钻井液固相控制技术探讨与建议（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）-45-第11期钻井液固相控制技术探讨与建议陈鑫，杨晓冰（川庆钻探工程钻采工程技术研究院长庆分院，陕西西安710021）[摘要]钻井液固相控制是实现优化钻井的重要手段之一。正确、有效地进行固控可降低钻井扭矩和摩阻，减小环空抽吸的压力波动，为科学钻井提供必要的条件。钻井液固控是现场钻井液维护和管理工作中最重要的环节之一。本文就钻井液固相控制技术进行了深入的探讨，提出了自己的建议和看法。[关键词]钻井液；固相控制；机械方法；稀释法；化学絮凝法作者简介：陈鑫（1976—），男，安徽肥西人，本科学历，工程师，从事钻井液完井液研究工作。钻井液中加重剂、岩屑及黏土等固体颗粒所组成的体系称为固相。按其作用可分为有用固相和无用固相（也叫有害固相）。有用固相是指有助于改善钻井液性能的固相，如膨润土、加重剂（青石粉、重晶石及钛铁矿）等；无用固相是指不能改善钻井液性能，甚至影响钻井液性能，危害钻井正常进行的固相。钻井液中固相含量高可导致形成厚的滤饼，容易引起压差卡钻；形成的滤饼渗透率高，滤失量大，造成储层损害和井眼不稳定；钻头及钻柱产生严重磨损，特别是造成机械钻速降低。因此，加强钻井液固相控制十分重要。1常用的钻井液固相控制方法钻井液固控有各种不同的方法。首先应考虑的是机械方法，即通过合理使用振动筛、除砂器、除泥器、清洁器和离心机等机械设备，利用筛分和强制沉陷原理，将钻井液中的固相按密度和颗粒大小分离开，并根据需要决定取舍，达到控制固相的目的。与其它方法相比，这种方法处理时间短，效果好，成本较低。这类处理方法的主要不足是占用场地较大，处理量一般不超过15m3/h，不能适应大量废浆的即时处理。除机械方法外，常用的固控方法还有稀释法和化学絮凝法。稀释法即可用清水或其它较稀的流体直接稀释循环系统中的钻井液，也可在泥浆池容量超过限度时用清水或性能符合要求的新浆，替换出一定体积的高固相含量的钻井液，使总的固相含量降低。如果用机械方法清除有害固相仍达不到要求，便可用稀释的方法进一步降低固相含量，有时是在机械固控设备缺乏或出现故障的情况下不得不采用的这种方法。稀释法虽然操作简便，见效快，但在加水的同时必须补充足够的处理剂，如果是加重钻井液还需补充大量的重晶石等加重材料，因而使钻井液成本大大提高。为了尽可能降低成本，一般遵循以下原则：（1）稀释后的钻井液总体积不宜过大；（2）部分旧浆的排放应在加水稀释前进行，不要边稀释边排放；（3）一次性多量稀释比多次少量稀释的费用要低。化学絮凝法是在钻井液中加入适量的絮凝剂（如部分水解聚丙烯配剂），使某些细小的固体颗粒通过絮凝作用聚集成较大颗粒，然后用机械方法排除或在沉砂池中沉除。这种方法是机械固控方法的补充，两者相辅相成。目前广泛使用的不分散聚合物钻井液体系正是依据这种方法，使其总固相含量保持在要求的4%以下。化学絮凝方还可用于清除钻井液中过量的膨润土。由于膨润土的最大粒径在5μm左右，而离心机一般只能清除粒径6μm以上的颗粒，因此用机械方法无法降低钻井液中膨润土的含量。化学絮凝总是安排在钻井液通过所有固控设备之后进行。2化学絮凝法常用的絮凝剂2.1无机盐现场使用的无机盐类抑制剂有Ca2+、K+等。Ca2+是通过离子交换，压缩双电层，降低ζ电位，使水化膜变薄，将粘土晶胞层面水化分开的距离大大缩短，钠土在淡水中能达到120埃，在Ca2+作用下至多只能达到15埃，水化分散能力大大降低。K+的直径与粘土晶层间相对应的两个六角环的间距一致，K+正好能嵌入其中，嵌入后能阻止水分子的进入，起到抑制分散的作用。-46-技术交流石油和化工设备2021年第14卷图1加重钻井液固控系统基本流程2.2聚合物有一类高分子聚合物对泥浆内的粘土颗粒起保护作用，对劣质粘土和岩屑起絮凝聚沉作用，被称为选择性絮凝剂。絮凝剂能使多个颗粒物质产生桥联作用而发生絮凝，从而增大团块直径，便于清除。现场常用的絮凝剂有PHP、PAM、80A51等。包被剂能将粘土颗粒包裹起来，一方面增加颗粒的直径，另一方面防止钻屑分散变细。现场常用的包被剂有FA367等。由于聚合物的分子链长，在较大的剪切力作用下易断裂，聚合物的作用会降低。因而使用水力旋流器或离心机时，往往会造成聚合物的减效，离心机还能去除一些分子量大的聚合物，造成浪费。在现场使用时，一定要注意这个问题，尽量减少浪费。2.3正电胶正电胶是20世纪90年代初出现的一种高效抑制剂，有良好的流变性能，它一出现就受到了人们的青睐，现场使用取得了良好效果。正电胶是一种超细微单分散的多羟基混合金属氢氧化物溶胶，颗粒大约介于15~30nm之间。当粘土颗粒进入正电胶钻井液后，经过表面瞬时水化，即