1、化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 1 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 2 石油鉆井機械與裝備為油氣鉆井工程服務； 鉆井工程為油氣勘探開發服務； 鉆井液技術為鉆井工程服務 為滿足油氣鉆井工程技術不斷提高的要求, 石油鉆井機械 與裝備得到不斷發展； 石油鉆井機械與裝備的發展保證和促進了鉆井工程技術發 展； 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 3 鉆井工程為油氣勘探開發服務鉆井工程為油氣勘探開發服務, ,對所設計的探井或開發生產井對所設計的探井或開發生產井:

2、 : 打得成打得成( (消除、減少井下復雜與事故消除、減少井下復雜與事故, ,保證鉆井本身安全及保證鉆井本身安全及 公共安全，保證把井到到設計井深與層位公共安全，保證把井到到設計井深與層位) ) 打得快打得快( (提高機械鉆速；消除、減少井下復雜與事故提高機械鉆速；消除、減少井下復雜與事故) ) 打得好打得好( (井身質量好；井眼軌跡合符要求；保護油氣層井身質量好；井眼軌跡合符要求；保護油氣層) ) 打得省打得省( (成本合理成本合理) ) 核心：核心：減少井下復雜與事故減少井下復雜與事故; ;提高機械鉆速提高機械鉆速, ,這是一個系這是一個系 統工程，而鉆井液技術是其關健之一統工程，而鉆井液

3、技術是其關健之一 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 4 一一. .鉆井液與固相控制鉆井液與固相控制 . .鉆井液及其功能鉆井液及其功能 滿足鉆井工程需要，解決鉆井中的難題，幫助鉆滿足鉆井工程需要，解決鉆井中的難題，幫助鉆 井新技術實現井新技術實現,在鉆井中循環應用的流體。在鉆井中循環應用的流體。 1.滿足鉆井工程的基本需要：滿足鉆井工程的基本需要： 建立循環：清洗井底、帶出鉆屑，懸浮鉆屑建立循環：清洗井底、帶出鉆屑，懸浮鉆屑 對付地層流體（油、氣、水）對付地層流體（油、氣、水） 冷卻鉆頭冷卻鉆頭 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微

4、生物驅提高石油采收率的基礎研究 5 2.防止和解決鉆井過程（包括使用泥漿本身）所產生的困難和防止和解決鉆井過程（包括使用泥漿本身）所產生的困難和 復雜問題復雜問題:井漏、井壁不穩定井漏、井壁不穩定(縮徑、井塌、井壁掉塊縮徑、井塌、井壁掉塊)， 傷害油層傷害油層,壓差卡鉆壓差卡鉆;井筒壓力控制井筒壓力控制。 3.保證鉆井技術的進步和促進鉆井技術的發展保證鉆井技術的進步和促進鉆井技術的發展 傳遞動力、能量，參與破巖：高壓噴散鉆井水力破巖，傳遞動力、能量，參與破巖：高壓噴散鉆井水力破巖， 井下動力鉆具井下動力鉆具; ;信號傳輸（信號傳輸（MWD,LWDMWD,LWD），解決大位井、分支井、），解決大

5、位井、分支井、 特殊井的摩阻問題特殊井的摩阻問題 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 6 .鉆井液(泥漿)性能 1.鉆井液密度 所鉆井眼內壓力控制：即泥漿柱壓力P泥（由泥漿靜密度+循環當量密 度決定）、地層流體壓力P地，井壁地層坍塌壓力P塌，地層破裂壓力P破 （有時表現為為承壓能力或漏失壓力），之間保持一個合理的關系，是 保證優質、快速、安全（減少井下復雜與事故）鉆井的基礎和關鍵。 鉆井過程中不可避免產生的井下復雜情況，在本質上與它緊密相關， 它與井下漏、噴、塌、卡直接相關，與鉆速密切相關，與泥漿流變性、 造壁性、抑制性等主要性能密切相關。因此合理

