泡沫钻井技术
氮气泡沫修井技术工艺
气泡直径越小，环境压力越高，泡沫流体越稳定：
常压下，气泡的密度极低，与液体脱离的速度比较快，因此稳
在井下稳定时间长，可以维持压井、洗井的液柱压力； 定时间较短，约为十几分钟到几十分钟之间。 在地面稳定时间短，有利于消泡和循环使用。 高压下，气泡不易膨胀和滑脱，泡沫流体的稳定时间大大增加。 泡沫在高、低压下不同的稳定性非常有利于修井作业：
84/11 87/08 90/05 93/01 日期 95/10 98/07 01/04 04/01
2
0 Mar-97
Jul-98
Dec-99
Apr-01
Sep-02
Jan-04
0 1997年3月
1998年7月
1999年12月 时间
2001年4月
2002年9月
2004年1月
时间
2、压力下降对生产及修井的影响
5）根据油层压力、井深等有关参数，自动控制氮气泡沫液密度，有效防止
修井液的漏失，是良好的修井循环介质； 6）泡沫液密度略高于地层压力，不会井喷。
内
容
一、为什么选用氮气泡沫作为修井循环介质？
二、泡沫流体的产生、特性及基本参数 三、氮气泡沫流体的安全性
四、氮气泡沫压洗井系统
五、氮气泡沫修井工艺在海洋的应用
VG V G VG VL VF
4、泡沫流体的基本参数（续）
3）泡沫液柱压力与泡沫密度、井底深度的关系 液柱压力与井深的微分方程：
dp 2 F g 2 fu av / D dx
4、泡沫流体的基本参数（续）
4）发泡剂加量（实验测得）
随着的增加，发泡能力增加。但是，当发泡剂浓度达到临界胶 束浓度后，发泡剂的发泡能力随发泡剂浓度的提高而增加不大。
泡沫钻井液的研究与发展--3
北京石油大学毕业论文泡沫钻井液的研究与发展姓名: 哈劳江专业: 石油工程班级: 2009级指导教师: 刘明函授站：克拉玛依电视大学摘要摘要：对比了普通泡沫钻井液的优缺点，提出了物理模型假设以及体系的介绍，并且对所需处理剂、其抗盐、抗温、抗钙、抗煤油等性能做了概括。
并提出了其研究方向。
关键词：可循环微泡沫钻井液泡沫物理模型起泡剂稳泡剂抗温抗盐抗钙性能发展趋势目录摘要 (2)可循环微泡沫钻井液的应用与发展 (4)前言 (4)一.与普通泡沫钻井液的比较 (5)二.可循环微泡沫钻井液体系简介 (6)三.微泡沫钻井液体系对处理剂的要求 (7)3.1 对起泡剂的要求性能良好的起泡剂应具有如下特点: (7)3.2 对稳泡剂的要求微泡沫钻井液体系对稳泡剂的要求也很高。
(8)四.微泡沫的性能分析 (8)1.剪切速率对微泡沫钻井液性能的影响 (9)2.高温高压对微泡沫钻井液密度的影响 (9)3.微泡沫体系的酸、碱稳定性 (10)4.抗盐、抗钙、抗温性能评价 (10)5.抗煤油污染性能 (10)五.发展趋势 (11)参考文献： (12)可循环微泡沫钻井液的应用与发展前言随着钻采工艺的发展，对钻井液也有了更高的要求。
特别是在欠平衡钻井过程中，低密度钻井液就显的尤为重要。
特别是气基钻井液，其可以加快钻井速度、对储层损害小、压实作用小等优点而被越来越重视。
气基钻井液分为两种类型，即以纯气体（包括空气、氮气和天然气）及以水为连续相（或外相），以气体为分散相（内相）的泡沫钻井液，两者都需要特殊的设备对应配置钻井。
空气钻井的设备除与一般钻井相同处外，还有压风机、空气冷却装置、输气管线和仪表、井口档沙装置、旋流除沙器等。
天然气钻井则需要有气源、旋转防喷器、气水分离器。
针型阀等。
泡沫钻井所需的专用设备与充气钻井液钻井基本一样，它是由空气压缩机。
