海洋钻井钻井液技术
钻机模块介绍
辅助设备 供气设备、辅助发电设备、钻鼠洞设备、辅助起重设备、工作间/控 制间/储藏间等、固井设备、测井设备、录井设备
SY/T 5323-92 SY/T 5244-91
The types and basic parameters for oil drilling rigs Specification for wire rope for petroleum and gas plant Main hoisting equipment for drilling rig Kill & choke manifold Drilling fluid manifold Safety rules for offshore fixed platform (PRC Economy and Trade Committee 2000)
2、钻前准备
3、钻进(Drilling)
根据不同的地层情况、钻进深度、钻头类型等，使钻头转速n（r/min ）、钻压P（t）、泵流量Q（L/min）和泥浆性能各自都处于最佳参数 值，以获得最快的钻进速度。
4、固井(Cementing) 在井眼内下入一层套管，并在套管与井壁的环形空间里灌注水泥浆进行封固。
钻井绞车、辅助刹车、游动系统（钢丝绳、天车、游动滑车及大沟） 、井架（热镀锌低合金钢制造）、起下操作的井口工具及机械化设备 （吊环、吊卡、卡瓦、动力大钳或“铁钻工”、立根移运机构）
动力驱动系统设备：为钻机相关设备提供动力
柴油发电机组及供油设备、或交流/直流电动机及其供电、保护、控制 设备等
传动系统设备：连接动力机与工作机，实现从驱动设备到工作机组的 能量传递、分配及运动方式的转换
钻井液技术发展趋势浅析
3、市场前景
随着全球能源需求的不断增加，油气勘探和开发的市场前景广阔。而钻井液 作为油气勘探和开发过程中的关键技术之一，其市场需求也在不断增加。同时， 随着非常规油气资源的开发，如页岩气、煤层气等，对钻井液技术的需求也在逐 渐增加。因此，钻井液技术的市场前景十分广阔。
见解和建议
1、加大技术研发力度
钻井液是指在钻井过程中，为了更好地保护井壁、悬浮钻屑、润滑钻头等需 要而配制的一种特殊液体。钻井液按其使用功能可分为不同的类型，如普通钻井 液、高密度钻井液、深井钻井液等。这些钻井液不仅具有不同的密度、黏度、切 力等物理性质，还具备不同的化学性质和组成成分，以满足不同钻井环境的需求。
钻井液技术的重要性主要体现在以下几个方面：首先，良好的钻井液技术可 以有效地保护井壁稳定，预防井漏、井喷等事故的发生；其次，钻井液可以有效 地悬浮和携带钻屑，以避免钻头被堵塞，提高钻井效率；最后，钻井液还具有良 好的润滑性能，可以有效地降低钻头磨损，提高钻井寿命。
1、生物降解：环保型钻井液应具有较好的生物降解性能，在自然环境中能 够迅速被微生物分解，减小对环境的影响。
2、化学降粘：通过添加一定的化学剂，降低钻井液的粘度，以便于循环清 洗和减少对储层的损害。
3、杀菌灭藻：在钻井过程中，钻井液会接触到各种细菌和藻类，环保型钻 井液应具有较好的杀菌灭藻效果，防止污染环境。
2、与国内外企业合作：与国内外相关企业进行合作交流，共同研究开发新 的技术和产品；
3、提供技术咨询：针对不同客户需求，提供专业的技术咨询和服务，帮助 客户解决实际问题。
3、强化安全管理
在推广和应用钻井液技术的过程中，必须重视安全管理。具体来说，应采取 以下措施：
1、加强员工培训：对员工进行专业培训，提高员工的安全意识和技能水平；
海洋钻井平台泥浆系统综述