6、的泥漿密度是現代 鉆井技術的首要問題，也是至今國內外都沒有完全解決，又急待解決的 重大技術難題。 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 7 鉆井液密度：一般1.002.50（已過關） 低壓欠平衡鉆井：01.00（基本過關） 超高壓（國內）鉆井：2.503.00（難點） 這是泥漿工藝技術之一，主要困難是受泥漿 流變性及加重劑密度所限制。 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 8 2.鉆井液流變性 為起到攜帶鉆屑，懸浮鉆屑，懸浮重晶石，有效傳遞動壓 和水馬力，（減少沿程壓降）的作用,及減小或消除其副面作 用，鉆

7、井液必須要有合符要求的流變性： 適合于泥漿的流變性：常用的（本構方程） 賓漢流型： 冪律流型： 卡森流型： 不同泥漿適用于不同的本構關系，而冪律最常用，賓漢次之。 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 9 泥漿必須的流變性及表征參數 表觀粘度：漏斗粘度： 流變參數：塑性粘度、動切應力、流型指數、稠度系數、極限粘度 靜切應力：（懸浮能力） 觸變性 剪切稀釋性： 它必然是非牛頓流體和結構性流體 流變性與溫度，壓力和泥漿礦化度（含鹽）有密切關系，必須專題研究。 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 10 3.鉆井

8、液的造壁性 失水造壁性的概念(失水、泥餅) 當鉆井液與井壁巖石接觸時，在壓差作用下鉆井液將進入井壁地層， 巖石孔隙、裂縫尺寸大于泥漿中各種粒子，則泥漿進入地層（漏失）； 若巖石孔隙裂縫尺寸小于泥漿中大部分固相粒子，則泥漿向地層發生濾 失。在濾失過程中泥漿固相在地層井壁表面發生過濾，其固相粒子沉積 其上形成濾餅（泥餅），過濾過去的液相稱為失水（濾失量）。這個濾 失過程是一客觀存在，它對井壁穩定，油層保護、防止壓差卡鉆有 直接關系，必須嚴加控制（低失水，好泥餅），因此就產生了泥漿的 “失水造壁性”這個特殊的重要性能。 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究

9、 11 4、抑制性、抑制性 這是關系到井壁穩定，油層損害與保護，泥漿自身這是關系到井壁穩定，油層損害與保護，泥漿自身 性能及其穩定的重要性質；性能及其穩定的重要性質； 抑制性是指泥漿本身對粘土水化、膨脹、分散作用抑制性是指泥漿本身對粘土水化、膨脹、分散作用 的抑制性。的抑制性。 如何盡可能提高抑制性一直是泥漿技術的重點和難如何盡可能提高抑制性一直是泥漿技術的重點和難 點，至今并未完全達到所希望的水平。點，至今并未完全達到所希望的水平。 使用油基泥漿的初衷也是基于這一考慮。使用油基泥漿的初衷也是基于這一考慮。 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 12

10、 5.封堵性封堵性(封堵能力封堵能力): 這是關系到井壁穩定，油層損害與保護，提高地層承壓能力這是關系到井壁穩定，油層損害與保護，提高地層承壓能力 的重要性質；的重要性質； 封堵性能是指泥漿封堵性能是指泥漿(通過其某些組分通過其某些組分)借助物理、化學借助物理、化學等作等作 用對井壁地層的微裂縫用對井壁地層的微裂縫,孔隙喉道進行填充、封堵的能力。孔隙喉道進行填充、封堵的能力。 如何盡可能提高泥漿封堵能力目前是泥漿技術發展的重點和如何盡可能提高泥漿封堵能力目前是泥漿技術發展的重點和 難點，至今并未完全達到所希望的水平。難點，至今并未完全達到所希望的水平。 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究

11、化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 13 6.潤滑性：潤滑性： 泥并潤滑性、極壓潤滑性泥并潤滑性、極壓潤滑性，深井、高密度泥漿；水平井、，深井、高密度泥漿；水平井、 大位移井、分支井必須要的特性大位移井、分支井必須要的特性 7、其它：、其它： PH、含砂量、含砂量 隨鉆井技術的發展而不斷變化隨鉆井技術的發展而不斷變化 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 14 . .鉆井液類型鉆井液類型 它分為水基、油基、氣基幾大類，我國現在以水基鉆它分為水基、油基、氣基幾大類，我國現在以水基鉆 井液為主。井液為主。 水基鉆井液水基鉆井液: :是以粘土為分散相

