试论可循环微泡沫钻井液的研究与应用
毕业论文-钻井泡沫
毕业论文-钻井泡沫摘要泡沫钻井是一种新的、用于对付特殊的自然地理环境和复杂的地质条件的钻井技术。
它利用均匀稳定的泡沫流体作为钻井时的循环介质，既克服了高密度钻井液体的缺点，同时也克服了雾化及空气钻井的缺点，有效的解决了在干旱缺水地区的钻进难题。
同时由于其密度低，在破碎裂隙发育地层、低压油气层中，得到了广泛地应用。
另外，由于泡沫流上返速度低，对井壁冲刷作用小，因此在易坍塌、胶结性差的地层中，有效地防治了孔内事故的发生，在钻井领域有着越来越广泛的应用。
本文首先介绍了泡沫钻井的钻井泡沫，包括钻井泡沫的的基本概念、基本性能和组成；其次论述了泡沫钻进的基本理论，包括泡沫钻进的工作原理，泡沫钻进的循环方式与灌注方式，钻井设备及钻进中的消泡技术和安全技术；再次介绍了泡沫钻进的钻进工艺参数包括泡沫溶液的浓度、气液比、泡沫质量、钻压、转速、空气量、泡沫灌注量洗井时的注入压力等参数的确定方法以及利用计算机模型计算各流动参数的方法；最后通过小口径金刚石泡沫钻进工程实例来分析泡沫钻井与常规钻井该方法相比较，体现其技术的优越性。
在文章的结语部分，对泡沫钻进的技术要点进行总结，并对其发展前景做了展望。
关键词：泡沫钻井钻井泡沫钻井参数泡沫性能ABSTRACTFoam drilling is a kind of new and used to deal with the special natural geographical environment and complex geological conditions of drilling technology. It use uniform stability of foam drilling fluid as the circulation medium, which overcomes the shortcoming of the liquid density of drilling, but also to overcome the shortcomings of drilling and air atomization, effectively solved the problem of water into the drought. Also because of its low density, the fracture strata, low oil layer, had been used widely. In addition, due to low speed on the flow of foam on wall, small, so the flushing action to collapse, cementation of strata, effectively control the hole accidents in drilling area has more and more widely.This paper firstly introduces the foam drilling, including drilling foam drilling bubble of the basic concepts, basic properties and composition, Then discusses the foam drilling the basic theory, including the working principle, foam drilling cycle and the foam drilling, drilling equipment and pouring into the defoaming technology and safety technology, Introduced the foam drilling again into the process parameters including foam solution concentration, gas and liquid foam, quality, than wob, speed, air volume, foam perfusion measure the well-flushing injection pressure parameters determination method of using a computer model and the calculation method of the parameters of each flow, Finally, throughdrilling engineering examples, the small diamond foam drilling and routine analysis foam drilling method, the comparison of technical superiority. In the article, the key points of foam drilling, and its development prospect.Keywords: foam drilling 、drilling foam 、drilling parameters、 froth performance第一章绪论本章介绍了本文的研究背景，阐述了本文的研究目的和研究意义。
微泡钻井液技术简介.
汇报内容
一、概述 二、室内微泡钻井液性能 三、现场应用情况 四、认识
四、认识
1、微泡钻井液密度越低越好么？
2、微泡钻井液适用于所有漏失条件下钻井么？
3、微泡钻井液能加重么？
敬请专家指导!