海洋钻井平台泥浆系统综述方怿民【摘要】Drilling mud system was a whole set of core system on offshore drilling rigs. Drilling mud was the necessary working medium for drilling operation. A drilling mud system included 5 major systems: bulk material system ,mud mixing system,high pressure mud system,low pressure mud suction system and low pressure mud processing system. The design of the system was closely related to the requirement of drillingoperation ,and would greatly influence the general arrangement of the offshore drilling rigs. This article introduced the composing and mayor function of the mud systems,preliminarily discussed the key elements in mud system designing for offshore drilling rigs.%钻井泥浆系统是钻井平台在钻井作业时所依赖的一整套核心系统. 钻井泥浆是钻井作业时必不可少的一种工作介质.钻井平台的泥浆系统主要包括:散装材料储存输送系统、泥浆混合系统、高压泥浆系统、低压泥浆吸入系统和低压泥浆净化处理系统.泥浆系统的设计与平台的钻井作业要求密切相关,同时也对钻井平台的总体布置有重大影响.介绍了钻井平台泥浆系统的组成和主要功能,初步探讨了泥浆系统设计的基本要素.【期刊名称】《船舶设计通讯》【年(卷),期】2015(000)0z2【总页数】5页(P62-66)【关键词】钻井平台;钻井泥浆系统;系统设计【作者】方怿民【作者单位】上海船舶研究设计院,上海201203【正文语种】中文【中图分类】U674.38+1钻井泥浆系统是钻井平台在钻井作业时所依赖的一整套核心系统。
油基钻井液介绍及应用
油基钻井液一、油基钻井液发展概述1、定义及类型➢油基钻井液是指以油作为连续相的钻井液。
➢两种油基钻井液——全油基钻井液和油包水乳化钻井液。
在全油基钻井液中，水是无用的组分，其含水量不应超过10%；而在油包水钻井液中，水作为必要组分均匀地分散在柴油中，其含水量一般为10~60%。
2、油基钻井液的优缺点➢与水基钻井液相比较，油基钻井液具有能抗高温、抗盐钙侵、有利于井壁稳定、润滑性好和对油气层损害程度较小等多种优点。
➢目前已成为钻高难度的高温深井、大斜度定向井、水平井和各种复杂地层的重要手段，并且还可广泛地用作解卡液、射孔完井液、修井液和取心液等。
➢油基钻井液的配制成本比水基钻井液高得多，使用时往往会对井场附近的生态环境造成严重影响。
➢为了提高钻速，从20世纪70年代中期开始，较广泛地使用了低胶质油包水乳化钻井液。
➢为保护环境，适应海洋钻探的需要，从80年代初开始，又逐步推广使用了以矿物油作为基油的低毒油包水乳化钻井液。
3、油基钻井液的发展阶段二、油基钻井液的组成1、基油(BaseOil)油包水乳化钻井液是以水滴为分散相，油为连续相，并添加适量的乳化剂、润湿剂、亲油胶体和加重剂等所形成的稳定的乳状液体系。
•在油包水乳化钻井液中用作连续相的油称为基油，目前普遍使用的基油为柴油(我国常使用零号柴油)和各种低毒矿物油。
•为确保安全，其闪点和燃点应分别在82℃和93℃以上。
•由于柴油中所含的芳烃对钻井设备的橡胶部件有较强的腐蚀作用，因此芳烃含量不宜过高，一般要求柴油的苯胺点在60℃以上。
