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一種提高機(jī)械鉆速的鉆井液技術(shù)

文檔作者：屈勝元章浩炯陳勇文檔來(lái)源：長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院石油與化學(xué)學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年08月07日
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87翥㈣一科研開(kāi)發(fā)2 0 1 6·0 4
一種提高機(jī)械鉆速的鉆井液技術(shù)
O屈勝元章浩炯陳勇
(長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院石油與化學(xué)學(xué)院湖北434000)
摘要：運(yùn)用效果證明，KszJ在鉆頭表面、鉆屑上的吸附，改變了鉆頭、鉆具和鉆屑的表面潤(rùn)濕性，能大幅度提高機(jī)械鉆速。同時(shí)定向吸
附，使鉆頭、鉆具清潔，起下鉆暢通，減少了復(fù)雜事故的發(fā)生。
關(guān)鍵詞：快速鉆進(jìn)；疏水基團(tuán)；強(qiáng)吸附基團(tuán)；KszJ添加劑
中圖分類(lèi)號(hào)：T 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
One Drilling Fluid Technology to Improve Penetration Rate
Qu Shengyu．a(chǎn)n，Zhang Haojiong，Chen Yong
(School of Engineering and Technology ofYangtze University,Hubei，434000)
Abstract：Theapplication resultprovesthat,theadsorptionofKSZIonaiguillesurfaceanddrillingcuttingschangesthesurfacewettabilityof
aiguille,drilling rig anddrilling cuttings,which can improvepenetration rate to a large extent．At the same time,orientedabsorption make納g aiguille
anddrilling rig clean and make崩P trip unblocked,which reduce the complec accidents times．
Key words：fasterpenetration；hydrophobicgrouping；strongadsorptiongrouping；KSZJadditive
塔中地區(qū)上部地層是鉆井提速的主要井段，目前使用的
鉆井提速手段主要有：欠平衡鉆井包括空(氣)氣體鉆井、
優(yōu)選鉆頭(PDC鉆頭)、頂驅(qū)、井下動(dòng)力鉆具、優(yōu)化水力參
數(shù)、高壓噴射等技術(shù)，但國(guó)內(nèi)通過(guò)鉆井液協(xié)同其它鉆井措
施提高鉆速工作沒(méi)有開(kāi)展，而國(guó)外從上世紀(jì)90年代開(kāi)始研
究、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用快速鉆進(jìn)鉆井液技術(shù)，取得了很好效果。平均
提高鉆速在10％以上，不同地層提高的幅度不同。
鉆井液提高鉆速的主要途徑是引入一種不改變?cè)毂谛院?
壓持壓力，但能降低壓持效應(yīng)的技術(shù)，通過(guò)清潔鉆頭、改變
井底巖石的潤(rùn)濕性、提高鉆井液的極壓潤(rùn)滑性、降低扭距、
清除微米亞微米粒子，來(lái)達(dá)到提高鉆井速度的目的。主要表
現(xiàn)在：
1．使?jié)櫇裥韵蛴H油方向轉(zhuǎn)化：清潔鉆頭、鉆具等。
2．促使鉆屑相互團(tuán)聚減小或消除(減少重復(fù)切削)。
3．鉆屑在鉆頭、鉆具上的粘附力減弱(不易形成鉆頭泥
包以及在BHA面上粘附)。
4．鉆屑在井壁表面粘附力減弱(有利于減少起小鉆阻
卡)。
要達(dá)到以上的目的，必須使得引入的快速鉆進(jìn)劑能阻
止鉆屑的附聚、阻止粘土粘附鉆頭、減小或消除井底壓持作
用、提高潤(rùn)滑性、降低扭距、迅速清除鉆井液中的微米及亞
微米粒子這些功能，這就要求其具有特殊的分子結(jié)構(gòu)。本文
圍繞這個(gè)思想，展開(kāi)了具體研究。
一、特殊結(jié)構(gòu)的分子結(jié)構(gòu)
1．強(qiáng)吸附基團(tuán)(羥基、磷酸基、磺酸基、胺基、酰胺基
等)：2．疏水集團(tuán)(便于發(fā)生潤(rùn)濕反轉(zhuǎn))；3．高分子結(jié)構(gòu)具
長(zhǎng)鏈、巨大空間位阻(高分子長(zhǎng)鏈、多強(qiáng)吸附基團(tuán)有利于清
除鉆井液中的微米及亞微米粒子)。
二、快速鉆井劑基本性能
1．接觸角測(cè)定
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KSZJ水溶液．- 4％鈉士漿+KST．J荊． 鉆井液+KSZJ批
圖1不同濃度KSZJ劑與接觸角關(guān)系曲線(xiàn)
