C09 高温高压泥浆.doc

1、第 九 章 高 温 高 压 泥 浆引 言泥 浆 体 系 的 选 择 和 维 护 ， 对 一 口 高 温 高 压 井 的 成 功 钻 进 是 非 常 必 要 的 。 相 对 于 一 口常 规 井 环 境 ， 对 于 泥 浆 的 任 何 无 用 环 境 条 件 ， 都 可 能 使 泥 浆 性 能 发 生 根 本 性 的 改 变 。 随 着温 度 的 升 高 ， 化 学 反 应 加 快 、 变 强 ， 任 何 污 染 物 的 作 用 也 会 增 强 。定 义高 温 高 压 井 通 常 认 为 是 指 井 内 温 度 超 过 300F（ 150C） ， 为 了 满 足 井 控 需 要 ， 当 量泥 浆

2、 比 重 为 16.0ppg（ 1.92sg） 或 更 高 的 油 井 。然 而 ， 从 钻 井 液 的 观 点 看 ， 可 以 这 样 来 认 识 高 温 ： 它 就 是 指 常 规 钻 井 液 添 加 剂 ， 以某 一 合 适 的 速 率 开 始 进 行 热 降 解 时 的 温 度 。 这 种 降 解 会 引 起 各 组 分 性 能 的 衰 减 ， 使 得 体 系的 维 护 变 得 困 难 而 昂 贵 。 从 自 然 物 质 中 所 提 取 的 许 多 泥 浆 化 学 处 理 剂 ， 在 温 度 为250F 和 275F 之 间 时 ， 都 会 发 生 热 降 解 反 应 。 然 而 ，

3、针 对 高 温 井 所 设 计 的 许 多 泥 浆 体 系 ，主 要 包 含 粘 土 、 lignosulphonate 与 ligites， 这 种 体 系 在 350F 的 温 度 下 都 是 稳 定 的 。然 而 ， 在 300F 以 上 时 ， 要 维 护 这 些 泥 浆 ， 就 显 得 非 常 困 难 ， 而 且 成 本 也 很 高 。热 降 解 机 理热 降 解 可 简 单 地 认 为 是 ： 将 那 么 多 的 能 量 施 加 于 某 种 化 学 物 质 中 ， 以 致 于 它 的 某 部分 结 构 被 破 坏 了 ， 或 改 变 了 其 存 在 形 式 ， 由 于 存 在 某

4、些 化 学 物 质 ， 在 低 温 条 件 下 ， 也 可 能会 发 生 类 似 的 作 用 。 如 氧 （ 从 空 气 中 来 ） 可 以 促 进 氧 化 作 用 ， 水 （ 存 在 于 泥 浆 中 的 ） 也 可促 进 水 解 作 用 。无 论 什 么 原 因 ， 或 所 涉 及 的 特 殊 化 学 反 应 ， 在 高 温 条 件 下 ， 最 终 的 结 果 是 ： 以 前 稳定 的 钻 井 液 ， 现 在 却 变 得 难 于 控 制 。很 不 幸 的 是 ， 在 高 温 井 中 ， 泥 浆 的 温 度 不 仅 会 升 高 ， 而 且 应 力 也 有 变 化 。 在 钻 井 液中 ， 常

5、常 还 存 在 象 硫 化 氢 和 二 氧 化 碳 这 样 的 酸 性 气 体 化 学 污 染 物 。 高 比 重 、 深 井 眼 是 高 温井 所 具 有 的 部 分 特 征 。 长 时 间 的 起 下 钻 ， 使 井 眼 长 时 间 静 止 ， 充 满 泥 浆 的 固 相 也 暴 露 于 污染 物 中 ， 并 且 ， 大 量 的 高 温 泥 浆 处 于 条 件 差 、 充 满 应 力 的 环 境 中 。搬 土 浆 体 系高 温 使 般 土 悬 浮 物 发 生 分 散 絮 凝 作 用 ， 随 着 温 度 和 应 力 的 升 高 ， 蒙 脱 石 （ 商 用 般 土的 主 要 成 份 ） 的 水

