[發明專利]一種利用泡沫預析液裝置提高泡沫鉆井效率的方法

無效

• 申請號: 200810013793.5
• 申請日: 2008-01-18
• 公開（公告）號: CN101220733A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 李英;張輝;薛玉志
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: E21B21/14
• 分類號: E21B21/14;C09K8/38
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司
• 代理人: 王緒銀

技術領域

本發明涉及一種利用泡沫預析液裝置提高泡沫鉆井效率的方法，屬于石油鉆井技術領域。

發明背景

在鉆井過程中，經常會遇到地層壓力過低的情況，井下壓力不平衡，此時采用傳統的泥漿鉆井會產生嚴重的問題。在欠平衡鉆井中使用泥漿鉆井液時，鉆井液會滲入產層，破壞油氣層；在地層裂隙發育的條件下，鉆井液還會大量漏失，因此需要使用低密度鉆井液來避免破壞油氣層及防止地層漏失。通常在欠平衡鉆井中主要使用以下幾種低密度鉆井液：1、常規鉆井液；2、氣流體；3、霧流體；4、充氣水基或油基鉆井液體系；5、泡沫鉆井液；6、添加空心顆粒的低密度體系。其中，泡沫鉆井液是氣體均勻分散在液體介質中，并與發泡劑、穩泡劑及抑制劑形成的分散體系，具有密度低、攜巖能力強、對低壓油氣層傷害小等優點。

泡沫的形成主要有三種方式：1、通過攪拌的方式使氣體和泡沫基液混合；2、泡沫基液激烈流動時引入氣體形成泡沫；3、氣體通過多孔介質(砂芯或帶均勻小孔的板等)在基液中形成泡沫。在實際使用過程中，通常采用氣體通過多孔介質的方法得到連續的泡沫。

在泡沫鉆井過程中，使用大量的連續泡沫，在標準壓力下，流量可達每分鐘30-40立方米。高速流動的泡沫將地層出水和鉆屑快速攜帶出井口。在現有的泡沫鉆井工藝中，高速氣流通過孔隙介質與泡沫基液混合形成泡沫生成后通入井中，通過控制氣液比的方式得到不同干度的泡沫。由于泡沫在高速生成和流動過程中夾帶大量自由水，泡沫干度較低，容易在井底形成積液，特別是在地層出水量較大的情況下，不能夠實現有效的攜水，并且鉆屑在井下粘附在井壁上，極易造成卡鉆等鉆井事故。

發明內容

為克服現有技術的缺陷，本發明提供一種利用泡沫預析液裝置提高泡沫鉆井效率的方法。

一種泡沫預析液裝置，預析液裝置是一個球形容器，球形容器內設有半圓形隔板和液位傳感器，球形容器上設有泡沫入口、干泡沫出口和自動控制排液口；泡沫入口的軸線與干泡沫出口的軸線互相垂直，干泡沫出口和自動控制排液口在同一條軸線上；半圓形隔板設置在球形容器的內壁上并位于泡沫入口和出口之間；液位傳感器設置在球形容器的中部以下。

所述的半圓形隔板與干泡沫出口軸線之間的夾角為0°-90°。

所述的干泡沫出口位于球形容器正上方。

所述的自動控制排液口位于球形容器的正下方。

所述的泡沫入口位于球形容器的中部。

一種利用泡沫預析液裝置提高泡沫鉆井效率的方法，具體方法如下：

1)氮氣或空氣氣流通過發泡裝置中的孔隙介質砂芯與表面活性劑為有效成分的泡沫基液混合產生連續泡沫，得到干度在45-60％的新鮮泡沫；

2)將干度在45-60％的新鮮泡沫通入預析液裝置，預析液裝置使泡沫運動速度降低，泡沫中夾帶的大量自由水在重力作用下析出，得到泡沫干度在75-95％的預析液干泡沫；

3)預析液干泡沫通入井筒中，將井筒中的水和鉆屑等固含物攜帶出井。

本方法實現預析液泡沫流體連續穩定安全鉆井并提高鉆井效率的原理如下：

泡沫流體是由泡沫液膜支撐形成的氣液混合體，泡沫液膜具有典型的表面活性劑分子層-水-表面活性劑分子層的三層膜結構。其中，水層中的水分別為自由水、結合水和捕獲水，自由水能夠在膜間自由流動，由重力和毛細管力的作用下析出，并在重力驅動下沿液膜向下排驅，此過程稱為析液，捕獲水也可在析液過程中析出。

現有泡沫鉆井工藝中，高速氣流通過孔隙介質與泡沫基液混合形成泡沫，機械夾帶大量自由水，泡沫入井后，泡沫析液和重力排驅過程必然發生，因此極易在井下形成積液，井壁在有大量水存在的條件下，容易吸水膨脹、坍塌，造成卡鉆等鉆井事故。

采用本發明的明顯效果：

1、能夠快速將井下的地層出水攜出，井底沒有積液產生，可避免鉆井事故的發生。

2、預析液泡沫的攜巖能力強于未析液新鮮泡沫，預析液泡沫從井筒內攜帶鉆屑等固體的能力是未析液泡沫攜帶固體能力的兩倍左右。

3、預析液泡沫裝置能連續，穩定的輸出干泡沫，并且設計簡單，安裝方便，可以在現有的鉆井流程中方便改裝，能大幅提高泡沫干度，滿足利用泡沫從井下攜水攜巖的需要。

附圖說明

圖1是采用模擬井筒評價鉆井泡沫性能的裝置示意圖。

圖2是本發明所指預析液裝置結構示意圖。

圖3是采用圖1所示的裝置評價未析液泡沫與預析液泡沫攜水能力比較圖。

圖4是采用圖1所示的裝置評價未析液泡沫與析液泡沫攜固能力比較圖。