苯胺点是指等体积的油和苯胺相互溶解时的最低温度。
苯胺点越高，表明油中烷烃含量越高，芳烃含量越低。
•为了有利于对流变性的控制和调整，其粘度不宜过高。
各种基油的物理性质注：Mentor26、Mentor28、Escaid110、LVT和BP8313均为常用矿物油的代号。
2、水相(WaterPhase)：•淡水、盐水或海水均可用作油基钻井液的水相。
钻完井工艺流程
井身结构的设计，是钻井设计的关键内容，必须遵循的 是：
钻井设计的基本原则
保证压力平衡，不出现喷漏同在一裸眼中。 压差不要过大，以免发生压差卡钻。 封固易漏、易垮塌、易缩径和易卡钻的井段。 探井的套管预留。 多层套管程序。
高压气井，套管下在高压油气层顶部，古潜山下在风化壳顶 部。浅层气顶部
张力系统
防喷器运送设备 阻流管汇及控制台
防喷器组的组成 从下至上的排列：
井口连接器
下双联闸板防喷器 上双联闸板防喷器 下万能防喷器 事故安全阀：安装在闸板防喷器的侧出口 防喷器组框架
以上组成，称为BOP STACK（防喷器组－避台风时，留 在海底）
防喷器组的组成
•
如果预测有浅层气，则需要钻17-1/2"领眼。
水下与地面井口装置
钻井程序
17-1/2"井眼与13-3/8"套管段作业（三开）
组合钻具钻水泥塞，钻出浮鞋后5-10米，做地漏试验。 17-1/2”井眼钻具组合：17-1/2"BIT+8"DC1+STB+8"DC2+STB +8"DC6 +8"(F/J+JAR)+SUB+5"HWDP17
平台就位设计 井身结构设计
钻井设计内容
钻井作业程序 弃井作业程序 特殊作业程序 钻井风险分析 应急计划 作业进度计划
防喷器和井口系统
套管柱设计 固井设计
钻井液设计
海洋钻井手册(下册)
十、试油记录 第五节 钻井工程完井总结和有关图表 一、钻井工程完井总结 二、自升式平台历次开钻井口装置 三、泥线悬挂器相关位置示意图 四、水下底盘示意图 五、保留井口 六、井身结构图 七、弃井示意图 第六节 钻井工程费用分析 一、钻井工程费用对比 二、钻井成本分析 第七节 工作评价 一、对后勤基地生产组织管理协调方面的评价 二、对后勤保障工作的评价和建议 三、对承包商的评价 附件 大事纪要 附件一 钻井工程完井报告填写说明 附件二 钻井统计指标的解释 附件三 钻井工程完井报告的填报要求 第十七章 钻井技术政策 第一节 前言 第二节 总则 第三节 钻井工程设计 第四节 材料和技术服务 第五节 钻前准备 第六节 开钻之前 第七节 安全设施 第八节 井控设备 第九节 钻开油气层的安全规定 第十节 井眼轨迹控制 第十一节 钻井液 第十二节 套管作业
四、LM型可退卡瓦打捞矛 五、磁力打捞器和反循环磁力打捞器 六、一把抓和反循环一把抓 七、反循环打捞蓝和反循环强磁打捞蓝 八、磨鞋 九、铅印 十、倒扣器 十一、反扣倒扣捞矛 十二、反扣倒扣捞筒 十三、反扣倒扣接头 十四、倒扣套铣矛 十五、防掉套铣矛 十六、波文机械式管子内割刀 十七、三州机械式管子外割刀 十八、铣鞋 十九、铣管 二十、套管磨铣工具 二十一、安全接头 二十二、液压加速器 二十三、波文套管涨管器 二十四、波文铅封套管补接管（套管补丁） 第三节 复杂地层钻井技术 一、漏、塌、卡、喷复杂地层钻井技术 二、岩盐、石膏层地层钻井技术 参考文献
附件二 海上井喷失控的应急程序 参考文献
第九章 定项井和水平井钻井技术
第一节 定向井井身参数和应用 一、定向井的剖面类型和应用 二、定向井井身参数 三、狗腿严重度 四、测斜计算的主要方法 第二节 定向井剖面设计 一、设计资料 二、设计原则 三、剖面设计中应该考虑的问题 四、剖面设计 第三节 井眼轨迹控制方法 一、定向造斜阶段 二、转盘钻增斜井段 三、稳斜井段 四、降斜井段 五、扭方位 六、长曲率大斜度井技术 七、救险井设计和施工要点 第四节 定向井专用工具 一、井下马达 二、弯接头 三、非磁钻铤 四、稳定器 五、键槽破坏器 六、旁通接头、高压循环头 七、导向钻井系统 八、井下可调扶正器 第五节 测量仪器 一、单点测斜仪 二、电子多点测斜仪