12、在水中穩定的多級分散是以粘土為分散相在水中穩定的多級分散 體系。屬于膠體體系。屬于膠體, ,懸浮體混合分散體系（懸浮體混合分散體系（0.0510.051）。）。 基本組成：水基本組成：水+ +粘土粘土+ +各種處理劑各種處理劑+ +專用材料專用材料 油基鉆井液：油基鉆井液：它是以有機土或其它油分散固體為分散相它是以有機土或其它油分散固體為分散相 在油中的穩定的多級分散體系。屬于油的膠體在油中的穩定的多級分散體系。屬于油的膠體懸浮體混懸浮體混 合分散體系；合分散體系； 基本組成：油（代用品基本組成：油（代用品)+)+有機土（油分散固相）有機土（油分散固相）+ +處處 理劑理劑+ +專用材料（加重

13、專用材料（加重） 氣基鉆井液氣基鉆井液：以氣體（空氣、氮氣、天然氣）為基礎，：以氣體（空氣、氮氣、天然氣）為基礎， 霧、（泡沫）霧、（泡沫） 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 15 . .水基泥漿發展過程水基泥漿發展過程 1.自然泥漿體系自然泥漿體系 水在鉆井中地層自然造漿水在鉆井中地層自然造漿 2細分散泥漿體系細分散泥漿體系：以分散劑保證配漿般土高度分散來實現泥漿體：以分散劑保證配漿般土高度分散來實現泥漿體 系的建立和功能的實現系的建立和功能的實現 3.粗分散泥漿體系粗分散泥漿體系：以分散劑：以分散劑+無機聚凝劑，以保證般土的適度分無機聚凝劑，

14、以保證般土的適度分 散（按要求），來實現泥漿體系的建立和功能的實現散（按要求），來實現泥漿體系的建立和功能的實現 4.聚合物不分散泥漿體系聚合物不分散泥漿體系：以有機高分子處理劑為主，控制造漿般：以有機高分子處理劑為主，控制造漿般 土的分散度，利用聚合物的聚凝土的分散度，利用聚合物的聚凝,包被作用，抑制地層粘土造漿，包被作用，抑制地層粘土造漿， 以保持低固相來建立的泥漿體系以保持低固相來建立的泥漿體系 5.無粘土相泥漿體系無粘土相泥漿體系：利用特種聚合物代替般土來建立泥漿體系和：利用特種聚合物代替般土來建立泥漿體系和 實現功能（還未實現）實現功能（還未實現） 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基

15、礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 16 . .固相控制技術固相控制技術 鉆井的理論和實踐表明，必須把在鉆井過程中鉆井的理論和實踐表明，必須把在鉆井過程中( (必然必然) )混入泥混入泥 漿的各類地層固相漿的各類地層固相( (包括地層鉆屑、井壁坍塌物包括地層鉆屑、井壁坍塌物) ) 及時、有效的從泥漿及時、有效的從泥漿 中清除出去，才能維護泥漿性能和保證鉆井工程安全、順利、快速的進中清除出去，才能維護泥漿性能和保證鉆井工程安全、順利、快速的進 行行, ,保證鉆井目標的實現。保證鉆井目標的實現。 固相控制固相控制( (簡稱為固控，現場上也習慣稱其為泥漿凈化簡稱為固控，現場上也習慣稱其為

16、泥漿凈化) )。 固相控制裝置固相控制裝置 固相控制固相控制( (裝置裝置) )系統系統 固相控制技術技術固相控制技術技術 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 17 二、泥漿中固相對泥漿性能與功能的影響二、泥漿中固相對泥漿性能與功能的影響 (為什么要固控為什么要固控,以水基泥漿為例以水基泥漿為例) .鉆井液中必須含有的固相鉆井液中必須含有的固相 (必須保留在泥漿中有用固相必須保留在泥漿中有用固相) 鉆井液中固相以顆粒存在鉆井液中固相以顆粒存在,顆粒的大小不等，大小固相顆顆粒的大小不等，大小固相顆 粒的含量也不等。固相顆粒的大小稱為粒度粒的含量也不等

