一种钻井液微细钻屑颗粒清除方法及其钻井液固相控制的随钻处理应用方法技术

技术编号:20129151 阅读:133 留言:0更新日期:2019-01-16 14:37
本发明专利技术涉及一种钻井液微细钻屑颗粒清除方法及其钻井液固相控制的随钻处理应用方法,调节钻井液pH值为5‑8,并加热钻井液,对加热后的钻井液进行超声波辐射,然后固液分离,即完成钻井液微细钻屑颗粒的清除。本发明专利技术提供的钻井液微细钻屑颗粒的清除方法,通过调整钻井液pH值和温度,结合超声波辐射协同处理,有助于有效降低钻井液中固相含量,提高固控设备的使用效果,尤其是有利于除去1μm以下的微细固相颗粒,并且使经过超声波循环处理钻井液技术处理后的钻井液达到可循环标准,特别适用于石油与天然气勘探开发过程中的钻井作业中。

A method for removing fine cuttings from drilling fluids and its application in drilling while drilling with solid control of drilling fluids

The invention relates to a method for removing fine drilling cuttings particles of drilling fluid and a method for drilling while drilling application of solid phase control of drilling fluid. The pH value of drilling fluid is adjusted to 5 8, and the drilling fluid is heated, the heated drilling fluid is irradiated by ultrasonic wave, and then the solid-liquid separation is completed, that is, the removal of fine drilling cuttings particles of drilling fluid is completed. By adjusting the pH value and temperature of drilling fluid and cooperating with ultrasonic radiation, the cleaning method of drilling fluid fine drilling cuttings particles provided by the invention can effectively reduce the solid content in drilling fluid and improve the use effect of solid control equipment, especially for removing fine solid particles less than 1 micron, and make drilling fluid treated by ultrasonic circulation processing technology. The fluid meets the recyclable standard and is especially suitable for drilling operations in the exploration and development of oil and natural gas.