泡沫发生器、高速离心除泡装置、控制管汇及测量仪表组成。
而现阶段可循环微泡沫钻井液不需要这些特殊的设备而得到广泛的应用。
空气／泡沫钻井技术在高陡构造带凉东003—2井的应用
桥 浆 １ ７ｍ。 水 泥堵漏 ９次 ， 耗水 泥 １ ９ｔ漏失 的 ５ ， 消 ９ ，
钻井液 流入 了距离 井场 ５ｋ 处 海 拔 ５ ０ｍ 左右 的 ｍ ０
① 空气 钻 进 井 段 为 ２ ． ０ ７ ． ０ｍ， 井 参 ０ ５ ～３ ５ ０ 钻 数 ： 压为 ５ ～１ ０ ｋ 气 量 为 １ ０ １ ０ｍ。 ｍｉ ， 钻 ０ ４ Ｎ， ４ ～ ６ ／ ｎ 转速为 ６ ／ ｎ 泵压 为 ２ ２ ． ａ ０ｒｍｉ ， ． ～３ ９ＭＰ 。地层 为嘉 陵江组 三段 ， 岩性 为灰 岩 。②空 气泡 沫 （ 水 ＋空气 清
维普资讯
第２ ４卷 增 刊
２０ ０ ７年 ９月
钻 井 液
与 完 井 液
Ｖｏ ． ４ ｓ ｐ ｌｍ ｅ ｔ １２ （ ｕ ｐ ｅ ｎ ）
Ｓ ｐ ． ２ ０７ ｅ ｔ ０
ＤＲＩ ＬＬＩ ＮＧ ＬＵＩ ＆ ＣＯＭＰＬＥＴＩ Ｆ Ｄ ＯＮ ＦＬＵＩ Ｄ
１ 钻 井难 题 及 关键 技 术
１ 该井 所处 地 貌 为 高耸 延 绵 的大 山， 造 主体 ） 构
部位 出露嘉 陵江 组 三 段 的碳 酸 盐 岩 ， 多 受 到严 重 大
嘉二 、 嘉一 ， 岩性 为 灰 岩 。③ 泡 沫 （ 水 ＋空 气 ＋微 清 泡沫 ） 钻进 井 段 为 ７ ５ ８ ～７ ８ Ｏ ７ ． ７ ８ ． ０ｍ。 空气 、 空气
＋０ ３ ～ ０ ４ ６ 泡 剂 ） 进 井 段 为 ３ ５ ０ ～ ．０ ． ４／起 ９ 钻 ７． ０
水库 和农 田 ， 造成 了严 重 的污染 ， 明漏失 空 间的连 说 通性极好 ， 而且直 接 与 山下 的地 表 连 通 。凉 东 ０ ３ ０— ２井 为 节 约 堵 漏 材 料 ， 少 堵 漏 时 问 ， 除 环 境 污 减 消 染， 加快 钻井 速度 ， 决定 采用 空气 钻井技 术 。
泡沫定向钻井技术在涪陵焦石坝地区页岩气井的试验
泡 沫 定 向钻 井 技 术 在 涪 陵 焦 石 坝 地 区 页 岩 气 井 的 试 验
杨 海 平 （ 江汉石油工程公司 钻井一公司， 湖北 潜江 ４ ３ ３ １ ２ １ ）
［ 摘 要］ 泡 沫 定 向钻 井 是 气 体 钻 井技 术在 定 向井 段 的 延 伸 ， 与直 井 段 气 体 钻 井 相 比 ， 需 要使 用 导 向钻 具 和 工 程 参 数 随钻 测 量仪 器 ， 需 要 解 决 井 眼 气 体 介 质 条 件 下 工 程 参 数 随 钻 测 量 的 传 输 问 题 ， 施 工 工 艺 相 对 复
２ ０ １ ３年 １ ２月
Ｊ Ｙ９ — １ ＨＦ ＿ 片为 三 维 水 平 井 ，设 计 造 斜 点 １ １ ８ ０ ｍ，地层 为栖 霞 组 （ Ｐ ｑ ｘ ） ，二 开 中 完 井 深 ２ ４ ５ ３ ． ８ ０ ｍ （ 垂深 ２ ２ ２ ９ ． ７ ６ ｍ） ，井 斜 ５ ２ ． ９ ８ 。 ，方 位 ３ ４ １ ． １ ２ 。 。
杂 。 目前 空 气 螺 杆 和 无 线 随 钻 测 斜 仪 （ Ｅ ＭＷＤ） 是 泡 沫 定 向钻 井 必 须 的 工 具 和 仪 器 。 介 绍 了泡 沫 定 向 钻 井 的 实 施 方 法 、 经 验 、 问题 及 建 议 ，为 今 后 泡 沫定 向钻 井技 术 的 完 善 和 再 实 践 提 供 了 宝贵 经 验 。
