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钻屑回注存在哪些风险?

发布日期:2015-07-27浏览次数:文章来源:www.kosungukong.com作者:科迅机械

  在任何钻井工程中,作业者都必须在尽量减小环境影响、保持井眼稳定和尽量提高钻井效率之间做出权衡。自2001年以来,非水基钻井液(油基和合成基)的使用以每年平均2% 的速度增长,这一趋势很可能还会继续。由于非水基钻井液(以下称为油基钻井液)具有抑制特性和润滑作用的特点,所以可以更容易地钻进某些地层。

  钻井作业中使用油基钻井液时,钻屑在被钻井液带出井眼的过程中会被一层油包裹。即使是使用水基泥浆钻井,源自富油页岩和砂岩的钻屑也需要被输送到地面进行适当处理。在很多地区,环保法规日趋严格,再加上钻屑清除费用的上升,排除了将亲油或含油钻屑及相关钻井废物排入大海的可能性。

  最初的研究表明,钻屑回注(CRI)对环境的影响最小,而且也是一种非常经济的钻屑和亲油废物处理解决办法。

  所有勘探与生产作业都存在风险,CRI 也不例外。在大多数情况下,注入过程不会发生大的意外。然而,尤其是在该技术应用的早期,曾经发生过沿套管或环空通向注入地层的通道被阻塞从而导致CRI 作业停止的情况。在个别情况下,注入的浆液甚至通过天然裂缝、水力压裂裂缝或者井内固井质量差的部分运移至海底。这种情况导致注入的浆液排放到海底。

  这类事故不仅会造成成本很高的环境问题,而且也会带来严重的经济风险,如作业中断、注入井的补救,甚至会需要钻一口新的注入井。CRI 作业受到许多因素的影响,如地面的机械故障或者处理系统的能力不足,导致钻井作业的延误,造成巨大的经济损失。为了将这些风险降到最低,工程师采用诸如M-I SWACO 公司开发的先进气动收集、运输和储存系统,用来消除钻井和CRI 作业之间的相互影响。

  在CRI设备故障期间或者当钻屑形成速度快于处理速度时,这些气动系统可以快速将固相清除设备排出的废物和含油钻屑运送到储存罐,以便随后处理。气动系统可将钻屑运送到100 米(328 英尺)之外的位置,可以在钻井平台的甲板之间垂直运送,因此储存罐可以与钻井工具相隔一段距离。这就避免了在钻井平台上放置更多设备而造成拥挤的问题。

  井下出现的风险则不太容易发现,而且通常更为复杂。油管、环空或者炮孔的堵塞均可能威胁到CRI作业的顺利进行。在注入阶段之间的停滞期,悬浮的固相颗粒自然会沉淀。沉淀速度是时间、粒径和流体低剪切速率粘度的函数。一般直径大于300 微米的较大颗粒在地面被筛出,以降低沉淀趋势。

  然而,在CRI作业中,井斜及井下高温导致的携带液粘度降低等因素常常使沉淀问题复杂化。在这些情况下,颗粒沉积在井眼低端,逐渐形成钻屑床并最终因失稳而滑向井底(上图)。当注入开始时,钻屑床中的固相颗粒受到挤压而形成固体塞,妨碍了后面的注入作业。清除堵塞、在较浅深度上对油管重新射孔或者改用另一口注入井等都会产生高昂的费用,从而对钻井作业效率产生不利影响。

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