泡沫钻井液抗压缩性能对比
10 8 6 4 2 0 0 100 200 300 400 500
VES-1 DC OP-10
压力/MPa
压力/MPa
挤注量/mL
二、室内微泡钻井液性能
高温稳定性好，对泵上水影响小
密度 /(g/cm3)
0.85 AV /mPa· s 76.5 68
实验条件
室温 120℃/16h
通过处理剂配伍性研究，形成 配方：(3~5)%膨 润土+ (1.0~2.0)%表面活性剂VES-1+ (0.3~0.5)%稳泡 剂+ (0.3~0.8)%降滤失剂+(1~3)% 胶束促进剂+ (0.1~0.3)% 抑制剂
微泡粒径小，稳定性好
密度 /(g/cm3)
0.85 0.92
AV /mPa· s
且回收的页岩棱角分明，可满足现场要求
抗污染能力强，钻井液性能稳定
抗复合盐水达10%，清水达15%，岩屑粉达5%，原油达1%
因素
基浆 加量， % 0 AV /mPa.s 62 PV /mPa.s 28 YP /Pa 34 ρ /(g/cm3) 0.76
岩屑粉
复合盐水 清水
5
10 15
54
67.5 51
PV /mPa· s
35 30
YP /Pa
41.5 38
ρ /(g/cm3)
0.85 0.88
抗温达120℃，经卫.82g/cm3，对上水影响小
微泡钻井液技术在中科气田的运用
（３）对 钻井 液 性 能 的要 求 高 ，且 必 须要 有 严 格 的 工 程技术保障措施 ，有效预防井下复杂和事故 的发生 。
（４）对井控提 出了更高的要求。 （ ２。
微泡沫钻井液是一种新型的、可循环使用 的、成本 较低 的低密度钻井液体 系，主要优点是密度低 、屏蔽效 果好 、携岩能力强 、润滑性好 ，主要适用于衰竭油藏 、低 压储层和裂缝发育地层的钻井。
（１）微 泡沫钻井液油层保护机理是利用表 面活性 剂产生表面张力 ，以便在微泡形成时能够囊括住微泡 ， 建立起多层泡沫壁结构 ，并且产生界面张力 ，从而使微 泡彼此之间产生一个具有井下桥堵能力的网络 。不仅 能够实现钻井液密度的还原 ，而且还 能阻止 或延缓钻 井液漏进地层 ，避免钻井液的流失以及对地层的污染 ，
（５）微泡沫钻井液体 系高粘度特性 的影 响。微泡 沫钻井液体 系的表观粘度 比该钻井液中任何一种组分 的表 观 粘 度 高得 多 ，这 是 由于 泡 沫 流 动 时 产 生 界 面变 形吸收能量 ，并相互粘滞 ，造成流动阻力增加 的缘故 。
收 稿 日期 ：２０１８—０３－０５ 第一作者简 介 ：张海 忠（１９８６一），男（汉族 ），甘肃 民勤人 ，工程师 ，现从事钻井 工程技术 、钻井施工工艺 等方 面的研 究和管理工作 。
西 部探 矿 工 程
２０１８年 第 １０期
在 渗 漏 地 层 狭 窄 的孔 隙 通 道 内 ，微 泡 沫 钻 井 液 体 系 表 观粘度随剪切速率降低 而增加 ，剪切速率越低 ，增加幅 度 越 大 。也 就 是说 微 泡 沫在 井 底 一 旦遇 到 低 压 或裂 隙 地层 ，剪切速率 即会急速下降 ，但是它的粘度则会很快 增加 ，这就是微泡沫钻井液低剪粘度（ＬＳＲＶ）特性 。这 一 特性加剧 了泡沫的吸附聚集 ，使油层保护效果增强。 ３ 微 泡钻 井 液施 工 难点
可循环微泡钻井液技术在七4-13井的应用
可循环微泡钻井液技术在七4-13井的应用耿玉刚【期刊名称】《内江科技》【年(卷),期】2018(039)010【总页数】2页(P36,31)【作者】耿玉刚【作者单位】中石化胜利工程公司渤海钻井总公司【正文语种】中文为解决钻井过程中井漏，减少对低压、低渗油气藏的伤害，研究了适用于七个泉等油田地层特点的微泡（可循环）钻井液体系。
该技术对于地层压力系数在0.6～0.8，岩性多为砂质泥岩、细砂岩、砾石的七个泉等低压、低渗油田，有效的解决了由于钻井液密度对裸眼井段所产生的压力超过其破裂压力很容易引起的严重井漏问题。
提高了该地区的钻井速度，有效地保护了油气层。
通过在七4-13井成功应用微泡（可循环）钻井液技术，为该技术能够在该地区得到推广应用奠定了基础。
1 地质概况七个泉油田的地层岩性以土黄色、黄灰色泥岩为主，夹砂岩及砾石层，该地层成岩性差，地层疏松容易发生井漏。
地层倾角在6°～25°之间。