17、。固相顆粒的大小稱為粒度(即粗細程度即粗細程度)。 各種大小固相顆粒占固相總量的百分數比稱為級配各種大小固相顆粒占固相總量的百分數比稱為級配(級數分級數分 配配)。 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 18 1.造漿搬土造漿搬土 目前鉆井液必須使用搬土，目前鉆井液必須使用搬土，而且搬土必須高度分散（粒而且搬土必須高度分散（粒 徑徑1-2m)，成為一種搬土在水中高度分散的多級分散膠成為一種搬土在水中高度分散的多級分散膠 體體-懸浮體，此分散體系的穩定性及內部結構狀態是體系的懸浮體，此分散體系的穩定性及內部結構狀態是體系的 宏觀性能的內在依據，宏觀性能

18、的內在依據，必須靠各種化學處理劑（分散度穩必須靠各種化學處理劑（分散度穩 定劑、分散劑、護膠劑）來實現定劑、分散劑、護膠劑）來實現,分散穩定劑的種類及其作分散穩定劑的種類及其作 用機理不同，即決定了泥漿不同的類型。用機理不同，即決定了泥漿不同的類型。 2.泥漿泥漿加重材料加重材料 重晶石粉重晶石粉(200目目) 碳酸鈣粉碳酸鈣粉(200目目) 鐵礦粉鐵礦粉(200目目) 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 19 、無用、無用(有害有害)固相固相 泥漿在使用中必然有大量地層鉆屑和井壁坍塌物混入，泥漿在使用中必然有大量地層鉆屑和井壁坍塌物混入， 且必然

19、被分散磨細，成為粒徑大小不等的微粒，其中石灰且必然被分散磨細，成為粒徑大小不等的微粒，其中石灰 炭、花崗巖等可能達到幾百微粒炭、花崗巖等可能達到幾百微粒(100-200目目); 而泥頁巖中粘土混入，混入泥漿的大量粘土，而泥頁巖中粘土混入，混入泥漿的大量粘土，也因也因 水化作用和泥漿中膠體穩定劑的作用而高度的分散，水化作用和泥漿中膠體穩定劑的作用而高度的分散，使體使體 系成為膠體系成為膠體半膠體半膠體懸浮體的多級分散體系懸浮體的多級分散體系(達到微米達到微米 級級)。這種作用叫地層或巖屑造漿，這種作用叫地層或巖屑造漿，它使泥漿中粘土含量它使泥漿中粘土含量 不斷升高，從而泥漿性能及其功能發揮帶來十

20、分不利的影不斷升高，從而泥漿性能及其功能發揮帶來十分不利的影 響，響，成為泥漿技術必須解決的重大問題。成為泥漿技術必須解決的重大問題。 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 20 、無用、無用(有害有害)固相對泥漿性能與功能的不利影響固相對泥漿性能與功能的不利影響 1.增加泥漿粘度增加泥漿粘度 石灰炭、花崗巖等固相的侵入對石灰炭、花崗巖等固相的侵入對泥漿粘度增加的增加影響不大泥漿粘度增加的增加影響不大; 而泥頁巖中混入粘土，因水化作用產生地層或巖屑造漿，它使泥漿而泥頁巖中混入粘土，因水化作用產生地層或巖屑造漿，它使泥漿 中粘土含量不斷升高，中粘土含量

21、不斷升高，可能造成井漿的粘度大幅度上升可能造成井漿的粘度大幅度上升,甚致喪失流動甚致喪失流動 性、無法維持正常鉆進性、無法維持正常鉆進,引發事故并大大增加泥漿維護成本。引發事故并大大增加泥漿維護成本。這在深井這在深井 (5000M)、高溫、高溫(180)、重泥漿、重泥漿(密度密度2.00)的情況下引起的粘度上的情況下引起的粘度上 升升,至今仍是未解決的重大技術難題。至今仍是未解決的重大技術難題。固相固相(粘土粘土)含量越大含量越大,其分散度越其分散度越 高高(顆粒越細顆粒越細)對對泥漿粘度增加泥漿粘度增加越大。越大。 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎

22、研究 21 2.泥餅質量變差、增厚，將導致井下復雜情況泥餅質量變差、增厚，將導致井下復雜情況。 鉆井液的功能之一是在井壁周圍形成泥餅。若鉆井液中鉆井液的功能之一是在井壁周圍形成泥餅。若鉆井液中 的巖屑增多將導致泥餅變厚，而這種泥餅質地松軟的巖屑增多將導致泥餅變厚，而這種泥餅質地松軟(特別是分特別是分 散的巖屑在泥餅中容易形成厚而松的假泥餅散的巖屑在泥餅中容易形成厚而松的假泥餅): 在厚泥餅使井徑變小后，必然增加鉆柱運動阻力，摩在厚泥餅使井徑變小后，必然增加鉆柱運動阻力，摩 擦系數增大，致使鉆柱扭矩增大；擦系數增大，致使鉆柱扭矩增大；打定向井、水平井、大位打定向井、水平井、大位 移井時問題更為突

23、出移井時問題更為突出,甚至鉆井無法進行。甚至鉆井無法進行。 起下鉆時掛卡情況加劇，特別有假泥餅時情況更壞，起下鉆時掛卡情況加劇，特別有假泥餅時情況更壞， 其結果導致動力消耗增大、鉆柱壽命縮短、鉆具事故增多。其結果導致動力消耗增大、鉆柱壽命縮短、鉆具事故增多。 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 22 容易引起壓差卡鉆。容易引起壓差卡鉆。 若在滲透性地層這種泥餅會更厚若在滲透性地層這種泥餅會更厚,一但鉆具不居中一但鉆具不居中,則陷入泥餅中則陷入泥餅中,泥泥 餅越厚陷入面積越大餅越厚陷入面積越大,此時鉆柱就會受井內鉆井液液柱壓力與地層壓力之此時鉆柱就會

24、受井內鉆井液液柱壓力與地層壓力之 間的壓差作用而被緊緊地壓在井壁上間的壓差作用而被緊緊地壓在井壁上,而無法拔出而無法拔出(壓差卡鉆壓差卡鉆)。這在深井、這在深井、 高溫、重泥漿情況下至今仍是未很好解決的重大技術難題。高溫、重泥漿情況下至今仍是未很好解決的重大技術難題。打斜井或定打斜井或定 向井時問題更為突出。向井時問題更為突出。 泥餅厚度對鉆柱粘附面積的影響泥餅厚度對鉆柱粘附面積的影響 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 23 3.降低機械鉆速，降低機械鉆速，如圖所示: 固相含量每降低l%，每只鉆 頭的進尺數即可提高710%； 固相含量在10%范圍

25、內時， 鉆頭的消耗數幾乎隨固相含量的 增加呈線性增加;表明鉆頭消耗量 隨鉆井液固相含增加而劇增，即 鉆頭壽命縮短。 鉆一口井所需時間(即鉆進 時間)也隨固相含量的增加而增加。 鉆頭消耗數 10 20 30 40 50 60 70 50 100 150 200 250 0510 15 1 2 3 鉆頭進尺 (m) 鉆井液固相含量 (%) 1-鉆頭進尺；2-鉆進時間；3-鉆頭消耗數 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 24 研究發現研究發現: 所有固相顆粒都影響機械鉆速所有固相顆粒都影響機械鉆速 而粘土影響最大而粘土影響最大,以以810% (質量比質量

26、比)為一轉折為一轉折; 固相含量相同時固相含量相同時,小于小于1微米的微米的 顆粒比大于顆粒比大于1微米的顆粒機械微米的顆粒機械 鉆速降低鉆速降低12倍倍 機械鉆速 （m/h） 鉆井液固相含量 (%) 0 1.3 2.5 3.7 4.9 4812 1620 1 2 3 1-巖屑；2-粘土顆粒；3-重晶石 機械鉆速與鉆井液固相含量的關系機械鉆速與鉆井液固相含量的關系 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 25 鉆井液粘度對機械鉆速有重要的影響，當鉆井液的粘度增大至超過鉆井液粘度對機械鉆速有重要的影響，當鉆井液的粘度增大至超過 O.04ps時，對機械鉆速