深水合成基钻井液
深水合成基钻井液1. 概述深水合成基钻井液是一种特殊的钻井液，用于在深水环境下进行油气井的钻探作业。
它由多种化学物质组成，以满足深水环境下高温高压、高盐度、高含硫等复杂条件下的钻井需求。
本文将详细介绍深水合成基钻井液的组成、性能要求以及应用领域。
2. 组成深水合成基钻井液主要由以下几个部分组成：2.1 基础液体基础液体是深水合成基钻井液的主要组成部分，通常采用矿物油或天然气凝析物作为基础液体。
这些液体具有良好的稳定性和耐高温性能，能够满足深水环境下的工作条件。
2.2 溶剂溶剂是深水合成基钻井液中起溶解作用的物质，常用的溶剂包括酮类、醇类和酯类等有机化合物。
它们可以提高钻井液的溶解性，改善其性能。
2.3 胶体剂胶体剂是深水合成基钻井液中的一类重要添加剂，用于增加钻井液的黏度和悬浮性，防止井壁塌陷。
常用的胶体剂有聚合物、胶体硅酸盐等。
2.4 防腐剂由于深水环境下存在较高的含硫化合物，钻井液中需要添加防腐剂以防止管柱和设备受到腐蚀。
常见的防腐剂包括有机磷酸盐、有机硫化合物等。
2.5 增稠剂增稠剂用于增加钻井液的黏度和流变性能，以提高其悬浮固相颗粒和切削岩屑的能力。
常见的增稠剂有黏土矿物、聚合物等。
3. 性能要求深水合成基钻井液在深水环境下需要满足以下性能要求：3.1 耐高温性能由于深水油气藏通常位于较深的地层，温度较高，因此深水合成基钻井液需要具有良好的耐高温性能，以保证其在高温环境下的稳定性和流变性能。
3.2 耐高压性能深水环境下的油气井通常面临较高的井口压力和地层压力，因此深水合成基钻井液需要具有良好的耐高压性能，以防止井液泄漏和井壁塌陷。
3.3 耐盐度性能海洋中的盐度较高，因此深水合成基钻井液需要具有良好的耐盐度性能，以保持其稳定性和流变性能。
3.4 高悬浮固相颗粒能力深水钻探过程中会产生大量岩屑和固相颗粒，深水合成基钻井液需要具有良好的悬浮固相颗粒能力，以避免岩屑沉积并防止井壁塌陷。
3.5 良好的切削岩屑能力深水钻探过程中需要切削地层中的岩屑，深水合成基钻井液需要具有良好的切削岩屑能力，以提高钻井效率和降低钻井成本。
深水钻井简介
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2. 深水钻井的特点和挑战
天然气水合物 Gas Hydrates
到地面体积可 膨胀70-100 倍
天然气水合物:
冰状的气、水结合物
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2. 深水钻井的特点和挑战
天然气水合物 Gas Hydrate
自然界中气水合物的稳定性取决于温度、压力及气—水组 分之间的相互关系，这些因素制约着气水合物仅分布于岩石圈的 浅部，地表以下不超过～2000m的范围内，存在于永久冻结带上 的地层以及大陆斜坡上的海底中。它可存在于零下，又可存在于 零上温度环境。从所取得的岩心样品来看，气水合物可以以多种 方式存在：①占据大的岩石粒间孔隙；②以球粒状散布于细粒岩 石中；③以固体形式填充在裂缝中；④大块固态水合物伴随少量 沉积物。
只要越过大陆架，典型的 深水问题就会出现。
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1. 深水的定义
In the early 1990’s shell offshore defined deepwater as anything greater than 1,500 ft (450m)
