充氣鑽井液

充氣鑽井液是將空氣或氮氣注入常規鑽井液中形成的。它是以氣體作為分散相，液體作為連續相，並加入穩定劑而形成的氣液混合體系。充氣鑽井液以液相為主，所以他既屬於氣體型鑽井流體，又屬於輕質水基鑽井液。

基本介紹

• 中文名：充氣鑽井液
• 外文名：aerated drilling fluid
• 學科：鑽井工程
• 形態：液相為主
• 組成：清水、增粘劑、降濾失劑等
• 適用：4000米以內

組成

充氣鑽井液一般由清水、增粘劑、降濾失劑、封堵劑和粘土穩定劑等組成。增粘劑常選用Na-CMC；封堵劑常選用磺化瀝青。粘土穩定劑常選用無機聚合物羥基鋁。

氣體分散在泥漿中形成的穩定分散體系稱做充氣鑽井液。充氣鑽井液是氣泡和粘土顆粒為內相、水為外相的多相分散體系，其組成包括氣體(氣泡)、粘土、起泡劑和穩泡劑、泥漿處理劑和水。

充氣鑽井液與普通泥漿相比，可進一步降低泥漿的比重 (可低達0.48左右)，從而降低液柱壓力以對付低壓和漏失地層。其次失水量較小，粘度較大，也有利於控制地層的穩定。比重低，液柱壓力小，有利於孔底鑽頭破碎岩石，鑽進效率高。

使用範圍

充氣鑽井液中加入空氣或氮氣的目的是降低鑽井液密度，從而降低液柱對井底的靜液壓力。通過充氣量的改變，可隨時調整鑽井液的密度以平衡地層壓力，從而為實現近平衡或欠平衡鑽井創造更為有利的條件。充氣鑽井液的密度最低可以達到0.7g/cm。

充氣鑽井液適用於低壓油氣藏開發、處理低壓漏失層。其具有很好的攜岩能力，能有效防止地層漏失和保護油氣層，並有利於提高機械鑽速。

充氣鑽井液適用的井深一般在4000米以內。

充氣鑽井液原理

充氣鑽井液中粘土顆粒在水中的分散穩定與一般泥漿相同。氣泡的產生和穩定是靠加入表面活性劑和高聚物(起泡劑和穩泡劑)而達到的，其原理同泡沫。由於泥漿具有較大的粘度和切力，氣泡在泥漿中穩定的壽命較長。

泥漿中的粘土顆粒也起穩泡作用。試驗表明，含少量的微細固體可促使泡沫穩定性進一步提高。

充氣鑽井液的性能

性能要求：

1. 適宜的粘度和切力。以利於充氣和脫氣，並能夠抗水泥和鑽屑污染，具有較強的抑制泥頁岩水化膨脹與分散的能力。
2. 密度範圍在0.7-1.0g/cm，抗溫能力應達到所鑽井深的地層溫度。
3. 應具有良好

充氣鑽井液的性能取決於它的組成和氣液的相對含量。按照現場充氣鑽井液的配方，在室內進行了充氣鑽井液的性能測試，並與普通膨潤土鑽井液進行了性能對比，實驗結果如表3-47所示。普通膨潤土鑽井液的基本配方是：1m水+50kg膨潤土;充氣鑽井液的基本配方是：0.5m水+25kg膨潤土+(2～3kg)CMC+0.25kg K₁₂。

充氣泥漿的配製是在泥漿攪拌機中配製性能合乎要求的原漿。在原漿中加入起泡劑和穩泡劑，強力攪拌。待泥漿充分充氣膨脹後測量充氣泥漿的比重、粘度和失水特性，合乎要求即可用常規泥漿泵泵入井內循環使用。在鑽進過程中依漏失和廢液排除情況，補充新充氣泥漿。

為了達到泥漿充分充氣的效果，應採取強力攪拌措施。例如加大機械旋轉攪拌機的攪拌水動力特性，以及採用高壓水槍進行循環噴射攪拌等。

試驗表明，充氣鑽井液攜帶岩屑能力強 。使用充氣鑽井液時攜帶的鑽屑顆粒粒徑以3～5mm為主，有時也出現粒徑10～20mm的鑽屑，充氣鑽井液的強攜帶岩屑能力主要是因為它的動切力高;攜帶岩屑能力強也表現為孔底乾淨，沒有沉碴，每次下鑽都能順利下到孔底。

實際套用

自20世紀90年代起，我國四川、新疆、勝利和遼河等油田著手研究和試用充氣鑽井技術，已經形成成套技術，並逐漸推廣套用。鑽井實踐證明，充氣鑽井技術可有效解決低壓地層的漏失、攜帶岩屑、鑽速慢及井壁失穩等多項技術難題，對保護油氣層也有顯著效果。