6、 化 也 会 增 强 ， 并 且 ， 有 更 多 的 粘 土 小 块 从 它 们 的 聚 积 束 中 分 离 出 来 。 在悬 浮 液 中 ， 将 有 更 多 的 颗 粒 存 在 ， 并 使 悬 浮 液 的 粘 度 升 高 。 聚 积 束 的 分 离 物 可 提 供 更 多 新表 面 供 氢 氧 根 离 子 吸 附 ， 从 而 间 接 造 成 PH 值 的 降 低 。 在 悬 浮 液 中 ， 由 于 表 面 积 增 加 与PH 值 减 小 的 共 同 作 用 ， 使 得 絮 凝 作 用 增 强 。 在 井 底 条 件 下 ， 这 就 需 要 向 泥 浆 中 加 碱 和 悬浮 剂 。 如 果 悬

7、 浮 剂 不 够 ， 或 者 其 本 身 就 存 在 热 降 解 ， 则 会 发 生 严 重 的 絮 凝 或 胶 凝 作 用 。 在起 下 钻 和 重 新 建 立 泥 浆 循 环 时 ， 经 常 会 形 成 这 种 条 件 。图 表 1 表 明 了 ： 在 清 水 体 系 中 ， 温 度 对 一 种 简 单 般 土 悬 浮 物 （ 18 桶 ） 胶 凝 特 性 的作 用 的 关 系 。 该 图 表 明 ： 当 温 度 达 到 120F（ 250C） 时 ， 将 会 产 生 过 度 胶 凝 作 用 。 实 际上 ， 触 变 絮 凝 的 实 际 温 度 是 由 泥 浆 的 组 分 来 决 定 的

8、。 般 土 的 类 型 、 钻 屑 的 浓 度 和 类 型 、 悬浮 物 的 浓 度 和 类 型 以 及 液 相 的 离(9-4)子 组 分 ， 所 有 这 些 对 絮 凝 作 用 都 有 影 响 。 在 高 矿 化 度 的 环 境 下 ， 钙 离 子 与 胶 状 粘 土 相 互 作用 ， 会 形 成 象 铝 土 硅 酸 钙 一 样 的 水 泥 层 。 在 这 种 情 况 下 ， 可 能 会 产 生 极 高 的 切 力 ， 在 最 严重 的 情 况 时 ， 泥 浆 实 际 上 是 可 能 会 固 化 。聚 合 物 泥 浆温 度 对 聚 合 物 泥 浆 的 影 响 主 要 是 由 于 温 度 对

9、 聚 合 物 组 分 存 在 影 响 。 在 绝 大 多 数 情 况下 ， 聚 合 物 泥 浆 是 低 固 相 泥 浆 ， 并 且 ， 所 有 的 聚 合 物 泥 浆 对 粘 土 的 水 化 都 有 一 定 抑 制 作 用 。在 般 土 浆 中 ， 会 出 现 粘 土 水 化 增 强 的 问 题 ， 在 聚 合 物 泥 浆 体 系 中 ， 却 是 很 少 出 现 这 样 的 问题 ， 然 而 ， 聚 合 物 泥 浆 体 系 对 热 降 解 比 较 敏 感 。 聚 合 物 链 的 断 裂 可 能 伴 随 着 所 联 基 团 的 化学 变 性 。 由 聚 合 物 断 链 所 引 起 的 两 个 主

10、 要 反 应 是 氧 化 反 应 和 水 解 反 应 。 通 过 将 体 系 的PH 值 维 持 在 9.5-10.5 范 围 内 ， 并 使 用 除 氧 剂 ， 是 可 以 将 这 两 个 反 应 控 制 到 一 定 程 度 的 。油 基 泥 浆 体 系在 水 基 泥 浆 中 ， 带 电 粘 土 与 聚 合 物 相 互 间 存 在 电 性 作 用 。 而 在 非 极 性 连 续 相 的 油 基泥 浆 中 ， 却 不 会 发 生 这 种 作 用 。 只 有 对 于 相 对 较 弱 的 氢 键 ， 才 会 产 生 这 种 作 用 。 如 果 升 高温 度 ， 这 些 较 弱 作 用 力 ， 是

11、很 容 易 破 坏 的 ， 因 此 ， 油 基 泥 浆 中 的 热 胶 凝 作 用 并 不 常 见 的 。温 度 极 限对 于 水 基 泥 浆 处 理 剂 和 水 基 泥 浆 体 系 ， 下 面 这 些 表 给 出 了 发 生 热 分 解泥 浆 处 理 剂常 用 类 型 温 度 (F) 温 度 (C)瓜 尔 胶 225 107淀 粉 250 120生 物 聚 合 物 250-275 120-135HT Starch 275 135CMC 和 PAC 275 135Lignosulphonate 250-325 120-160Stangard Lignite 300-350 150-175Mod