如 表 ３所 示 。
［ 收稿日期］２ ０ １ ３一 ｏ ９ —２ ｏ ［ 作者简介］杨海平 （ １ ９ ６ ７一 ） ，男 ，１ ９ ８ ９ 年 西南 石 油学 院 毕 业 ， 高级 工 程 师 ，现 主 要 从 事 钻 完 井 技 术 研 究 和 管 理 工作 。
．
１ ２ ２．
石 油 天 然 气 工程
泡沫钻井液技术在末端水平对接井的应用研究
总 据 预 测 ， 来 中 国 的 天 然 气 需 求 将 保 持 较 高 的 增 长 速 与 西 缘 褶 皱 冲 断 带 相 连 ， 体 构 造 形 态 是 一 倾 向 ＮＷ 的 具 未 断 煤 度 。预 计 到 ２ ２ ０ ０年 ， 然 气 需 求 将 达 到 ２ ０ 天 ０ ０亿 立 方 米 ， 近 波 状 起 伏 的缓 倾 斜 大 型 单 斜 构 造 。构 造 简 单 ， 层 稀 少 ， 层气 资源丰 富 ， 含气饱 和度较好 ， 理想 的煤层 气水 平对 接 是 ５ 的需 求 将 依 赖 进 口 。煤 层 气 资 源 的 地 缘 优 势 以 及 开 发 ０
（ ） 法 准 确 度 。 选 择 载 金 炭 二 级 标 样 ３ — １ 、２ ３方 ２ ２ ３ — １ ， 用 本 方 法 进 行 载 金 炭 中 金 的测 定 （ 果 见 表 ２ 。相 对 ３采 结 ） 误差（ ） 小 于 ５ 。 ＲＥ 均 （ ） 法 精 密 度 。选 择 载 金 炭 二 级 标 样 ３ 一 ｌ 、 ２ ４方 ２ ２ ３ — １ 、 际样 品 分 次 测 定 （ 一 ８ （ 果 见 表 ３ 相 对 标 准 偏 差 ３实 ｎ ）结 ） （ Ｓ 小 于 ５ ， 明 分 析 方 法 的 精 密 度 能 满 足 载 金 炭 中 金 Ｒ Ｄ） 说 的分析要求 。 （） 扰试 验 。活 性 炭 在 吸 附 金 的过 程 中 ， 液 中的 铁 铜 ５干 溶 铅锌锰等金属同时被 吸附， 但是铁的吸附量最 大， 当铁在载金 炭 中的含 量 小 于 ２０ ０ｍｇ时 ， 测 定金 含 量不 产 生影 响 。 对 表 １ 样 品 溶 解 时 间试 验
利 用 带 来 的显 著 社 会 效 益 ， 使 其 成 为 天 然 气 的 重 要 补 充 。 井 施 工 区 。 将 ． 能 源 是 经 济 发 展 不 可 缺 少 的 动 力 ， 层 气 这 种 新 的 洁 净 能 ２ ２ 钻 探 目的 煤 评 价采用水平 井开采 ｌ ＃煤 的技 术 经济 可行 性 ， 取 ｌ 获 源 渐 渐 被 人们 认 识 ， 且 它 将 会 成 为 石 油 、 然 气 强 大 的 补 并 天
泡沫钻井液循环利用新技术研究
２１ ００年 第 ３ ８卷 第 １ Ｏ期
陈 浩 等 ： 泡 沫 钻 井 液循 环 利 用新 技 术 研 究
１２ 工作 过程 ．
闭合 时 ，真空 泵可 以把 封 闭系 统 内抽成 所需 的真 空 度 ；当球 阀开启 时 ，从 节 流装 置喷 出来 的泡 沫在 经
节 流装 置第 １ 消 泡后 ，可 以把 封 闭系统 内的压力 次
现 了泡沫基 液 和气体 的重 复利用 。
１ 新 型消 泡 系统
１ １ 结 构 ． ．
井周期 、降低钻 头磨 损和 防止漏 失等 优点 ，但 因其
半衰期 长 、稳定性 高 而难 以消 除 ，所 以成 为钻井 过 程 中的一 大问题 Ｊ 。泡 沫钻井 返 出液具 有 与其 他 工业 泡沫 不 同的特点 ，其本 身 的难 以被破坏 性导 致 了其 在钻 井现场 的 大量堆积 ，造 成不 同程度 的环 境
