入泥饼中则陷入泥饼中,泥泥 饼越厚陷入面积越大饼越厚陷入面积越大,此时钻柱就会受井内钻井液液柱压力与地层压力之此时钻柱就会

24、受井内钻井液液柱压力与地层压力之 间的压差作用而被紧紧地压在井壁上间的压差作用而被紧紧地压在井壁上,而无法拔出而无法拔出(压差卡钻压差卡钻)。这在深井、这在深井、 高温、重泥浆情况下至今仍是未很好解决的重大技术难题。高温、重泥浆情况下至今仍是未很好解决的重大技术难题。打斜井或定打斜井或定 向井时问题更为突出。向井时问题更为突出。 泥饼厚度对钻柱粘附面积的影响泥饼厚度对钻柱粘附面积的影响 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 23 3.降低机械钻速，降低机械钻速，如图所示: 固相含量每降低l%，每只钻 头的进尺数即可提高710%； 固相含量在10%范围

25、内时， 钻头的消耗数几乎随固相含量的 增加呈线性增加;表明钻头消耗量 随钻井液固相含增加而剧增，即 钻头寿命缩短。 钻一口井所需时间(即钻进 时间)也随固相含量的增加而增加。 钻头消耗数 10 20 30 40 50 60 70 50 100 150 200 250 0510 15 1 2 3 钻头进尺 (m) 钻井液固相含量 (%) 1-钻头进尺；2-钻进时间；3-钻头消耗数 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 24 研究发现研究发现: 所有固相颗粒都影响机械钻速所有固相颗粒都影响机械钻速 而粘土影响最大而粘土影响最大,以以810% (质量比质量

26、比)为一转折为一转折; 固相含量相同时固相含量相同时,小于小于1微米的微米的 颗粒比大于颗粒比大于1微米的颗粒机械微米的颗粒机械 钻速降低钻速降低12倍倍 机械钻速 （m/h） 钻井液固相含量 (%) 0 1.3 2.5 3.7 4.9 4812 1620 1 2 3 1-岩屑；2-粘土颗粒；3-重晶石 机械钻速与钻井液固相含量的关系机械钻速与钻井液固相含量的关系 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 25 钻井液粘度对机械钻速有重要的影响，当钻井液的粘度增大至超过钻井液粘度对机械钻速有重要的影响，当钻井液的粘度增大至超过 O.04ps时，对机械钻速

27、的影响不明显，但此时机械钻速很低；当粘度小时，对机械钻速的影响不明显，但此时机械钻速很低；当粘度小 于于0.022ps时影响最大，使机械钻速变化很大。而粘度又是固相含量及分时影响最大，使机械钻速变化很大。而粘度又是固相含量及分 散度的函数。散度的函数。 0 0.02 0.040.06 0.08 0.10 0.120.14 60 80 100 40 机械钻速 （m/h） 粘度 (Pas) 机械钻速与钻井液粘度的关系机械钻速与钻井液粘度的关系 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 26 为提高机械钻速发展了高压喷射钻井为提高机械钻速发展了高压喷射钻井:

28、大机泵大机泵(高泵压高泵压18MPa35MPa); 新型钻头新型钻头; 低固相低固相(4%V)不分散不分散(地层粘土不分散地层粘土不分散)泥浆泥浆(严格固控严格固控) 4.缩短机械设备及井下钻具的寿命缩短机械设备及井下钻具的寿命 根据钻井泵易损件的摩擦磨损试验表明，钻井液中的含砂根据钻井泵易损件的摩擦磨损试验表明，钻井液中的含砂 量由量由0.3%增加到增加到0.6%，活塞使用寿命即由，活塞使用寿命即由400小时降到小时降到70小小 时。时。 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 27 5.堵塞油堵塞油(气气)层通道层通道 打开油气层时,在压力差作用下

29、，钻井液中小于油(气)层孔隙的固相颗 粒随滤液进入油(气)层，直到被孔径更小的孔隙堵住为止。这样必然使油 (气)层的渗透率下降。当进行采油(气)时，仅借助于原油(气)进入井口的 反向流动力是很难解除这种堵塞状态的，从而造成油(气)层的永久性损害。 研究表明：有害固相对中低渗率油(气)层的损害尤为明显，小于油(气) 层孔隙的固相颗粒含量越高,分散度越高对油(气)层的损害越大，侵入油 层深度越大，渗透率降低越多,越难恢复，对油(气)层的损害越严重。 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 28 因此: 钻井液固相控制是保证钻井打得成、打得快、打得好、打 得

30、省必须进行的工作,也是钻井新技术发展必要的保证。 钻井液固相控制必须要保护有用固相,而清除有害固相(重 点是粘土),即有“选择性”. 钻井液固相控制既要保证钻井液固相总量控制;又要使固 相粒度和级配控制在合理范围之内。 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 29 三、固相控制系统三、固相控制系统 、 固液分离基本原理固液分离基本原理 沉降原理沉降原理 动态过滤原理动态过滤原理 旋流分离原理旋流分离原理 、钻井液固相控制方法、钻井液固相控制方法 稀释法稀释法 替换法替换法 自然沉淀法自然沉淀法 化学沉淀法化学沉淀法 机械清除方法机械清除方法 化学驱和微