12、ified Lignite 350-450 175-230合 成 基 聚 合 物 400-500 205-260泥 浆 体 系常 用 类 型 温 度 (F) 温 度 (C)不 分 散 聚 合 物 275 135NDP-High Temperature Formulation350 175般 土 /FCL 300 150般 土 /FCL/Lignite 350 175般 土 / Modified Lignite /Polymer Blends400 205合 成 基 聚 合 物(PHPAPASSMAVSA 等 )400-500 205-260作 用 的 温 度 极 限 值 ， 或 者 实 际 应

13、 用 的 温 度 极 限 值 。 如 果 正 确 配 制 油 基 泥 浆 ， 在450F（ 230C） 井 底 温 度 下 ， 泥 浆 仍 可 很 好 发 挥 其 作 用 。延 长 温 度 极 限为 了 提 高 泥 浆 体 系 和 处 理 剂 的 热 稳 定 性 ， 有 必 要 对 引 起 处 理 剂 失 效 的 机 理 进 行 抑 制 ，并 （ 或 ） 替 换 掉 体 系 中 首 先 出 现 性 能 衰 减 的 处 理 剂 。通 过 减 少 引 起 聚 合 物 链 破 坏 的 反 应 ， 来 延 长 聚 合 物 寿 命 ， 这 些 反 应 主 要 是 水 解 和 氧化 反 应 。 水 解 反

14、 应 可 通 过 维 持 体 系 的 PH 值 在 9.5 10.5 范 围 内 来 减 少 其 发 生 ， 而 氧 化反 应 ， 则 可 通 过 加 除 氧 剂 来 避 免 。 单 独 使 用 任 何 一 种 方 法 ， 都 可 将 绝 大 多 数 泥 浆 体 系 的 热稳 定 性 温 度 提 高 大 约 25F。 我 们 相 信 ， 存 在 一 些 重 金 属 ， 它 们 对 这 种 破 坏 性 反 应 起 催 化作 用 ， 如 果 除 去 这 些 元 素 ， 则 这 些 处 理 剂 就 可 以 使 用 了 。最 近 的 一 个 研 究 表 明 ： 当 在 甲 酸 盐 中 使 用 聚 合

15、物 时 ， 其 热 稳 定 性 可 以 提 高 50F，这 主 要 是 因 为 甲 酸 是 一 种 较 强 的 抗 氧 化 剂 。泥 浆 性 能温 度 和 压 力 对 泥 浆 性 能 有 重 要 影 响密 度泥 浆 的 比 重 随 温 度 而 发 生 较 大 的 变 化 ， 认 识 到 这 一 点 是 非 常 重 要 的 。 这 个 变 化 可 以通 过 升 高 温 度 ， 泥 浆 的 密 度 会 降 低 来 说 明 。 之 所 以 出 现 这 种 情 况 ， 是 因 为 液 相 存 在 热 膨 胀问 题 。 而 连 续 的 油 相 比 水 相 具 有 更 大 的 膨 胀 系 数 ， 这 是

16、油 基 泥 浆 很 特 殊 的 现 象 。流 变 性 和 切 力在 油 田 用 普 通 钻 井 液 中 ， 随 着 温 度 的 升 高 ， 泥 浆 的 各 种 性 质 都 会 降 低 ， 然 而 ， 在 井下 条 件 时 ， 这 种 现 象 可 能 会 由 于 压 力 的 升 高 而 减 少 ， 并 且 ， 由 于 水 化 作 用 增 强 ， 商 用 粘 土和 钻 屑 的 絮 凝 ， 这 种 现 象 可 能 会 完 全 颠 倒 （ 如 温 度 升 高 ， 粘 度 也 会 升 高 ） 。 在 高 温 条 件 下 ，如 果 在 井 眼 中 含 有 象 钙 、 镁 和 二 氧 化 碳 这 样 污 染

