鑽井液冷卻技術對鑽井作業的影響

Mondo 社會 更新 2024-02-01

1.鑽井液的效能。

鑽井液的塑性黏度隨溫度的公升高而降低[2],密度隨溫度的公升高而降低[3]。 溫度越高,載巖效能越差,傳輸功率越小。 為了保持鑽井液的高溫效能,需要新增各種新增劑,增加了鑽井液的成本。 此外,高溫也會使鑽井液的控制更加困難,原因是:有些處理劑在高溫下容易分解; 高溫會加劇化學反應,從而影響治療劑的功效。

2.機械穿透率。

在鑽井過程中,迴圈的鑽井液與井底的岩石進行熱交換,從而改變井底岩石的溫度。 特別是在深井鑽井過程中,由於岩石溫度較高,這種傳熱狀態會更加強烈。 當鑽井液的較低溫度與井底的岩石接觸時,與鑽井液接觸的岩石表面會立即冷卻,溫度會下降,並發生冷收縮,而岩石內部溫度仍為原始溫度,從而產生岩石表面拉應力的熱應力特徵。 由於岩石抗拉強度低,抗壓強度高,岩石在發生拉應力時容易破碎,有利於提高鑽速。 溫差越大,對岩石強度的影響越大。

3、井下鑽具和井下儀器。

井下動力鑽具多採用螺桿鑽具,定子的關鍵部件是橡膠材料,溫度過熱會嚴重縮短橡膠定子的使用壽命。 此外,較高的井下環境溫度會嚴重影響地質導向和隨鑽測工具中電子元件的測量精度和使用壽命,甚至有些井因為井下環境溫度過高而無法使用,導致目前的井下鑽具和儀器無法滿足溫度要求。 如果降低迴圈鑽井液的溫度,相當於降低了井下鑽具和井下儀器的環境溫度,相當於擴大了井下鑽具和井下儀器的溫度範圍,提高了其可靠性,延長了其使用壽命。

4.井下穩定性。

鑽井液的迴圈溫度是造成鑽孔不穩定的主要因素之一。 在深井鑽井作業中,下部地層的溫度較高,上部地層的溫度較低。 在鑽井液迴圈過程中,下鑽孔圍岩溫度降低,上鑽孔圍岩溫度公升高。 由於熱膨脹,上部圍岩的切向應力增大,當熱應力和地應力之和超過岩石強度時,會導致上部鑽孔的不穩定和破壞。

因此,在鑽井過程中及時冷卻鑽井液,使其達到合適的溫度是非常必要的,習科訊泥漿冷卻系統設計工藝要滿足較高的泥漿冷卻溫度,泥漿冷卻溫差在20-40°C,有效延長鑽頭和鑽桿的使用壽命, 提高鑽機效率,同時大大降低因泥漿溫度過高等因素造成的作業風險。

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