31、生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 30 钻井液振动筛 为钻井液处理的第一级固控设备，首先将从井底返出钻井液中的较 大固相颗粒清除出去，它适合于各种钻井液的筛分。振动筛始终是目前 钻井装备中的必备设备。 而且，它的工作质量好坏将直接影响到除砂器、除泥器及离心机能 否正常工作。与旋流器、离心机及除气器相比，振动筛消耗的功率最小、 投资也少，因而振动筛是目前固控设备中最经济的设备。特别在近20年 来，为适应钻井工艺的变革，固控设备及固控理论得到了长足的发展， 这也推动了振动筛研发技术的发展，现已能满足钻井工艺的需要。 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学

32、驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 31 在石油钻井作业中，振动筛主要用于清除钻井液的岩屑 和其它有害固相颗粒。它一方面要求有较大的处理量，能尽 可能多地回收成本较高的钻井液；另一方面尽可能清除更细 颗粒，它选择使用不同目数的筛布来控利分离颗粒尺寸；尽 量增大振动筛激振力来解决增大处理量及泥浆高粘度带来的 问题，现可以用到200目的筛布 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 32 .水力旋流器 水力旋流器是离心力引起悬浮 在钻井液中的固相从钻井液中分 离出来的设备。通过提高锥形旋 流器中的离心力增大至200倍重力。 在钻井作业中，水力旋流器就是 利

33、用这种离心力将钻井液中15 80m范围的固相颗粒分离出去。 承载着固相颗粒的钻井液从锥形 容器底流口排出，净化后的钻井 液从溢流口排出。 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 33 在钻井作业中，水力旋流器是除砂器、除泥器的总称。 除砂器内径尺寸大于100mm，用于分离44 74 m以上的砂粒； 除泥器内径尺寸等于小于100mm，用于分离1544 m以上的泥质固 相颗粒。 微型旋流器用于分离2 4 m以上的泥质固相颗粒。除砂器主要用于 钻井液的二级净化，除泥器主要用于钻井液的三级净化。旋流器使用效 果与结构参数、工艺操作参数和钻井液性能有关。 振动筛

34、、除砂器、除泥器、微型旋流器构成一个可以清除钻井液中2 m 以上固相颗粒的系统能解决多数钻井液的固控问题 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 34 .钻井液清洁器钻井液清洁器 旋流器用于钻井液固相控制，还存在下两问题：旋流器用于钻井液固相控制，还存在下两问题： (1)在旋流器开始工作和停止工作时，由于旋流器内钻井液的流速达不到正在旋流器开始工作和停止工作时，由于旋流器内钻井液的流速达不到正 常工作流速，大量的钻井液白白的从沉砂口流走；常工作流速，大量的钻井液白白的从沉砂口流走； (2)在正常工作时，虽然从沉砂口可清除大量钻屑，但钻井液也流失不少。在

35、正常工作时，虽然从沉砂口可清除大量钻屑，但钻井液也流失不少。 根据根据SWACO的资料，当沉砂口为伞状排泄时，每天的失液量为的资料，当沉砂口为伞状排泄时，每天的失液量为28.3方。方。 即使为绳状排泄，每天失液量也达即使为绳状排泄，每天失液量也达ll.76方，这也是一些井队不使用旋流方，这也是一些井队不使用旋流 器的原因；器的原因； (3)加重钻井液经过旋流器处理后，贵重的重晶石也被清除了；加重钻井液经过旋流器处理后，贵重的重晶石也被清除了； 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 35 因此，60年代后，出现了清洁器，目前已得到广泛应用。清洁器就是

36、水力旋流器加极细目振动筛组合而成的一种固控设备。钻井液清洁器和 离心机可用来处理离心锥的底流。因此，钻井液清洁器属于可二次处理 的设备。 钻井液进入 清洁溢流 筛网底流 排除的固相颗粒 细目振动筛 钻井液返回循环系统 水力旋流器 除砂器/除泥器 化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究化学驱和微生物驱提高石油采收率的基础研究 36 .离心机离心机 螺旋沉降倾注式离心机可用于控制粘度，它也是一种固控设备。它的内筒或滚螺旋沉降倾注式离心机可用于控制粘度，它也是一种固控设备。它的内筒或滚 筒以筒以l800rpm的速度高速旋转。钻井液泵入滚筒后被滚筒输送，受到很大的离心的速度高速旋转。钻井液泵入滚筒后被滚筒输送，受到很大的离心 力作用，这样就提高了悬浮固相的沉淀速度和分离效率。高质量的固相颗粒在滚力作用，这样就提高了悬浮固相的沉淀速度和分离效率。高质量的固相颗粒在滚 筒内壁上分离得更快。振动筛和水力旋流器用于分离和除去大的钻屑，筒内壁上分离得更快。振动筛和水力