27、的影響不明顯，但此時機械鉆速很低；當粘度小時，對機械鉆速的影響不明顯，但此時機械鉆速很低；當粘度小 于于0.022ps時影響最大，使機械鉆速變化很大。而粘度又是固相含量及分時影響最大，使機械鉆速變化很大。而粘度又是固相含量及分 散度的函數。散度的函數。 0 0.02 0.040.06 0.08 0.10 0.120.14 60 80 100 40 機械鉆速 （m/h） 粘度 (Pas) 機械鉆速與鉆井液粘度的關系機械鉆速與鉆井液粘度的關系 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 26 為提高機械鉆速發展了高壓噴射鉆井為提高機械鉆速發展了高壓噴射鉆井:

28、大機泵大機泵(高泵壓高泵壓18MPa35MPa); 新型鉆頭新型鉆頭; 低固相低固相(4%V)不分散不分散(地層粘土不分散地層粘土不分散)泥漿泥漿(嚴格固控嚴格固控) 4.縮短機械設備及井下鉆具的壽命縮短機械設備及井下鉆具的壽命 根據鉆井泵易損件的摩擦磨損試驗表明，鉆井液中的含砂根據鉆井泵易損件的摩擦磨損試驗表明，鉆井液中的含砂 量由量由0.3%增加到增加到0.6%，活塞使用壽命即由，活塞使用壽命即由400小時降到小時降到70小小 時。時。 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 27 5.堵塞油堵塞油(氣氣)層通道層通道 打開油氣層時,在壓力差作用下

29、，鉆井液中小于油(氣)層孔隙的固相顆 粒隨濾液進入油(氣)層，直到被孔徑更小的孔隙堵住為止。這樣必然使油 (氣)層的滲透率下降。當進行采油(氣)時，僅借助于原油(氣)進入井口的 反向流動力是很難解除這種堵塞狀態的，從而造成油(氣)層的永久性損害。 研究表明：有害固相對中低滲率油(氣)層的損害尤為明顯，小于油(氣) 層孔隙的固相顆粒含量越高,分散度越高對油(氣)層的損害越大，侵入油 層深度越大，滲透率降低越多,越難恢復，對油(氣)層的損害越嚴重。 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 28 因此: 鉆井液固相控制是保證鉆井打得成、打得快、打得好、打 得

30、省必須進行的工作,也是鉆井新技術發展必要的保證。 鉆井液固相控制必須要保護有用固相,而清除有害固相(重 點是粘土),即有“選擇性”. 鉆井液固相控制既要保證鉆井液固相總量控制;又要使固 相粒度和級配控制在合理范圍之內。 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 29 三、固相控制系統三、固相控制系統 、 固液分離基本原理固液分離基本原理 沉降原理沉降原理 動態過濾原理動態過濾原理 旋流分離原理旋流分離原理 、鉆井液固相控制方法、鉆井液固相控制方法 稀釋法稀釋法 替換法替換法 自然沉淀法自然沉淀法 化學沉淀法化學沉淀法 機械清除方法機械清除方法 化學驅和微

31、生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 30 鉆井液振動篩 為鉆井液處理的第一級固控設備，首先將從井底返出鉆井液中的較 大固相顆粒清除出去，它適合于各種鉆井液的篩分。振動篩始終是目前 鉆井裝備中的必備設備。 而且，它的工作質量好壞將直接影響到除砂器、除泥器及離心機能 否正常工作。與旋流器、離心機及除氣器相比，振動篩消耗的功率最小、 投資也少，因而振動篩是目前固控設備中最經濟的設備。特別在近20年 來，為適應鉆井工藝的變革，固控設備及固控理論得到了長足的發展， 這也推動了振動篩研發技術的發展，現已能滿足鉆井工藝的需要。 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學