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液微细钻屑颗粒清除方法及其钻井液固相控制的随钻处理应用方法
本专利技术涉及石油与天然气钻井工程领域,具体地,涉及一种钻井液循环处理和固相控制方法。
技术介绍
在石油与天然气勘探开发过程中,用来清洗井底并把岩屑携带到地面、维持钻井操作正常进行的流体称为钻井液。钻井液中的固相颗粒含量对钻井液的密度、粘度和切力有着显著的影响,这些性能对钻井液的水力参数、钻井速度、钻井成本和井下情况有着直接的联系。人们通过大量的实验研究,总结出钻井液固相对钻速影响的规律如下:钻速随固相含量升高而下降,固相含量每降低1%,钻速至少可提高10%。小于1μm微细固相颗粒对钻速影响尤其显著,实验得出,小于1μm微细固相颗粒对钻速的影响为大于1μm微细固相颗粒的13倍。钻井液中较高的固相含量可能导致的严重后果有:形成厚的滤饼,引起压差卡钻;形成滤饼的渗透率高,滤失量大;造成储层损害和井眼不稳定;造成钻头及钻柱的严重磨损;钻井机械钻速降低等。因此,研究一种低成本、低污染、高循环利用度的钻井液循环处理方法对石油工业的发展至关重要。现场常用的固相控制方法主要有四种方法:(1)大池子沉淀;(2)清水稀释;(3)替换部分钻井液;(4)利用机械设备清除固相。前三种处理方法的缺点在于容易造成浪费,改变了原有钻井液的性能,安全性较差,所以一般不采用。机械设备清除固相是现在常用的固相控制方法,但成本较高,对微细固相颗粒清除效果不佳,通常需要配合聚合物絮凝剂使用。中国专利文件CN201857911U公开了一种钻井液除砂、除泥一体化清洁器,该清洁器能够将经过振动筛处理后的钻井液进行再次固、液分离,把钻井液中振动筛无法去除的固相从钻井液中分离出来,为下一步的离心机净化提供合适的钻井液。但是该方法仅对振动筛无法去除的固相进行了分离,处理后的钻井液仍需离心机净化,没有能够对钻井液中的微纳米颗粒进行清除。中国专利文件CN103626344A公开了一种水基钻井液固-液分离设备及方法,它是在经过预处理的水基钻井液废弃物中加入絮凝剂等,通过离心机使水和固相离心分离出来,实现固液分离。分离出的废水经过二级絮凝、过滤处理达标后可以实现井场回用或者排放,分离出的废渣通过固化处理,达标堆放。该方法分别对钻井液固液相进行了处理,处理后钻井液达到了排放标准,但是该方法没有实现对废弃钻井液的回收再利用。中国专利文件CN1944280A公开了一种钻井废弃泥浆无害化处理方法,其具体步骤是向泥浆池中搅拌加入盐酸或硫酸或草酸中至少一种工业酸中和废弃泥浆中的氢氧化钠和碳酸钠,然后在搅拌中加入漂白粉或双氧水或次氯酸钠中至少一种氧化剂除去或降低废弃泥浆中的有机物含量;最后边搅拌边加入多聚硅酸钠或硫酸铝或明矾或石膏粉或氧化镁中至少一种吸附剂吸附废弃泥浆中的水分,破坏废弃泥浆的乳液平衡。该方法采用化学处理的方法在一定程度上解决了废弃泥浆处理费用高、环境污染的问题,但是无法有效清除微细固相颗粒,固相含量控制不彻底。以上几种对钻井液的处理方法都存在着一定的局限性,如无法有效清除微细固相颗粒,固相含量控制不彻底,存在环境隐患等,其推广和应用受到了限制。另外,对存在循环利用价值的钻井液没有充分利用,无法满足低成本、高循环利用度的钻井液处理要求。
技术实现思路
针对现有的钻井液处理技术存在的问题,本专利技术提供了一种新型钻井液循环处理方法,以及针对钻井液中固相含量高的问题,提供了一种可以有效去除钻井液中微细固相颗粒、降低钻井液中固相含量的处理方法,不仅提高了固控设备的使用效果,更有利于除去对钻速影响最大的1μm以下的微细固相颗粒,使钻井液各项参数达到再利用标准。本专利技术的技术方案如下:一种钻井液微细钻屑颗粒的清除方法,包括步骤如下:调节钻井液pH值为5-8,并加热钻井液,对加热后的钻井液进行超声波辐射,然后固液分离,即完成钻井液微细钻屑颗粒的清除。根据本专利技术,优选的,调节钻井液pH值为6-8,更优选pH值为7。调节钻井液的pH值可采用工业酸或碱进行调节;优选采用盐酸、硫酸或氢氧化钠。根据本专利技术,优选的,加热钻井液的温度至40~90℃,进一步优选70-90℃。根据本专利技术,优选的,所述超声波辐射时间为0.5~3h;优选的超声波辐射频率为15kHz~70kHz。优选的,超声波辐射的方式为采用超声波振动子进行辐射,每个超声波振动子的功率为50W~3000W。本专利技术钻井液微细钻屑颗粒的清除方法主要包括调节钻井液pH性能、对钻井液进行加热、超声波辐射。超声波辐射完成后分离钻井液组分、调节钻井液各项指标至可配浆回用。该方法的核心改进点在于,对现有的钻井液循环处理流程进行了改进,在不更换现有钻井液固控设备的基础上,提高了固控设备的使用效果,同时在不添加絮凝剂的情况下,有效去除了对钻速影响最大的1μm以下的微细固相颗粒。根据本专利技术,该方法通过调节钻井液性能,使超声波辐射起到分离钻井液中微纳米固体颗粒的作用,从而能够降低钻井液中固相含量,然后才能回收钻井液中的有用部分,重新配置后达到原钻井液的循环利用标准。特别的,本专利技术的上述调节钻井液性能步骤与超声波辐射步骤配合使用时,能够有效地提高钻井液中固相分离效果。根据本专利技术,一种优选的实施方法,通过以下步骤实现:(1)向钻井液加入盐酸或硫酸等工业酸中和钻井液中的碱性物质,调整钻井液pH值为7;(2)准备加热棒,并将加热棒均匀放入钻井液中,加热调整为中性的钻井液至超声波作用流体温度;(3)准备超声波振动子,并将超声波振动子没入步骤(2)处理后的钻井液,对其进行超声波辐射,经过超声波辐射,破坏了钻井液胶体的稳定性,钻井液胶体粒子转化为微细钻屑颗粒,然后通过后续步骤完成固液分离。根据本专利技术,优选的,步骤(2)中所述超声波作用流体温度为40~90℃;所述超声波作用时间为0.5~3h;所述超声波作用频率为15kHz~70kHz;单个超声波振动子的功率为50W~3000W。从提高钻井液固相控制水平和回收再利用率方面考虑,优选情况下,所述超声波作用流体温度为70-90℃;所述超声波作用时间为1h;所述超声波作用频率为70kHz;所述超声波作用功率为3000W。根据本专利技术,另一种优选的实施方法,通过以下步骤实现:(1)向钻井液加入盐酸或硫酸等工业酸中和钻井液中的碱性物质,调整钻井液pH值为7;(2)准备加热棒,并将加热棒均匀放入钻井液中,加热调整为中性的钻井液至超声波作用流体温度90℃;(3)准备超声波振动子,并将超声波振动子没入步骤(2)处理后的钻井液,对其进行超声波辐射,超声波作用频率为70kHz。通过超声波辐射,破坏了钻井液胶体的稳定性,将胶体粒子转化为了微细钻屑颗粒。传统的钻井液去除颗粒的方法常采用化学脱稳破胶法,加入有机聚合物絮凝剂实现,常见的有机聚合物絮凝剂有:PAM、PHP、VAMA等,传统的钻井液化学脱稳破胶法的作用机理是:有机聚合物絮凝剂通过分子链上的吸附基团与粘土表面的氧原子或氢氧原子之间形成氢键而发生吸附,由于絮凝剂的分子链较长,分子链上有多个吸附基团,所以一条长链上可以同时吸附多个粘土颗粒,随后形成团块,在重力作用下下沉,从钻井液中分离出去。这种处理方式会对钻井液固相控制带来一些问题。例如,在钻速较快时,难以维持钻井液的低固相,无用固相不能及时清除,加入絮凝剂后改变了钻井本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种钻井液微细钻屑颗粒的清除方法,包括步骤如下:调节钻井液pH值为5‑8,并加热钻井液,对加热后的钻井液进行超声波辐射,然后固液分离,即完成钻井液微细钻屑颗粒的清除。