200 m～850 m左右地层岩性以砂质泥岩，灰褐色砾岩为主，夹粉砂岩。
850 m～1000 m左右地层以灰色泥岩、砂质泥岩为主，砾岩与钙质泥岩互层。
2 工程简况七4-13井设计井深1540 m，完钻井深1540 m。
一开使用φ 311.15 mm钻头钻进至井深200米左右，下入φ244.5表层套管封固。
二开以φ215.9 mm钻头钻至井深1540米，下入φ177.8 mm套管固井完井。
3 存在的问题（1）该地区浅部地层有长段细砂岩，灰褐色砾岩，钻井液粘切控制不当易引起井漏，井塌和形成大肚子。
（2）由于该地区地层岩性多含砾石层，且地层倾角大，为保证井身质量，提高机械钻速是本井段的技术难点。
（3）由于该地区钻井过程中存在着严重的井漏风险，因此，使用微泡钻井液防漏、堵漏的同时能很好地满足钻井液有较强的携砂能力是关键。
（4）由于该地区地层压力系数在0.6～0.8，属低压低渗油田，为保护油气层，防止井漏，严格控制低的钻井液密度和滤失量，以减少固相颗粒对油气通道阻塞和滤液对油层的浸泡时间是钻井液技术难题。
泡沫压井液的研究和应用
表 3 泡沫流体抗污染试验
配方
ρ/
PV /
YP /
( g/ cm3 ) mPa·s
Pa
原浆
0. 67
17
14. 5
原浆 + 4%NaCl
0. 75
Байду номын сангаас24
20. 0
原浆 + 0. 2% CaCl2 0. 70
20
21. 5
关键词 泡沫压井液 配方 储层保护 研究应用 。
引言
气井在修井作业前 ,通常在井筒内灌满压井 液 ,利用液体的静水柱压力防止地层流体向井筒 流动 ,其压力应大于地层流体向井筒流动而导致 井涌或井喷的临界压力 。随着中原油田的文 23、 户部寨 、白庙 、刘庄等气田逐步进入中后期开采 , 气井压力逐年降低 ,气层抗污染的能力也在下降 。 很多气井因压井液大量漏失造成作业后产量下降 甚至难以复产 ,使单井采收率大大降低 。
稳定 时间 / h
> 24
> 24
> 24
由表 3可见 ,泡沫流体加入 4%NaCl和 0. 2% CaCl2后 ,能保持低密度物性和良好的稳定性 ,粘 度略有升高 。 1. 2. 4 地层污染评价
为了考察泡沫流体保护油气层的效果 ,进行 了岩心渗透率恢复值评价试验 ,结果见表 4。
表 4 岩心渗透率恢复值试验
76. 57 78. 61
66. 97 67. 31
87. 5 85. 6
1. 3 砂岩抑制性能评价 采用 NP - 10页岩膨胀仪对比泡沫流体和清
水的页岩抑制性 (见图 1) 。从图 1 可以看出 ,泡 沫流体的页岩抑制能力远高于清水 ,油气层保护 能力强 。
可循环微泡沫钻井液简介
结
束！
谢
谢！
淖107
淖102-6
95年5月
2001年10月
8.3
50.2
哈336和淖102-6井平均钻时与邻井对比情况
井号
哈340
钻头尺寸,mm
152.4
钻井液密度,g/cm3
1.01—1.02
平均钻时， min/m 23.87 24.76
35.5 26.69 30.0
哈341
哈336 淖107 淖102-6
可循环微泡沫艺研究院是集团公司成立最早的专 门从事钻井技术研究的机构，涵盖了从地面到井下绝大 部分的钻井工艺、钻井机械、钻井液等钻井技术研究领 域，目前已经走过了23年的钻井技术研究历程，建院20 多年来，紧密围绕油田钻井及勘探、开发生产开展技术 研究、技术攻关与技术服务，解决生产关键技术难题， 推动技术进步与发展，经过不懈的努力和探索，构筑起 了以钻井、油田化学、固井完井三大技术研发系统为主 体，以技术服务和技术产品研制生产为两翼，具有自身 特色的“一体两翼”可持续发展平台和模式，形成了技 术开发、研究、推广、服务、高技术含量产品生产的技 术创新体系。成为华北石油管理局的钻井技术研发中心 和技术支撑单位。
国内外同类技术的综合比较