32、驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 31 在石油鉆井作業中，振動篩主要用于清除鉆井液的巖屑 和其它有害固相顆粒。它一方面要求有較大的處理量，能盡 可能多地回收成本較高的鉆井液；另一方面盡可能清除更細 顆粒，它選擇使用不同目數的篩布來控利分離顆粒尺寸；盡 量增大振動篩激振力來解決增大處理量及泥漿高粘度帶來的 問題，現可以用到200目的篩布 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 32 .水力旋流器 水力旋流器是離心力引起懸浮 在鉆井液中的固相從鉆井液中分 離出來的設備。通過提高錐形旋 流器中的離心力增大至200倍重力。 在鉆井作業中，水力旋流器就是 利

33、用這種離心力將鉆井液中15 80m范圍的固相顆粒分離出去。 承載著固相顆粒的鉆井液從錐形 容器底流口排出，凈化后的鉆井 液從溢流口排出。 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 33 在鉆井作業中，水力旋流器是除砂器、除泥器的總稱。 除砂器內徑尺寸大于100mm，用于分離44 74 m以上的砂粒； 除泥器內徑尺寸等于小于100mm，用于分離1544 m以上的泥質固 相顆粒。 微型旋流器用于分離2 4 m以上的泥質固相顆粒。除砂器主要用于 鉆井液的二級凈化，除泥器主要用于鉆井液的三級凈化。旋流器使用效 果與結構參數、工藝操作參數和鉆井液性能有關。 振動篩

34、、除砂器、除泥器、微型旋流器構成一個可以清除鉆井液中2 m 以上固相顆粒的系統能解決多數鉆井液的固控問題 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 34 .鉆井液清潔器鉆井液清潔器 旋流器用于鉆井液固相控制，還存在下兩問題：旋流器用于鉆井液固相控制，還存在下兩問題： (1)在旋流器開始工作和停止工作時，由于旋流器內鉆井液的流速達不到正在旋流器開始工作和停止工作時，由于旋流器內鉆井液的流速達不到正 常工作流速，大量的鉆井液白白的從沉砂口流走；常工作流速，大量的鉆井液白白的從沉砂口流走； (2)在正常工作時，雖然從沉砂口可清除大量鉆屑，但鉆井液也流失不少。在

35、正常工作時，雖然從沉砂口可清除大量鉆屑，但鉆井液也流失不少。 根據根據SWACO的資料，當沉砂口為傘狀排泄時，每天的失液量為的資料，當沉砂口為傘狀排泄時，每天的失液量為28.3方。方。 即使為繩狀排泄，每天失液量也達即使為繩狀排泄，每天失液量也達ll.76方，這也是一些井隊不使用旋流方，這也是一些井隊不使用旋流 器的原因；器的原因； (3)加重鉆井液經過旋流器處理后，貴重的重晶石也被清除了；加重鉆井液經過旋流器處理后，貴重的重晶石也被清除了； 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 35 因此，60年代后，出現了清潔器，目前已得到廣泛應用。清潔器就是

36、水力旋流器加極細目振動篩組合而成的一種固控設備。鉆井液清潔器和 離心機可用來處理離心錐的底流。因此，鉆井液清潔器屬于可二次處理 的設備。 鉆井液進入 清潔溢流 篩網底流 排除的固相顆粒 細目振動篩 鉆井液返回循環系統 水力旋流器 除砂器/除泥器 化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究化學驅和微生物驅提高石油采收率的基礎研究 36 .離心機離心機 螺旋沉降傾注式離心機可用于控制粘度，它也是一種固控設備。它的內筒或滾螺旋沉降傾注式離心機可用于控制粘度，它也是一種固控設備。它的內筒或滾 筒以筒以l800rpm的速度高速旋轉。鉆井液泵入滾筒后被滾筒輸送，受到很大的離心的速度高速旋轉。鉆井液泵入滾筒后被滾筒輸送，受到很大的離心 力作用，這樣就提高了懸浮固相的沉淀速度和分離效率。高質量的固相顆粒在滾力作用，這樣就提高了懸浮固相的沉淀速度和分離效率。高質量的固相顆粒在滾 筒內壁上分離得更快。振動篩和水力旋流器用于分離和除去大的鉆屑，筒內壁上分離得更快。振動篩和水力