17、 物 ， 则 可 能 会 使 水 基 泥 浆 的 流 变 性 升 高 到那 么 一 个 程 度 ， 以 致 于 最 后 变 得 不 可 泵 送 了 。 油 基 和 合 成 油 基 泥 浆 的 粘 度 也 会 随 所 施 加 压力 的 增 大 而 升 高 。泥 浆 滤 液API 失 水 和 高 温 高 压 失 水 随 温 度 升 高 而 增 加 。 这 主 要 是 由 于 处 理 剂 性 能 减 弱 ， 以 及 滤饼 的 压 缩 性 随 温 度 而 改 变 引 起 。在 大 于 100psi 的 压 差 作 用 下 ， 只 使 压 力 升 高 ， 对 粘 土 泥 浆 的 滤 失 量 几 乎 没

18、什 么 影 响 ，这 说 明 了 滤 饼 的 可 压 缩 效 应 。通 常 ， 超 过 一 定 温 度 时 ， 在 该 温 度 条 件 下 ， 聚 合 物 会 失 去 其 增 粘 能 力 ， 但 却 保 持 了控 制 失 水 的 功 能 。 这 是 由 于 ， 已 断 裂 的 、 短 的 聚 合 物 键 具 有 滤 失 控 制 剂 一 样 的 功 能 ， 但 又不 会 象 增 粘 剂 那 样 引 起 体 系 粘 度 的 升 高 。矿 化 度温 度 可 以 提 高 许 多 化 学 反 应 的 速 率 和 程 度 。 粘 土 泥 浆 屈 服 值 的 升 高 ， 使 得 它 与 离 子间 相 互 作

19、 用 更 有 利 ， 特 别 是 对 于 羟 基 离 子 ， 更 是 如 此 。 最 终 结 果 会 使 得 泥 浆 矿 化 度 降 低 ，絮 凝 作 用 增 强 。 在 油 基 泥 浆 中 ， 特 别 是 在 长 期 起 下 钻 后 ， 随 着 温 度 的 升 高 ， 石 灰 与 表 面 活性 剂 的 反 应 会 增 强 ， 泥 浆 矿 化 度 会 减 小 。 由 于 缺 少 性 能 良 好 的 石 灰 ， 泥 浆 性 能 常 常 受 到 影响 。亚 甲 基 蓝 测 定 法当 使 用 水 基 泥 浆 时 ， 亚 甲 基 蓝 测 定 法 （ MBT） 是 最 有 效 的 测 试 方 法 之 一

20、 ， 这 种 测 定方 法 可 显 示 出 泥 浆 一 般 状 况 。 从 测 试 结 果 ， 可 知 道 到 泥 浆 中 活 性 粘 土 的 含 量 和 粒 度 。 例 如 ，在 常 规 井 中 ， 对 于 一 个 非 分 散 聚 合 物 泥 浆 体 系 ， 其 MBT 值 (般 土 含 量 值 )， 应 该 不 超 过20 磅 /桶 。 在 高 比 重 泥 浆 中 ， 15 磅 /桶 MBT 值 可 以 认 为 是 其 上 限 值 。 高 温 可 以 快 速 提 高商 用 般 土 和 反 应 性 固 相 的 屈 服 值 ， 从 而 ， 会 使 MBT 的 测 试 值 迅 速 升 高 。 般

21、 土 含 量 较 高 的泥 浆 对 污 染 物 是 比 较 敏 感 的 ， 而 在 低 固 相 泥 浆 体 系 中 （ 如 碳 酸 钙 泥 浆 等 ） ， 污 染 物 是 不 会产 生 什 么 问 题 的 。闪 点在 高 温 高 压 井 中 ， 使 用 油 基 泥 浆 时 ， 特 别 是 钻 12 1/4“深 井 段 时 ， 出 口 管 线 的 温 度可 能 达 到 了 油 基 泥 浆 的 闪 点 。 在 17 1/2“井 眼 中 ， 通 常 井 底 温 度 太 低 ， 以 致 于 会 引 起 一些 问 题 ， 并 且 ， 在 小 直 径 井 眼 中 ， 随 着 泥 浆 进 入 环 空 ， 其

22、 循 环 速 度 使 得 泥 浆 有 时 间 得 以 冷却 。 如 果 高 返 出 泥 浆 温 度 较 高 ， 它 可 能 对 弹 性 材 料 具 有 不 良 影 响 ， 并 还 可 能 产 生 一 些 意 想不 到 的 烟 气 ， 从 而 增 加 了 着 火 的 危 险 性 。 应 认 真 管 理 好 地 面 泥 浆 池 ， 可 以 利 用 它 冷 却 泥 浆 ，但 所 有 这 些 作 用 通 常 都 是 很 小 的 。 一 些 作 业 者 提 倡 使 用 泥 浆 冷 却 器 （ 热 交 换 器 ） ， 一 些 证据 表 明 ： 在 正 常 使 用 时 ， 这 种 方 法 证 明 还 是 有

