地熱鉆井

鉆井液的具體作用

  旋轉(zhuǎn)鉆井初期,鉆井液的主要作用是把巖屑從井底攜帶至地面。目前,鉆井液被公認為至少有以下十種作用:
 
  (1) 清潔井底,攜帶巖屑。保持井底清潔,避免鉆頭重復切削,減少磨損,提高效率。
 
  (2) 冷卻和潤滑鉆頭及鉆柱。降低鉆頭溫度,減少鉆具磨損,提高鉆具的使用壽命。
 
  (3) 平衡井壁巖石側(cè)壓力,在井壁形成濾餅,封閉和穩(wěn)定井壁。防止對油氣層的污染和井壁坍塌。
 
  (4) 平衡(控制)地層壓力。防止井噴,井漏,防止地層流體對鉆井液的污染。
 
  (5) 懸浮巖屑和加重劑。降低巖屑沉降速度,避免沉沙卡鉆
 
  (6) 在地面能沉除砂子和巖屑。
 
  (7) 有效傳遞水力功率。傳遞井下動力鉆具所需動力和鉆頭水力功率。
 
  (8) 承受
 
  鉆桿和套管的部分重力。鉆井液對鉆具和套管的浮力,可減小起下鉆時起升系統(tǒng)的載荷。
 
  (9) 提供所鉆地層的大量資料。利用鉆井液可進行電法測井,巖屑錄井等獲取井下資料。
 
  (10)水力破碎巖石。鉆井液通過噴嘴所形成的高速射流能夠直接破碎或輔助破碎巖石。
 
  很久以前,人們鉆井通常是為了尋找水源,而不是石油。實際上,他們偶然間發(fā)現(xiàn)石油時很懊惱,因為它把水污染了!最初,鉆井是為了獲得淡水和海水,前者用于飲用、洗滌和灌溉;后者用作制鹽的原料。直到 19 世紀早期,由于工業(yè)化增加了對石油產(chǎn)品的需求,鉆井采油  才逐漸普及。
 
  有記載的最早的鉆井要追溯到公元前三世紀的中國。他們使用一種叫做繩式頓鉆鉆井的技術(shù),實現(xiàn)方式是先使巨大的金屬鉆具下落,然后用一種管狀容器收集巖石的碎片。中國人在這項技術(shù)上比較領(lǐng)先,中國也被公認為是第一個在鉆探過程中有意使用流體的國家。此處所講的流體是指水。它能軟化巖石,從而使鉆具更容易穿透巖石,同時有助于清除被稱作鉆屑的巖石碎片。(從鉆孔中清除鉆屑這一點非常重要,因為只有這樣,鉆頭才能沒有阻礙地繼續(xù)深鉆。)
 
  1833 年,一位名叫弗勞威勒 (Flauville) 的法國工程師有一次觀察繩式頓鉆鉆井作業(yè)。作業(yè)進行中,鉆井設(shè)備鉆出了水。這時他意識到噴出的水對把鉆屑從井中提出會非常有效。使用流動的液體從鉆孔中清除鉆屑的原理由此確立。他設(shè)想了一種裝置,按照這一設(shè)想,泵將水沿鉆桿的內(nèi)側(cè)送至鉆孔內(nèi),而當水經(jīng)鉆桿和鉆孔壁間的縫隙返回到地表后,就會將鉆屑一并帶出。此操作程序沿用至今。
 
  1900 年,在德克薩斯州的 Spindletop 鉆探油井期間,鉆井工人驅(qū)趕一群牛趟過了一個灌滿水的地坑。被牛趟過的水坑中就會形成泥漿,它是一種粘稠的、泥漿狀的水和泥土的混合物,鉆井工人用泵將它送入鉆孔中。鉆井液如今仍被稱作泥漿,但工程師們已不再只依賴水和泥土作為鉆井液的原料。他們對混合物的成分進行精心調(diào)配,以滿足各種鉆探條件下的具體需要?,F(xiàn)代化的鉆井液確實是油井的命脈。今天如果沒有它們,就不可能鉆出深井。
 
  旋轉(zhuǎn)鉆探已基本上取代了繩式頓鉆鉆井。使用這種技術(shù)時,鉆頭位于旋轉(zhuǎn)巖管的末端。鉆探過程與使用手持式電鉆或螺絲鉆鉆入一塊木頭的過程類似。不象鉆木頭那樣只鉆入幾英寸或幾厘米,現(xiàn)代油井可深達地下幾千英尺或幾千米。鉆木時,鉆屑沿孔道的螺旋槽被從鉆孔中帶出。這種方法對鉆淺孔有效,卻不適用于鉆探深井。鉆探深井時,鉆屑是隨循環(huán)泥漿一起被帶到地表上。油井鉆得越深,就愈加體現(xiàn)出鉆井液的重要性。它的用途很廣并可解決各種問題,而這些問題各處差異極大。