钻井液中有害固相的处理方法

钻井液中有害固相的处理 钻井液中有害固相的处理方法

钻井液是钻井过程中使用的循环流体,是液体、固体和化学处理剂的混合物。俗称钻井液为“泥浆”,也有人称之为钻井的血液,其在整个钻井过程中起着举足轻重的作用,而且钻井液占整钻井成本的7%~10%,所以处理有害固相,实现有效循环利用显得尤其重要。

为了从钻井液中经济而有效地去除有害固相,进而加以循环利用,则首先需要深入了解钻井液固相的组成特性及其对钻井的影响。

钻井中的固相物质主要是指配浆粘土、加重物质、钻屑和某些其它的固体物质。钻井液中的固相物质就其来源划分,有配浆粘土、岩屑、加重物质和处理剂中的固相物质等。

根据其在水中的作用方式和其在水中离子的作用方式,低密度固相又可进一步分成活性固相和惰性固相两类。

活性固相是指容易发生水化作用,或者能与液相中的其它发生反应的固相。这类固相具有高的表面活性和高的比表面积,电化学性质比较活泼,泥浆中粘土颗粒之间、粘土与离子间、粘土与聚合物间结合紧密。这类固相的作用是调节钻井液性能,所以也称为有用固相。

惰性固相是指对周围环境的变化没有反应、表面没有电荷、不发生电化学反应的固相。包括砂子、燧石、石灰石、白云岩、某些页岩和许多矿物的混合物。它们聚集在一起,压缩活性固相、聚结使粘度升高,引起钻井液性能的改变。这类固相在钻井液中是没有用的,所以也称为无用固相。无用固相的颗粒尺寸大于15μm时,对循环设备有磨蚀作用,因此又称它为有害固相。

岩屑是钻井液中最主要的有害固相,在钻井全过程中将影响钻井液的物理性能,使钻井液的密度,粘度,动切力,失水,泥饼、研磨性,粘滞性和流动阻力增加。在钻井过程中,岩屑还会损害油气层,降低钻速,增大转盘扭矩,起下钻卡阻,造成粘附卡钻,引起井漏,井喷等井下复杂情况。同时,钻井液中的岩屑会对循环系统造成严重磨损。

为此实现钻井液循环利用的重点,便是有效处理钻井液中的有害固相。固控系统则可十分有效地实现这一目标。固控系统中的振动筛可去除≥74μm的有害固相,除砂器可去除44~74μm的有害固相,除泥器可去除15~44μm的有害固相(高效清洁器是将除砂器和除泥器集成为一体的设备,即高效清洁器可去除15~74μm的有害固相),离心机可去除≥2μm的有害固相。由于泥浆在正常工作情况下有密度要求,过高则不能达到其性能要求,所以需要将密度降低到合理值,则低于15μm的固相需要离心机进行处理,如若在处理有害固相的同时回收重晶石,则需使用高速离心机达到此效果。

由此可见,经过固控系统中设备有序的处理,即可使钻井液重新得以利用,大大的节约了钻井成本,提高了钻井利润。