In 1997 Sedco defined deepwater as 2,000 ft (600m) for all areas except extreme environments (west of Shetlands) in which case it is 1,500 ft (450m)
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2. 深水钻井的特点和挑战
深水的影响 Influences of Deep Water
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海洋钻井钻井液技术
目前我国在海洋钻井液技术的应用与研究领域已经取得了很大的进步，但在实际应用过程中仍然面临着诸多问题。
因此，在实际的钻井过程中，就需要根据实际情况，来合理选择适当的钻井液，已达到解决问题的同时，不破坏海洋的环境或对海洋生物造成破坏。
另外，还要加大对其研究的力度，争取研制出更加适合未来发展的钻井液技术。
标签：海洋钻井；钻井液；技术
1 海洋钻井液技术应用过程中所要注意的问题
1.1 海底页岩的相对稳定性
技术研发都面临比较多的问题，对于深水钻的技术研究方面，主要涉及到含水量，沉积的速度还有压实的方式等各种因素不能同时作用，因此深水演示的变化多，特别是在实际工作中，这些变化的情况会导致深水岩石变化更多，若深水变化带来的沉积物距离海岸线远，会导致沉积物黏性降低，故海洋钻井区内，常常会发现分散性、膨胀性，导致海水中的颗粒杂质掺杂进钻井液中，从而影响其效果。
为了岩石的稳定性，大多数会选择用适当的岩石稳定剂，再加入配比的无机盐，从而达成稳定效果。
还可以用合成基钻井液加固岩石的稳定性。
1.2 钻井液技术的使用情况
钻井工作的时候，减少钻井液的用量是一项基本工作，面对海洋生态的多种变化，更要对钻井液的使用进行调试。
一般情况下，钻井液用量要多于相同深度的钻井量，这样能够预防污染。
为了节约钻井液，还可以在实施的时候调控好设备。
通过多项研究表明，海洋钻井常用的设备主要是除砂器以及除泥器等，多为固控工具。
在相对复杂的钻井液工作环境中，逐渐减少工作系统的固相，从而彻底清除。
1.3 对钻水井眼的清洗和應用
钻井液工作时，要让钻井液去清洗钻井眼，从而达到实际应用的要求。
若钻井液实际的上返流速不能够满足标准要求，这样就要用常规方式清洗钻井眼。
一旦满足了上返流速，就用钻井液粘度操作，这样能够去掉钻井中产生的钻屑。
2 对深水钻井液技术的研究
2.1 高盐部分水解聚丙烯酚胺聚合物钻井液
钻井液体系具有非常好的剪切稀释的性能，该剪切稀释的性能可以提高机械钻井的速度。
虽然该钻井液体系可以满足环境保护的要求，但是因为钻井液中含
有高浓度的盐类，没有办法获取较低密度的盐类。
其中使用高盐沮聚合物钻井液体系主要由以下优点：
第一，生物毒性低。
其次，相对较快的生物降解。
第三，能够有效抑制气体水合物的生成。
是在使用水基钻井液工作体系的时候，必须定期进行短程的起下钻，这样不仅可以提高井眼的清洁度，还可以维护钻井液的性能。
但是，在一定程度上减慢了钻井的速度，增加了钻井的时间，从而加大了钻井的成本。
2.2 有机盐钻井液
有机盐钻井液也是近年发展起来的一种新型无固相水基钻井液体系。
钻井液用有机盐主要为甲酸盐（甲酸钠、甲酸钾和甲酸铯）。
有机盐钻井液具有防塌性能好、保护油气层、腐蚀性低、环保及可回收再利用的特点。
甲酸盐钻井液比常规的盐水体系更易于为环境所接受，许多性能都优于其前身卤化物，而没有副作用。
对水域生物的试验证明，甲酸钠和甲酸钾都可以归入无毒性，甲酸铯可归于实际无毒性。