23、 效 的 。征 兆 与 补 救 措 施现 象同 高 温 相 关 问 题 的 典 型 征 兆 是 ：高 粘 度 和 高 切 力泥 浆 漏 失 量 增 加矿 化 度 降 低这 些 问 题 本 身 可 表 示 为 ：很 难 中 断 泥 浆 循 环很 难 将 工 具 下 入 到 井 底很 难 对 循 环 过 的 泥 浆 进 行 除 气有 可 能 发 生 压 差 卡 钻如 果 泥 浆 体 系 温 度 发 生 了 恶 化 ， 首 先 ， 在 起 下 钻 以 后 ， 通 过 循 环 出 井 口 的 泥 浆 可 监测 到 。 在 高 温 高 压 井 中 ， 由 于 起 下 钻 的 时 间 较 长 ， 泥 浆

24、长 时 间 暴 露 在 井 底 附 近 的 温 度 下 。如 果 不 采 取 补 救 措 施 ， 则 应 该 对 循 环 出 井 口 的 泥 浆 进 行 测 试 ， 并 且 把 测 试 结 果 用 来 预 测 可能 出 现 的 问 题 ， 这 是 非 常 重 要 的 。补 救 措 施 水 基 泥 浆增 加 流 变 性 与 切 力 ：添 加 水 由 于 粘 土 表 面 积 的 增 加 ， 井 下 滤 失 量 会 增 加 ， 在 高 温 时 ， 泥 浆 表 面 由 蒸 发作 用 迅 速 转 变 为 脱 水 化 作 用 。减 少 固 相 含 量 减 少 泥 浆 中 低 比 重 固 相 的 百 分 含

25、 量 ， 将 有 助 于 对 泥 浆 流 变 性 进 行 控制 ， 并 能 提 高 处 理 剂 的 性 质 。添 加 悬 浮 剂 如 果 从 返 出 泥 浆 表 明 ： 泥 浆 正 变 得 非 常 稠 ， 则 增 加 悬 浮 剂 或 分 散 剂 的浓 度 是 很 有 用 的 。 如 果 可 能 的 话 ， 用 一 种 更 合 适 于 井 底 温 度 的 处 理 剂 ， 代 替 已 存 在 的 处 理剂 。 在 提 高 泥 浆 处 理 剂 的 浓 度 时 ， 应 格 外 小 心 。 虽 然 许 多 化 学 药 品 都 吸 收 自 由 水 ， 但 这 些可 能 对 悬 浮 剂 并 没 有 任 何

26、不 利 影 响 。调 节 PH 值 -保 持 足 够 的 矿 化 度 ， 可 会 减 少 粘 土 的 絮 凝 ， 保 证 絮 凝 剂 有 效 发 挥 它 们的 作 用 ， 并 可 降 低 聚 合 物 水 解 。 对 于 绝 大 多 数 水 基 泥 浆 ， 其 目 的 就 是 要 维 持 PH 值 在9.5 10.5 的 范 围 内 。滤 失 量 增 加 ：添 加 高 温 降 虑 失 剂 -如 果 使 用 现 有 的 处 理 剂 ， 很 明 显 不 能 经 济 地 控 制 滤 失 量 ， 应该 使 用 一 种 更 高 温 度 稳 定 性 的 处 理 剂 。 这 种 方 案 看 起 来 成 本 常

27、 常 较 高 ， 但 通 常 表 明 还 是 很经 济 的 。补 救 措 施 油 基 泥 浆流 变 性 与 切 力 升 高 ：添 加 原 油 -由 于 滤 失 量 的 升 高 与 表 面 蒸 发 作 用 ， 会 减 少 泥 浆 中 整 个 原 油 的 含 量 ，如 果 不 进 行 替 换 ， 最 终 将 会 使 整 个 体 系 脱 水 。加 入 油 湿 剂 -通 过 保 证 所 有 固 相 都 具 有 油 湿 性 ， 从 而 使 粒 子 之 间 反 应 减 少 。 这 些作 用 会 引 起 泥 浆 粘 度 和 切 力 下 降 。 当 加 油 湿 剂 时 ， 必 须 小 心 谨 慎 。 它 们