鉆井液配方：4％土漿+0．1％80A51+0．5％胺鹽+
1％SPNH+1％FT一1+0．5XY一27。認(rèn)識(shí)：巖，'4斟4"-蝴增大，巖芯表面由親水性向親油性轉(zhuǎn)變。
2．表面張力測(cè)定
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圖2 KSZJ棄0水溶液濃度與表面張力關(guān)系曲線(xiàn)
鉆井液配方：4％土漿+0．1％80A51+0．5％胺鹽+
1％SPNH+I％FT一1+0．5×Y一27。
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
2 O 1 6-O4 科研開(kāi)發(fā) f／gn眥當(dāng)_a代／In他ttn工nn?。痑窮tt V8V8
認(rèn)識(shí)：KSzJ降低水溶液、坂土漿、鉆井液的表面張力。
3．金屬表面潤(rùn)滑系數(shù)測(cè)定
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圖3 KSZJ井4水溶液濃度與潤(rùn)滑系數(shù)關(guān)系曲線(xiàn)
鉆井液配方：4％鈉土+0．5％BTM+0．3％80A51+
2％SPNH+2％CMJ一2。
認(rèn)識(shí)：KSZJ可以大幅度地降低鉆井液的極壓潤(rùn)滑系數(shù)。
通過(guò)對(duì)快速鉆井劑(KSZJ)的室內(nèi)評(píng)價(jià)得出以下結(jié)果：
(1)經(jīng)KSZJ處理后的巖芯接觸角增大，巖芯表面由親水
性向親油性轉(zhuǎn)變。
(2)KSZJ可以有效地降低水溶液、坂土漿、鉆井液的表
面張力。
(3)KSZJ可以大幅度地降低鉆井液的極壓潤(rùn)滑系數(shù)。
(4)KSZJ可以明顯減少鉆井液中的亞微米顆粒。
(5)KSZJ除提高鉆井液的潤(rùn)滑性能外，對(duì)鉆井液的其它
性能無(wú)影響。
三、快速鉆井劑(KSZJ)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果
在塔里木油田的上部地層采用了KSJZ作為鉆井液的提
速手段，效果明顯。在一下區(qū)塊的應(yīng)用結(jié)果表2所示。
井號(hào)鉆頭井段(m) 進(jìn)尺(m) 純鉆(h) 機(jī)械鉆速(m／h) 鉆壓(t) 轉(zhuǎn)速(rpm) 排量(1／s1 平均機(jī)械鉆速
輪南633 STl27 204～707 503 29．67 16．95 6 110 40 11．56
STl27 707～1719 1012 57 17．75 16 80 46
STl27 1719—2333 614 43 14．28 18 80 48
FS2563 2333～3302 969 138．33 7 8 120 48
輪南634 HATl27 204．52～1372 1167．48 48．25 24．2 12 100 43 16
STll7 1372～1742 370 33 11．2l 12 100 44
H$853GS 1742-2544 802 58．17 13．79 8 60+L 43
H$853GS 2544～3252 708 51 13．88 8 60+L 43
輪南635 STll7 204．3～1 540 1335．7 40．25 33．19 15 90 50 26．84
D$75l l 540～3252．5 1712．5 73．33 23．35 7 1lO 45
表2 KSZJ在輪南地區(qū)上部地層使用效果對(duì)比
輪南635井快速鉆進(jìn)劑加量為0．5％，總加量2．4噸。
圖5 LN6 34井鉆頭泥包圖片
圖6輪南635井鉆具、鉆頭出井圖片
從圖5、圖6可以看出，鉆進(jìn)至相同的易造漿泥巖地層
時(shí)，輪南634發(fā)生兩次鉆頭泥包，而輪南635起出的鉆具表
面干凈、鉆頭無(wú)泥包。表明KSZJ對(duì)于清潔鉆具、鉆頭具有
明顯的作用。
四、結(jié)論
從塔中和輪南地區(qū)的應(yīng)用結(jié)果可以看出：
1．KSZJ在鉆頭表面、鉆屑上的吸附，改變了鉆頭、鉆
具和鉆屑的表面潤(rùn)濕性，消除鉆頭泥包，能大幅度提高機(jī)械
鉆速。
2．大幅度提高鉆井液的極壓潤(rùn)滑性，降低了扭矩。
3．KSZJ定向吸附，在井壁、鉆桿、鉆具上形成潤(rùn)滑油
膜，使鉆頭、鉆具清潔，起下鉆暢通，減少了復(fù)雜事故的發(fā)
生。
4．機(jī)械鉆速的加快縮短了儲(chǔ)層的暴露時(shí)間，減少鉆井液
及其濾液進(jìn)入儲(chǔ)層，有利于穩(wěn)定井壁、保護(hù)儲(chǔ)層。
5．清潔鉆頭提高機(jī)械鉆速鉆井液具有良好的抗高溫，抗
鹽、抗鈣以及抗污染能力，可推廣在中深井、深井中試用。
參考文獻(xiàn)
[1】徐同臺(tái)等．深井泥漿．北京：石油工業(yè)出版社，1 994．
[2川東地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件下的深井鉆井液技術(shù)一馮學(xué)榮【J】．鉆井液與
完井液，1 999．1 60)．
【作者簡(jiǎn)介】屈勝元(1 984-)，男，長(zhǎng)江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院石油與化學(xué)學(xué)院，研究方向：鉆井工藝。

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