3300m 长江天然气管道穿越工程距离长、地质条件复杂,主要穿越地层为粉砂层、细砂层,按照近年来类似工程的施工经验,钻井液处理是一个很大的难点。
钻井液中的固相颗粒对钻井液的密度、黏度和切力有着明显的影响,而这些性能和钻井液的水力参数、钻井速度、钻井成本和井下情况有着直接的关系。钻井液的固相控制是钻井液工艺的重要内容之一。3300m长江天然气管道穿越工程在钻井液回收处理中存在比较大的难点,主要体现为传统钻井液回收处理系统已经无法满足长距离砂层中钻井液处理的需求。
1 传统钻井液回收系统的缺陷分析
传统的钻井液回收系统主要是振动筛及旋流器回收系统,在粉砂、细砂地层中,钻渣主要为砂土、粉土等,其粒径较小,振动筛去除较困难,为土颗粒分类标准。筛网的孔径大小是由目数决定的,目前在传统钻井液回收系统中应用的筛网目数最多为120目,筛网孔径与目数的关系。数据可以得知,在粉细砂层中,钻屑颗粒的粒径大部分都小于75μm,而传统钻井液回收系统常用的筛网粒径最小为125μm,虽然除泥旋流器可以去除一部分100μm 以下的有害固相,但是去除量很小,无法通过振动筛回收系统有效去除粉细砂层钻井液中的有害固相。而如果采用进一步增大筛网目数的方法去除有害固相,又会导致在实际施工中钻井液回收的功效大大降低,大量的钻井液无法有效得以回收。
2 新型离心机钻井液回收系统去除固相研究
3 几种钻井液回收系统的理论分析
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;导致滤饼的渗透率高,滤失量大,造成储层损害和井眼不稳定,同时造成钻头及钻柱的严重磨损,尤其会降低机械钻速。钻速随钻井液中固相含量升高而下降。钻井液中固相含量每升高7%,钻速降低50%。大量研究结果显示:钻井液中固相含量每降低1%,钻速至少可提高10%。钻速与钻井液中固相含量的关系。实践证明,钻井液中的固相类型对钻速影响差异较大,当钻井液中固相含量相同时,固相颗粒尺寸不一样对钻速影响不同,高造浆率黏土对钻速的影响最大。每种钻井液处理设备对于钻井液中固相含量的处理效果差异较大,不同钻井液处理设备对钻井液固相的处理效果。
4 结论
1)离心机钻井液回收处理系统清除钻井液中的固相不增加钻井液体积,不必补加大量处理剂,有利于降低钻井液成本。
2)离心机钻井液回收处理系统对钻井液的性能影响小,调浆方便,有利于井下正常钻进。
3)离心机钻井液回收处理系统有效除去了钻井液中的有害固相,降低了扩孔扭矩,加快了机械钻速,有利于设备的维护保养。理论及实践皆证明离心机钻井液回收处理系统更适用于粉细砂地层中的穿越钻井液处理。
4)离心机钻井液回收处理系统在中、粗砂以上地层的穿越施工中较传统钻井液回收处理系统存在一定的劣势,此时不应盲目使用离心机钻井液回收处理系统。
5)中速离心机钻井液回收处理系统较高速离心机钻井液回收处理系统在粉细砂地层中的穿越钻井液处理应用功效更高,而高速离心机钻井液回收处理系统更适合于应用在黏土类地层的穿越施工中。