28、通 常 是 浓 缩 产 品 ，在 油 基 泥 浆 中 ， 这 种 处 理 剂 对 粘 土 泥 浆 流 变 性 是 非 常 有 效 的 稀 释 剂 。 如 果 对 泥 浆 过 分 处 理 ，可 能 会 使 悬 浮 液 的 特 性 降 低 到 某 种 程 度 ， 这 将 使 井 眼 的 净 化 问 题 更 严 重 ， 并 可 能 引 起 重 晶石 沉 降 。高 温 高 压 滤 失 量 增 加 。通 常 ， 在 高 温 高 压 下 ， 很 容 易 使 滤 失 量 升 高 ， 出 现 这 种 情 况 时 ， 通 过 向 泥 浆 中 加 入足 量 石 灰 ， 并 保 持 一 定 余 量 （ 2 3 磅

29、/桶 ） ， 可 以 很 经 济 地 得 以 补 救 。 如 果 这 种 方 法 无效 ， 则 可 提 高 所 需 乳 化 剂 的 量 。 最 后 ， 根 据 需 要 ， 可 加 入 一 种 干 粉 末 状 降 虑 失 剂 （ 如amine、 lignite、 soltex、 gilsonite） 。 在 加 入 这 种 处 理 剂 以 前 ， 需 确 认 它 们 同 地 层的 配 伍 性 。计 划在 高 温 高 压 环 境 中 ， 一 种 泥 浆 体 系 成 功 的 使 用 ， 很 大 程 度 上 受 作 业 前 计 划 的 影 响 。在 钻 一 口 高 温 高 压 井 之 前 ， 必 须

30、制 定 合 适 的 紧 急 情 况 应 急 措 施 ， 以 保 证 在 高 温 高 压 井 中 ，潜 在 的 泥 浆 问 题 和 一 些 普 通 的 问 题 可 以 被 预 测 到 ， 并 可 采 取 措 施 进 行 解 决 。泥 浆 体 系 选 择对 于 某 个 特 殊 的 应 用 ， ， 所 选 择 的 泥 浆 类 型 ， 不 只 由 最 高 井 底 温 度 来 决 定 ， 而 且 还有 许 多 其 它 因 素 。油 井 的 位 置 对 泥 浆 体 系 的 选 择 有 一 定 影 响 ， 如 果 是 在 一 个 特 别 偏 远 或 存 在 环 境 敏 感性 地 区 钻 井 ， 则 应 使

31、用 油 基 泥 浆 ， 对 常 规 井 ， 通 常 是 比 较 好 的 方 案 ， 而 对 高 温 井 来 说 ， 使用 就 存 在 一 定 限 制 性 。在 选 择 泥 浆 体 系 时 ， 需 先 对 地 层 和 污 染 物 的 情 况 进 行 预 测 。 例 如 ， 高 分 散 性 水 基 泥浆 不 适 合 于 钻 活 性 页 岩 ， 或 者 预 测 有 二 氧 化 碳 或 盐 流 的 地 层 。 因 为 ， 在 不 含 石 灰 的 水 基 泥浆 中 ， 二 氧 化 碳 可 能 会 产 生 严 重 的 负 面 影 响 。 然 而 ， 用 石 灰 高 度 处 理 过 的 水 基 泥 浆 中

32、， 在高 温 条 件 下 ， 其 稳 定 性 极 差 。在 高 温 条 件 下 ， 聚 合 物 泥 浆 很 容 易 通 过 各 种 方 式 进 行 降 解 。可 以 看 到 ， 对 于 高 温 环 境 ， 粘 土 泥 浆 或 聚 合 物 泥 浆 是 比 较 理 想 的 泥 浆 体 系 。 然 而 ，对 于 情 况 了 解 的 地 层 ， 所 用 泥 浆 材 料 也 是 经 过 认 真 选 择 的 ， 但 在 温 度 达 到 450F 的 油井 中 ， 使 用 水 基 泥 浆 仍 具 有 一 些 困 难 。因 此 ， 有 必 要 选 择 一 个 合 适 的 泥 浆 体 系 用 于 高 温 高 压