所有甲酸盐引入水稀释后，都能很快降解，在水中只能短期存在，生物降解试验表明，所有甲酸盐28d内生物降解率大于70%，都可以归入“易生物降解”类物质。
相对于无机盐而言，甲酸盐价格较高，但甲酸盐钻井液可通过回收再利用。
目前，甲酸盐钻井液体系作为钻井液和完井液正得到全世界石油工业的认可和重视，在欧洲和美国已得到广泛应用，均取得很好的效果；在国内，甲酸盐钻井液先后在胜利油田海洋钻井公司和渤海油田钻井公司等多家海上油田进行了现场试验，使用效果明显。
2.3 甲基葡萄糖甙钻井液
甲基葡萄糖甙钻井液是20世纪90年代提出的一种新型水基钻井液体系，由于在防塌机理及常规钻井液性能方面类似于油基钻井液，又称仿油基钻井液体系。
大量的室内研究和生产实践证明，甲基葡萄糖甙钻井液能有效抑制泥页岩水化膨胀，维持井眼稳定，保护油气层，同时还具有良好的润滑性能、抗污染能力和高温稳定性，并且无毒，易生物降解，对环境影响极小。
甲基葡萄糖甙既可以由葡萄糖直接合成，也可由淀粉经高温降解为葡萄糖后在催化剂的作用下制得。
一般由淀粉制备而成，其设备简单，操作方便，原料来源广，成本低。
甲基葡萄糖甙可以吸附在地层泥页岩表面，形成一层半透膜，因而可通过调节甲基葡萄糖甙钻井液的水活度来控制钻井液与地层水的运移，甚至使页岩中的水进入钻井液，有效抑制地层泥页岩的水化膨胀，维持井眼稳定。
为使钻井液具有理想的页岩抑制性及形成有效的半透膜，甲基葡萄糖甙的用量至少在35%以上，理想用量为45%～60%。
在环保要求严格的海洋钻井中，国外已成功在大斜度井和水平井中使用甲基葡萄糖甙钻井液体系。
国内在辽河、胜利和新疆等油田已进行了现场试验应用。
2.4 合成基钻井液
合成基钻井液是以人工合成或改性有机物，即合成基液为连续相，盐水为分散相，再加上乳化剂、有机土、石灰等组成的油包水乳化钻井液，根据性能需要加配降滤失剂、流变性调节剂和重晶石等。
合成基钻井液无毒，可生物降解，对环境无污染，钻井污水、钻屑和废弃钻井液可直接向海洋排放。
此外，合成基钻井液还具有润滑性能良好，有利于油层保护和稳定井壁，不含荧光类物质，不影响测井和试井资料等优点。
尽管合成基钻井液配制成本远远高于水基钻井液和油基钻井液，但减少了处理油基钻井液废液的费用和使用水基钻井液时钻机占用时间及复杂情况，因此，在大多数井中，使用合成基钻井液的钻井总成本要低于油基钻井液和水基钻井液。
有关合成基钻井液的环境污染问题，目前仍存在争议，焦点主要在于合成基钻井液在海底条件下的生物降解问题。
因此，合成基钻井液的环境影响问题仍需进一步研究。
3 海洋钻井液技术的问题及发展趋势
虽然钻井液技术已取得了较为卓越的发展，且获得了较为广泛的应用，但在使用量与节约费用、钻井液稳定性能等方面还存在着些许问题，如为获得海洋石油资源，又要保护海洋环境，就需要大量时用钻井液，然而却引致钻井液的成本非常高。
因此，在未来海洋钻井液技术的研究方向上，应着重朝着以下几个方面发展。
一是运用先进的化学、生物等科学技术进行效率高、纯度高的环保型钻井液处理剂的开发与研制；二是综合考虑钻井与环境因素，力争实现钻井成本与环境成本的综合效益。
4 结束语
由上述分析不难看出，海洋钻井液技术发展具有一个良好的应用平台，也得到了充分发展，研究领域也在不断取得更大的进步。
不过在实际应用的过程中，却依然存在很多的问题与不足。
每一种钻井液都有其独特的优点，也避免不了存在很多缺点与不足，在实际应用中要注意有针对性的选择使用。
因此在钻井工作的时候，一定要选择适合的钻井液，提高利用率，增加研究钻井液的范围，从而促进海洋钻井液技术的不断发展壮大。
让我国的钻井液技术能够更快的走在世界的前列，让资源得到更广泛的应用。
参考文献：
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