国内外现有的泡沫钻井液技术包括一次性泡沫、 酸敏性泡沫、充气泡沫等，实施这些技术需要投 入专用设备或通过发泡 - 消泡 - 再发泡 - 再消泡过程 建立循环，成本高，维护处理复杂。 目前国外的微泡沫钻井液研究主要以美国为主， 可查的文献和报道如美国专利 4664843和4790954 介绍的 MMH泡沫钻井液体系，一般采用膨润土、 MMH、发泡剂等配制，泡沫在返出地面时需要进 行 机 械 破 碎 ， 然 后 再 发 泡 进 入 循 环 。 美 国 Acti Systems 公司研制的在近平衡钻井中使用的微泡 钻井液，使用现场设备实现了循环重复使用。上 述两种泡沫体系文献报道均是在较浅的井中应用， 且所使用的材料成本较高，体系抗温性差。
泡沫钻井技术的应用与发展
微泡钻井液技术研究
２ １ 年第 ｌ 期 ０１ ５
微泡钻井液技术研究
． １ 西南 石 油 大 学 化 学 化 工 学 院 ；． ２ 川庆 钻 探 ２程 有 限公 司川 西 钻 探 公 司 ， １ ２ 四川 成都 ６ ００ ） １ ００
２ ％聚合物 降滤失 剂 。
１ ２ 起 泡 剂 的优 选 ．
表１ ５种 起 泡 剂 起 泡 性 能 比较
起种 泡能 泡 类起 性 剂 剂
｛ 墅
１ ３ 稳 泡 剂 的优 选 ．
单 一 的起 泡 剂 溶液 形 成 的泡 沫 不 很稳 定 ， 还需 加 入稳泡 剂 。 稳泡 剂按 作用 可分 为两类 ： 第一 类利 用
一
般 阴离 子表 面 活 性 剂 的发 泡 能 力强 ， 抗 电 但
表面活性剂的协同作用来增强界面吸附分子间的相 互作用 ， 使界面吸附膜强度增大 ， 从而提高泡沫稳定 性。 常用的这类稳泡剂十二醇、 三乙醇胺等 。 第二类 是 添加增 稠剂来 提 高液 相 的黏度 ， 降低 流动度 ， 减缓
收 稿 日期 ：０ １ ５ ５ ２ １ —０ —１
作者简介 ： 川宁（９ １ ， 西南石油大学在读硕士研 究生 ， 赵 １ ８ 一） 男， 化学工程专业 ， 主要从 事油气 田化学方向的研 究。
１ １ 微 泡钻 井液基 液 ．
根据 大 多数 油 田的钻 井 实 践 ， 择 膨润 土 钻井 选 液 作 为基 液 。笔者 所 选 基 液 的基 本 配 方 为 ： ４ （ ％～
６ 膨 润 土 ＋ （ ． ～ ０ ５／） ２ Ｏ３ ０ ５／ ％） ０３ ． ６ ＮａＣ ＋ ． ～ ９ ９ ６
摘 要 ： 文针 对低 压 易 漏地层 ， 本 通过 考察起 泡 剂和 稳 泡剂 的起 泡效果 ， 选 出了微 泡钻 井液 配方 。 优 该 体 系使 用起 泡 剂Ｃ —２和稳 泡 剂ＧＨＰ 它们 的发泡 能力 强 ， Ｔ５ Ｇ， 泡沫细 小 ， 布 均 匀 ， 定性 好 。 系抗 分 稳 体 盐 抗钙耐 高温 ， 有 良好 的流 变 性、 具 滤失 性及抗 污 染能 力 ， 盐 大于 ６ ０ ｍｇ Ｌ， 钙 大 于 ３ ０ ｍｇ Ｌ， 抗 ００ ／ 抗 ０ ０ ／ 抗 温大 于 １ ０ ， 煤 油污 染 ３ ％ 以上 ， 于低 压 易漏地层 具有 特殊 的优 势 ， ０℃ 抗 ０ 对 并能提 高钻 井速 度 。 关键 词 ： 泡钻 井 液 ； 止地层 损 害 ； 压 易漏地层 微 防 低 中图分类 号 ： Ｅ２ ４ Ｔ ５ 文献标 识码 ： 文 章编号 ：ｏ ６ ７ ８ （ ０ １ １ 一 ｏ ８ —０ Ａ ｌ ０— ９ １ ２ １ ） ５ ０ ４ ３
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试论可循环微泡沫钻井液的研究与应用
发表时间：2019-05-24T11:31:34.860Z 来源：《防护工程》2019年第3期作者：刘风涛杨庆叙王磊贾保旭单东亮[导读] 为实现油气勘探过程中钻井工作顺利开展，就应在其中应用合理的钻井液，提升钻井工作实施效果，确保石油开采能够满足相关行业综合发展要求。
中国石化集团中原工程有限公司钻井三公司河南开封 475300
摘要：为实现油气勘探过程中钻井工作顺利开展，就应在其中应用合理的钻井液，提升钻井工作实施效果，确保石油开采能够满足相关行业综合发展要求。
而可循环微泡沫钻井液作为传统钻井液的重要延伸，其具备诸多优势，能够在提升钻井工作实施效果的同时，促使我国油气行业向着更加合理的方向发展。
本文将介绍可循环微泡沫钻井液，提高相关人员对该类钻井液的了解，扩展该类钻井液应用范围。
关键词：可循环微泡沫钻井液；调配；应用
引言：
对于可循环微泡沫钻井液来说，其具备特殊的网状结构。
能够在钻井过程中减少油气漏失量，有效控制一系列外在因素对钻井工作产生的影响。
