泡沫钻井携岩极限井深模拟与实例研究

第 2 7 卷 第 4 期 2 0 1 0年 7月 钻 井 液 与 完 井 液 DRI LL I NG F L UI D & COM P LE TI ON F LUI D 、 ， 0 1 ． 2 7 NO ． 4 J u l y 2 0 1 0 文章编号 ：1 0 0 1 ． 5 6 2 0( 2 0 1 0 ) 0 4 — 0 0 0 4 ． 0 3 泡沫钻 井携岩极 限井深模拟与实例研究 杨虎 ( 新疆浦田公 司勘探开发研究院 ，新 疆克拉玛依 ) 摘 要 泡沫钻井环空流道 中的两相 流体 随压 力和温度 的变化 ，其泡沫质 量和流速随井深连续减小 ，当井深超 过 一定 范围时，循环 流体 的液体体 积系数增大 ，流 型发 生突变， 由泡沫流转换 为气泡分 散流，气泡 间无干扰 ，不 存在高强度液膜 ，其悬浮 能力 、切力和 流速 值很低 ，无法实现高机械钻速 下的有效携岩。该井深值被定义 为泡沫 钻 井的“ 极 限井深” 。结合新疆 油田泡沫钻 井沉砂卡钻 的实例 ，从泡 沫的悬浮和携带岩屑 的机理研 究入 手，对现场 数据进行模拟和分析 ，充分论证 了泡沫存在携岩 的“ 极限井深” 的科学性，认为泡沫钻井超过井深 4 0 0 0 m 后需进行 其携岩能力评价，并采取相应 的有效措施 以 提 高泡 沫携岩 能力。 关键词 泡沫钻井 ； 携岩能力 ； 极 限井深 中图分类号 ：T E 2 4 2 ． 8 文献标识码 ：A 稳定泡沫是由气泡和液膜组成的特殊的气液两 相流体 ，其中气体为分散相 ，虽然液体量很小 ，但 是表面活性剂 的加入使液膜 的表 面张力 大幅度减 小 ，使气泡处于稳定 的液膜包裹之中。随泡沫质量 不同，其流变性和稳定性有所不同，从而导致泡沫 流体 的悬浮和携岩能力沿环空流道有所变化 _ 1 ] 。从 泡沫 的悬 浮 和携带 岩 屑 的机理研 究 人手 ，提 出了泡 沫钻井携岩“ 极 限井深” 的概念。结合新疆油 田泡沫 钻井沉砂卡钻 的实例， 对现场数据进行模拟和分析， 论证了泡沫存在携岩的“ 极限井深” 的科学性。 1 泡沫 流体 携 岩 能 力分 析 泡沫流体的悬浮和携岩能力是油气 田钻井作业 的重要性能。其悬浮性和携砂能力 主要受流变性 、 泡沫质量 和环空流速 的影 响 [ 1 ] 。1 9 7 1 年，Mi t c h e l l 给 出了不 同泡沫质量情况下泡沫 的结构状况和黏 度 、动切力 的关系( 见 图 1 ) ，且把泡沫流体按其质 量差异划 分为 4 个 区......