33、 井 ， 作 为 设 计 过 程 的 一 部 分 ，为 满 足 处 理 井 下 环 境 和 污 染 物 的 需 要 。 需 对 所 选 泥 浆 体 系 的 配 方 进 行 优 化 。重 晶 石 沉 降如 果 所 钻 油 井 为 大 斜 度 井 （ 井 斜 大 于 30） ， 则 优 化 泥 浆 配 方 必 须 包 括 对 重 晶 石 沉降 可 能 性 试 验 。 在 高 井 斜 ， 高 温 高 压 井 中 ， 主 要 的 困 难 就 是 预 防 重 晶 石 沉 降 的 发 生 。 通 过实 验 室 试 验 ， 并 选 择 最 合 适 的 增 粘 剂 混 和 物 ， 可 以 最 大 限 度 地

34、减 少 这 种 风 险 。固 控 设 备钻 屑 是 所 有 钻 井 液 体 系 中 主 要 的 污 染 物 。 在 高 温 高 压 井 的 泥 浆 体 系 中 ， 高 固 相 含 量的 负 面 效 应 可 能 会 扩 大 。 在 这 种 泥 浆 中 ， 由 于 加 重 剂 造 成 了 固 相 含 量 过 高 。 几 乎 没 有 自 由液 相 来 润 湿 固 相 ， 使 得 粒 间 作 用 较 强 。 由 于 高 摩 阻 作 用 ， 使 得 粒 子 尺 寸 减 小 ， 并 使 问 题 很快 变 得 复 杂 化 。 例 如 ， 在 泥 浆 中 ， 由 于 存 在 大 量 的 细 钻 屑 ， 这 会

35、 加 剧 由 二 氧 化 碳 或 钙 离 子引 起 任 何 污 染 作 用 。 可 以 看 到 ， 对 泥 浆 中 固 相 进 行 有 效 清 除 ， 对 维 护 高 密 度 泥 浆 性 能 很 有必 要 ， 特 别 是 对 于 高 温 环 境 ， 更 显 得 比 较 重 要 。 而 振 动 筛 的 初 级 分 离 作 用 ， 通 常 是 很 有 效的 。 在 小 直 径 井 眼 中 ， 泥 浆 比 重 可 能 非 常 高 ， 而 流 速 却 比 较 低 。 因 此 ， 对 这 种 情 况 ， 允 许使 用 细 目 振 动 筛 ， 如 果 使 用 小 于 200 目 （ 74u） 的 筛 布

36、， 必 须 考 虑 到 大 量 的 重 晶 石 可 能会 被 除 去 。 当 处 理 高 固 相 泥 浆 时 ， 氯 化 物 对 泥 浆 体 系 几 乎 没 有 什 么 影 响 ， 因 为 它 们 很 容 易快 速 结 块 。 正 确 安 装 离 心 机 ， 使 用 起 来 效 果 也 是 比 较 好 的 。泥 浆 工 程 师对 于 高 温 高 压 井 的 泥 浆 工 程 师 ， 必 须 熟 悉 所 要 使 用 的 泥 浆 体 系 ， 这 一 点 是 绝 对 必 要的 。 他 们 也 必 须 熟 悉 所 有 的 工 程 技 术 ， 以 及 钻 井 过 程 中 所 需 的 应 急 措 施 。 而

37、 且 ， 他 们 必 须知 道 并 熟 悉 以 下 各 项 内 容 ：必 须 使 各 相 关 人 员 知 道 各 种 泥 浆 的 转 化 与 混 和 作 业 。当 使 用 水 基 泥 浆 时 ， 对 各 种 可 能 存 在 的 污 染 物 作 用 和 热 胶 凝 作 用 ， 应 具 有 处 理 能 力 。会 使 用 热 轧 烘 箱 和 范 氏 70 转 /分 钟 流 速 计 。硫 化 氢 的 检 测 、 分 析 与 处 理 。重 晶 石 泥 浆 的 配 制 与 驱 替 方 法 。普 通 循 环 漏 失 技 术 与 诱 导 裂 缝 引 起 的 特 殊 循 环 漏 失 技 术 。质 量 保 证 与

38、 质 量 控 制对 于 重 晶 石 ， 建 立 一 个 质 量 控 制 程 序 是 非 常 重 要 的 ， 当 使 用 般 土 时 ， 也 可 建 立 一 个质 量 控 制 程 序 。 如 果 使 用 的 是 水 基 泥 浆 ， 这 一 点 就 显 得 特 别 重 要 。 重 晶 石 的 污 染 物 ， 特 别是 对 于 碳 酸 盐 中 的 污 染 物 ， 通 过 絮 凝 般 土 和 钻 屑 ， 引 起 一 些 重 大 问 题 。 如 果 要 用 到 般 土 ，可 只 用 袋 装 的 俄 怀 明 级 材 料 。 大 量 的 成 块 般 土 可 通 过 分 散 ， 来 满 足 技 术 规 范 的