而且在可循环微泡沫钻井液的支持下还能在油气地质层处形成保护储层，不断提高取心收获率，这对于油气勘探顺利开展也起到非常重要的作用。
而且在钻井过程中应用可循环微泡沫钻井液，还能够改善钻井工作在实施过程中出现的问题，落实油气勘探效果提升的目标。
1可循环微泡沫钻井液的研究
在可循环微泡沫钻井液研究时，首先应研究可循环微泡沫钻井液中处理剂选择模式，并对可循环微泡沫钻井液中常用的处理剂展开有效分析，结合可循环微泡沫钻井液实际作用效果选取合理的处理剂，继而强化可循环微泡沫钻井液应用价值。
一般来说，可循环微泡沫钻井液中的基本成分较为复杂，其中包括基浆、发泡剂、稳泡剂、降滤失剂和流型调节剂这几种，这就应针对这几项组成成分展开有效分析，确保可循环微泡沫钻井液调配的合理性。
为强化各类材料在可循环微泡沫钻井液中的作用效果，就应按照合理的比例进行各类实际调配，逐步提升可循环微泡沫钻井液整体质量和应用价值，以为油气勘探中钻井工作顺利开展奠定坚实基础。
同时，还应结合可循环微泡沫钻井液组成成分物理性质确定可循环微泡沫钻井液搅拌时间，有效控制外在因素对可循环微泡沫钻井液搅拌效果产生的影响，以保证可循环微泡沫钻井液中各类原材料作用效果有所提升。
2可循环微泡沫钻井液的应用
受地质条件的影响，部分油气资源开采区在进行钻井工作时经常会出现井漏问题，这对于油气勘探中钻井工作试试效果有着严重的影响，为改善这一现状，就应在可循环微泡沫钻井液的支持下开展钻井工作，有效控制一系列外在因素对钻井工作产生的影响，据此推进油气勘探中钻井工作顺利开展。
加上可循环微泡沫钻井液具备体系密度低和屏蔽效果优良的优势，能够在一定程度上实现平衡钻井的目标，有效保护相应区域地下油气层，避免油气勘探过程中出现油气资源泄露的问题，进一步保障相应区域各项资源物质的利用效率。
而且在多方面分析过程中，了解到可循环微泡沫钻井液在油气勘探现场中的应用主要表现在以下几个方面：第一，在可循环微泡沫钻井液中各成分维护的条件下能够避免钻井过程中出现油气体系过度失水的问题，尽可能的保障现场油气资源质量效果，全面满足有关部门对油气勘探的面要求。
第二，将传统钻井液替换成可循环微泡沫钻井液，则可以根据油气勘探现场实际情况进行锥形罐淘洗，不断降低钻井液中含沙量和碎屑量，据此强化油气勘探效果。
第三，对于油气勘探过程中使用的机械钻来说，还可以在可循环微泡沫钻井液的支持下调整机械钻现有运行模式，不断提升机械钻运行效率。
在强化钻井工作实施效果的同时，保证油气勘探的合理性。
与此同时，可以利用可循环微泡沫钻井液应用价值分析各项井控工作的实施效果，必要时还可以结合油气勘探现场实际情况对可循环微泡沫钻井液中各类材料调配方案实施优化调整，避免可循环微泡沫钻井液浪费，保障油气勘探中钻井工作经济效益。
第四，正是因为可循环微泡沫钻井液具备良好的密实性特点，才能避免油气勘探时出现油气资源泄露的问题，同时控制各项复杂情况对油气勘探中钻井工作产生的影响，逐步提高钻井工作对各项外在因素的控制力度。
此外，在钻井工作中应用可循环微泡沫钻井液还能有效抑制油气存储点出现页岩水化膨胀的问题，有效处理油气勘探现场中井壁稳定性低下的问题。
在保证钻井工作质量安全和整体稳定性的同时，提高油气勘探水平和油气开采力度，据此满足我国相关行业发展要求。
结语：
综上所述，了解到可循环微泡沫钻井液具备诸多优势，能够弥补传统钻井液应用缺陷，有效改善油气勘探中钻井工作在实施过程中潜藏的问题，确保钻井工作在油气勘探中发挥自身最大的作用。
而且在多方面研究中还发现可循环微泡沫钻井液具有明显的应用优势，这就应提升可循环微泡沫钻井液在油气勘探中的应用力度，使得钻井工作与油气勘探工作要求处于相互衔接的状态。
参考文献：
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[3]马勇,崔茂荣,孙少亮,周长洪,何巍.可循环微泡沫钻井液体系[J].特种油气藏,2005(02):5-8+103.
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作者简介：
刘风涛（1973-）男，汉族，山东阳谷县人，高级技师，主要从事钻井液工作。