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石油钻井施工中泥浆配置水质问题及处理措施

时间:2022-06-16 21:31:32|栏目:石油钻井论文|点击:

孙峰

【摘 要】泥浆是石油钻井过程中,孔内使用的循环冲洗介质。泥浆是钻井的血液,又称钻孔冲洗液。钻井液按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。清水是使用最早的钻井液,无需处理,使用方便。对于石油工程钻井企业而言,应该选择水质较好的泥浆配置用水,提升泥浆的性能,确保泥浆作用的充分发挥,推动钻井施工的顺利进行。

【关键词】石油工程;钻井施工;泥浆;水质;配置;影响

泥浆是钻井过程中,孔内使用的循环冲洗介质。泥浆是钻井的血液,又称钻孔冲洗液。泥浆按组成成分可分为清水、泥浆、无粘土相冲洗液、乳状液、泡沫和压缩空气等。清水是使用最早的钻井液,无需处理,使用方便,适用于完整岩层和水源充足。在油气生产中,存在着许多影响油田钻井施工效率的因素,泥浆的水质就是其中之一。对于石油工程钻井企业而言,应该选择水质较好的泥浆配置用水,提升泥浆的性能,确保泥浆作用的充分发挥,推动地质钻井施工的顺利进行。

一、水基泥浆用水的基本要求

泥浆可分为水基泥浆、油基泥浆以及混合泥浆。水基泥浆是一种以水为分散介质,以粘土(膨润土)、加重剂及各种化学处理剂为分散相的溶胶悬浮体混合体系。其主要组成是水、粘土、加重剂和各种化学处理剂等。水基泥浆基本经历了五个阶段,即:天然钻井液;细分散钻井液;粗分散钻井液;不分散低固相钻井液至今;无固相钻井液至今;聚合物钻井液至今等阶段。

1、水基钻井液还可分为:一是淡水钻井液。氯化钠含量低于10mg/m^3,钙离子含量低于0.12mg/m^3。二是盐水钻井液(包括海水及咸水钻井液)。氯化钠含量高于10mg/m^3。三是钙处理钻井液。钙离子含量低于0.12mg/m^3。四是饱和盐水钻井液。含有一种或多种可溶性盐的饱和溶液。五是混合乳化(水包油)钻井液。含有3%-40%乳化油类的水基钻井液。六是不分散低固相聚合物钻井液。固相含量低于4%,含有适量聚合物。七是钾基钻井液。氯化钾含量高于3%。1978年以来开始在我国钻井现场使用。八是聚合物钻井液。它是以聚合物为主体,配以降粘剂,降滤失剂、防塌剂和润滑剂等多种化学处理剂所组成的钻井液。

在油田钻井施工中,对于泥浆的水质有着较高的要求,通常来讲,泥浆用水必须满足几个方面的要求,一是水质不能低于普通的工业和农业用水标准,二是不能使用工业废水或者污染水,三是水质清澈,不能存在悬浮物以及各类杂质。在实际工程钻井中,泥浆用水多为深井水、水库水以及人畜饮用水,或者经过沉淀、过滤处理的工农业用水等。

2、实际用水情况及区域地层的影响。一是实际用水情况。从工程施工质量和施工效率等方面考虑,严格来讲,在对泥浆用水进行确定前,必须做好相应的抽样检测工作,确保泥浆配方中,对其他各项处理剂作用发挥限制作用的水质构成参数不超过限定标准。

在实际施工中,许多的偏远地区人畜饮用水或者水库水、河流水都由于资源有限而不得不使用,从而给人带来错误的认识,认为泥浆性能的调整作用于水质关系不大,对于泥浆用水的选择重视不足。

二是区域地层的影响。实际上,在一个区域内,无论是地下水还是地表水,都经过了区域地层的侵蚀或者过滤,不同区域内的水质构成存在很大的差异性,在性能方面也有着很大的不同,尤其是硬度、矿物含量、溶解度、有害物质含量等,都直接决定了水质的好坏。对于泥浆用水而言,水质等级较高的饮用水在性能方面具有良好的表现,但是受运输距离以及运输成本的限制,难以有效使用,因此,硬度和溶解度适中,不存在有害物质以及钙、镁等矿物质含量较低的水系是泥浆用水的最佳选择。对于油田钻井施工人员而言,应该认识到泥浆水质的影响,对泥浆用水进行合理选择,以确保施工的高效进行。