39、 需 要 。 在 这个 过 程 中 ， 所 添 加 的 化 学 处 理 剂 对 高 固 相 水 基 泥 浆 ， 会 产 生 较 大 的 危 害 。作 业 考 虑当 使 用 水 基 泥 浆 时 ， 泥 浆 工 程 师 应 仔 细 观 测 井 口 返 出 的 泥 浆 。 就 象 上 面 所 讨 论 的 一样 ， 这 些 泥 浆 通 常 是 循 环 体 系 中 性 能 最 差 部 分 。 由 于 粘 土 水 化 和 悬 浮 剂 组 分 性 能 减 弱 ， 在油 井 中 它 可 能 变 得 非 常 稠 。 如 果 环 境 条 件 容 许 ， 应 该 将 这 些 泥 浆 弃 掉 。 如 果 将 它 们

40、混 入 循环 体 系 中 ， 则 它 将 对 般 土 含 量 、 流 变 性 和 切 力 升 高 值 产 生 不 确 定 的 伤 害 。在 高 温 井 中 ， 如 果 使 用 的 是 水 基 或 油 基 泥 浆 ， 为 了 使 钻 井 液 性 能 更 好 一 些 ， 经 常 需要 往 钻 井 液 中 加 入 基 液 。 随 着 井 下 泥 浆 滤 失 的 进 行 ， 以 及 地 面 泥 浆 高 温 蒸 发 作 用 ， 使 得 基液 的 量 不 断 减 少 。注 意 ：1、 在 高 温 高 压 井 段 ， 向 泥 浆 体 系 中 加 入 任 何 物 质 ， 通 常 都 应 该 在 泥 浆 循 环

41、 过 程 中 进行 ， 而 在 钻 井 过 程 中 ， 则 不 能 往 泥 浆 中 添 加 任 何 处 理 剂 。 在 钻 井 作 业 过 程 中 ， 如要 向 泥 浆 中 加 入 处 理 剂 ， 则 应 该 将 泥 浆 损 益 监 测 器 关 掉 ， 因 为 ， 即 使 是 向 循 环 池中 加 入 最 易 控 制 的 处 理 剂 ， 都 有 可 能 会 引 起 一 些 混 乱 和 猜 疑2、 在 使 用 一 种 分 散 性 水 基 泥 浆 时 ， 将 泥 浆 体 系 中 低 比 重 固 相 含 量 保 持 在 控 制 范 围 之内 ， 这 是 非 常 关 键 的 。 在 许 多 泥 浆 工

42、 程 师 中 ， 都 普 遍 存 在 一 种 倾 向 ， 就 是 用 化 学稀 释 剂 来 控 制 泥 浆 切 力 的 升 高 ， 因 此 ， 这 样 一 来 ， 就 得 允 许 泥 浆 中 固 相 含 量 增 加到 某 一 点 ， 达 到 这 一 点 时 ， 泥 浆 性 能 就 很 难 进 行 控 制 。3、 在 钻 台 上 ， 有 一 个 热 轧 烘 箱 和 （ 或 ） 一 个 70 转 /分 钟 范 氏 流 速 计 ， 可 利 用 它 们对 泥 浆 的 流 变 性 和 切 力 值 进 行 监 测 。 通 过 对 达 到 预 期 温 度 的 循 环 泥 浆 的 反 应 进 行研 究 ， 并 对 此 制 定 出 新 的 措 施 。4、 特 别 是 在 水 基 泥 浆 中 ， 要 确 保 对 硫 化 氢 进 行 严 密 监 测 ， 它 们 可 能 来 自 于 地 层 或 泥浆 中 处 理 剂 的 分 解 。 在 钻 台 上 ， 手 头 上 必 须 有 泥 浆 处 理 剂 的 合 适 处 理 方 法 ， 以 保证 硫 化 氢 对 钻 井 人 员 和 设 备 不 会 造 成 危 害 。必 须 随 时 备 有 循 环 漏 失 处 理 剂 ， 以 便 对 漏 失 ， 特 别 是 诱 导 裂 缝 漏 失 进 行 处 理 。