【技术特征摘要】
1.一种钻井液微细钻屑颗粒的清除方法,包括步骤如下:调节钻井液pH值为5-8,并加热钻井液,对加热后的钻井液进行超声波辐射,然后固液分离,即完成钻井液微细钻屑颗粒的清除。2.根据权利要求1所述的钻井液微细钻屑颗粒的清除方法,其特征在于,调节钻井液pH值为6-8。3.根据权利要求1所述的钻井液微细钻屑颗粒的清除方法,其特征在于,加热钻井液的温度至40~90℃。4.根据权利要求3所述的钻井液微细钻屑颗粒的清除方法,其特征在于,加热钻井液的温度至70-90℃。5.根据权利要求1所述的钻井液微细钻屑颗粒的清除方法,其特征在于,所述超声波辐射时间为0.5~3h。6.根据权利要求1所述的钻井液微细钻屑颗粒的清除方法,其特征在于,超声波辐射频率为15kHz~70kHz。7.根据权利要求1所述的钻井液微细钻屑颗粒的清除方法,其特征在于,超声波辐射的方式为采用超声波振动子进行辐射,每个超声波振动子的功率为50W~3000W。8.根据权利要求1所述的钻井液微细钻屑颗粒的清...

【专利技术属性】
技术研发人员:王成文魏晓彤陈二丁陈由甲
申请(专利权)人:中国石油大学华东
类型:发明
国别省市:山东,37

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