升 到一 定值 。
该 系统 的工作 过程 为 ：首先 开启 真空 泵 ，把 系
统 内抽 成 负压 ，从井 口返 回的泡 沫 由进 口经 喷嘴进 入系 统 内 ，在 负 压 的作 用 下 从 节 流 装 置 中均 匀 喷
出 。由于设 计 的进气 量 大 于真空 泵 的排量 ，系统 内 的压力 会逐 渐增 加 。喷 射一 段时 间后 间歇 式 变速箱
污染 ，限制 了泡 沫钻 井液 的使用 范 围 。为 了使泡 沫
返 出液达 到排放 标准 以及 回收再 利用 ，国内外相 关
也可应用 于洗井作业过程 中对返 出泡沫 的消泡 。
ｆ ？
专 家 、学 者及科 研单 位相继 投入 到这 一 问题 的研 究
中 ，不 同形式 的消泡 设备 或消泡 系统 应运 而生 。但 这些 系统 或设备 因其 自身 的缺 陷而未 收到应 有 的消 泡效 果 ，且把破 泡后 的气体 直接 排人 大气 。而 这类
分1井大井眼空气可循环泡沫钻井液技术
既能 满足 携水 要求 ， 同时 满 足 大 井 眼 的岩 屑 携 带要 求 ， 证 空气泡 沫 钻 井 的有 效 实 施 。③ 控 制 好泡 沫 保 钻 井 液性 能 ， 决地 层 出水 及 泡沫 钻 井 液 的 可循 环 解
问题 ， 最终 达到 提高钻 速 的 目的 。
ｍｍ 钻 头钻 至井 深 １ ３ｍ， ０ 下入 ５ ８ｍｍ 导 管 至井 ０
深 １ ２ ２ ０ ． ７ｍ。一开 用 ４ ４ ５ｍｍ 钻头 采用 空气 钻 ４ ． 井技术 钻 至井深 １ ０ ３ 因地 层 出水 空气 钻 井无 １ ． ４ｍ， 法继续 实 施 ， 接 转 化 为 空 气 泡 沫钻 井 液 技 术 。钻 直 至井深 ９ ８ ５ｍ， ３ ． 出水 量 多 达 １ ／ ， １ｍ。 ｈ 因受 排 污池 容量 限制 ， 不得 不 转 为 常 规钻 井液 。随后 泡 沫钻 井
分 １井大 井 眼 空气 可 循 环 泡 沫钻 井液 技 术
杨 景 利 薛 玉 志 张斌 何 兴 贵
（ 利 石 油 管 理 局 钻 井 工艺 研 究 院 ， 胜 山东 东 营 ） 摘 要 针 对 川 东 北地 区上 部 地 层 砂 泥 岩 互层 频 繁 、 度 大 、 磨 性 强 、 硬 研 可钻 性 差 ， 常 规 钻 井 液 机 械 钻 速 较 慢 ， 用 而 因地 层 出水 也 无 法 顺 利 实 施 空气 钻 井 的 问题 ， 究 了适 合 该 地 区上 部 地 层 钻 进 的 空 气 可 循 环 泡 沫 钻 井 液 配 方 ， 研
壁 。② 优化施 工参 数 ， 决 大井 眼 的岩屑携 带井 液技 术 关键
２ １ 技术难 点 ． ① 井 眼大 ， 岩 困难 。本 段 井 眼 采 用 ４ ４ ５ 携 ４．
泡沫钻井流体稳定井壁机理分析与评价技术探索
第１ ５期
２ １ ５月 ０ ２年
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ ． ２ Ｎｏ １ Ｍ ａ ０１ １１ ．５ ｙ２ ２
１ ７ — １ １ （ ０ ２ １ — ５ １０ ６ １ ８ ５ ２ １ ）５ ３ ９ —４
Ｓ ｉｎ ｅ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ｎ ｇｎ ｅｉ ｇ ｃｅ ｃ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｄ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ
用 ， 过配伍 性研 究 ， 制 了具 有 强化 学 抑 制 、 吸 通 研 强
使 用两性 离 子 泡 沫 体 系对 泥 页 岩 岩 心 进 行 浸
泡 效果 的评 价 实 验 ， 与 在 水 中 的浸 泡 实 验 做 对 并
比。通过岩心浸泡实验 ， 在两性离子泡沫体系中浸
泡 的岩 心 ７ ２ｈ内不会 发生垮 塌 ， 在水 中浸 泡 的岩心 ２ｍｎ内即垮塌 。证 明两性 离 子 泡 沫体 系对 泥 页岩 ｉ
阐述 。
关键 词
泡沫钻井流体
抑制性
封堵性
井壁稳定
评价
机理
中图法分类号
Ｔ ２４１ Ｅ ５． ；
文献标志码
Ａ
泡 沫钻 井流 体具 有 密 度 低 、 岩 能力 强 和 提 高 携
钻 速等 特性 ， 别 适 合 用 于 开 发 易 漏 失 、 敏性 油 特 水
０ １ ～０５ 小 阳 离 子 化 合 物 ｃ Ｔ １＋０３ ～ ．％ ．％ Ｆ一 ．％
具 有 良好 的防塌 性 能 ， 助 于井 壁 稳 定 。实 验后 对 有
附 、 包被 成膜 两 性离 子 泡 沫 体 系基 液 配 方 。两 性 强 离子泡 沫体 系 基 液 配 方组 成 ：．５ ～０ １％ 高 相 ００ ％ ．０
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泡沫钻井技术
用泡沫作为修井和钻井施工的循环流体开始于20世
纪60年代。泡沫流体是一种欠平衡钻井介质，它由水、气
体、起泡剂、稳定剂及其他化学药剂组成。泡沫钻井具有
提高钻速，避免或减少钻井事故发生，减少地层伤害，提
高单井产量，有利于发现油气藏，保护环境，降低增产措
施作业费等优点，尤其在开发低渗透、低压力储层，非常
规油气资源和老油气田改造方面发挥着重要作用。它已成
为继水平井钻井技术之后最具发展前途的钻井技术之一。
气体型钻井流体于20世纪30年代就开始应用于石油
钻井。国外大约在20世纪50年代开始研究和使用泡沫流
体，当时美国在易塌层打成了一口大直径的井，后来在加
利福尼亚州标准石油公司研制出一种耐原油和盐水的稳定
泡沫，它可用于在低压油藏的油层钻井及修井。伊朗、苏
联和加拿大等国家相继使用了稳定泡沫流体钻探了油井，
都取得了很好的效果以及相关认识。
我国泡沫钻井技术起步较晚、在20世纪50年代，国
内的四川油田就开始运用欠平衡钻井技术，但最终因为设
备能力不足、地层出水等问题而放弃。进入80年代后，新
疆石油管理局首先开展了泡沫钻井技术的研究与应用，于
1984年在克拉玛依油田红-29井成功地进行了我国第一口
泡沫钻井。为了满足不同地层对欠平衡钻井的需要，随后
又相继开发了空气钻井、雾化钻井、充气钻井和低密度泥
浆钻井等欠平衡钻井技术。目前全国各大石油院校及油田
都在不同程度上开展了欠平衡钻井技术的研究和推广应
用，并取得了显著的经济效益。到现在为止，我国已用泡
沫流体成功地钻成深3232m的油井。
其技术优势有以下几点：
★
减少对油气层的伤害，有效保护油气层，提高油气
井的产量。
★
实时发现地址异常情况，及时评价低压低渗油气
层。
★
有效控制漏失，减少压差卡钻等井下复杂情况的发
生，减少作业费用。
★
提高机械钻速，延长钻头使用寿命，缩短钻井周期，
降低钻井成本。
★
能解决井底出水问题。
★
能满足特殊情况下的钻井工艺要求。