二、泥浆水质对油田钻井施工的影响

在探讨泥浆水质对于油田钻井施工的影响时,需要首先针对钻井所处区域的地层岩性进行分析,明确区域地层对于当地水质的影响。以某油田为例,经现场地质勘察,地层包括了第四系覆盖沙土层、冲洪积砂砾石層,第三系分化沙土层,半成岩砂砾石层,侏罗纪泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、中砂岩以及砂砾岩等。在勘探区域内,大部分地区都存在着厚度较大的第四系和第三系覆盖层,而且半成岩和不成岩较多,在钻进施工中,普遍存在有剥落坍塌的现象,赋存水水质较差。泥沙等的存在,对于泥浆用水造成了很大的影响,如果盲目使用,很可能会导致泥浆失去应有的功能。

在实际钻井中,第一口井采用了河水作为泥浆用水,搅拌出的泥浆存在着粘度差、护壁性能差等问题,下钻无法有效达到孔底,每一次都需要扫孔到底,不仅在一定程度上延长了钻进时间,同时也影响了岩芯采样率。对此,相关技术人员进行了分析,判定主要是由于水质问题导致泥浆的质量差。在打另一口井时,选择了打深水井,用地下水进行泥浆的配置,同时加入了CMC、KHM等泥浆性能处理剂,极大地提高了钻进的效率和岩矿芯采样率。

经水质分析,浅井水与深井水的水质存在着很大的差异性,浅井水中的Ca2与Mg2含量较高,溶解性差,硬度与固相的含量均超出深井水的一倍以上,其他指标也各有不同。总体上,深井水的水质较浅井水要好得多,因此在煤田钻井施工中,应该优先选择深水井抽出的水,作为泥浆用水,以保证泥浆的质量,提高油田钻井施工的效率。

三、水基泥浆用水选择及经济效果

在对石油工程钻井施工现场的泥浆用水进行选择时,首先应该从多个水源地选取样本,由专业技术人员通过相应的试验进行分析,根据泥浆用水的基本要求,选择出两种以上的可用水源;然后,在不同钻井施工中,观察对比地下水和泥沙对于泥浆用水的盐侵程度,从中选出侵蚀度相对较小的泥浆用水,并进行推广。经相关调查和统计分析,在该打井所处区域内,打的深井水井的水,基本上都能够满足泥浆用水的要求。

事实上,在科学技术以及人们认识水平不断提高的影响下,油田钻井施工中的泥浆配置方案得到了不断的更新和改良,尤其是近些年来,更是发生了巨大的变化,泥浆用水质量也受到了相关技术人员的重视。在以往的施工中,为图方便或者减少成本,往往都是采用就地选择水源,然后使用纯碱、磷酸钠盐等对水进行软化处理的方式,但是这种做法并不能从根本上解决问题,施工过程中很容易发生孔内事故,影响施工进度和施工质量,严重的甚至可能会导致钻井事故,导致施工成本的增大。而现在直接选用深水井抽出的井水,虽然较原本的方式相比运输成本较大,但是能够有效保证油田钻井施工的顺利进行,综合经济效益好,工程的总体成本能够降低1/3左右,而且钻井施工效率得到了非常显着的提升。

四、结语

总而言之,在油田钻井施工中,水基泥浆的水质在很大程度上影响了施工效率,相关技术人员应该从钻井所处区域的地层岩性出发,对泥浆用水进行合理选择。在相同的区域内,深水井抽出井水在水质上要远远优于浅水井,虽然部分施工现场并不具备相应的深水井,不过可以利用周围村镇中的水井,保证泥浆用水的水质,进而提高油田钻井施工的效率和质量,从而推动钻井施工的顺利开展。

【参考文献】

[1] 董纪伟 ;关于石油钻探泥浆的配置与应用的若干思考[J]化工管理;2014年第12期

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