对空气钻井中钻具腐蚀因素的影响研究

空气-泡沫钻井,因其钻速快,防漏效果好,具有常规钻井液不可比拟的优越性。空气粉尘钻井在干硬地层机械钻速达到16.24m/h。雾化钻井在出水量较小时,钻速为13.16m/h,当地层出水较多,空气压力较高时,其钻速与泡沫钻井速度相当。但泡沫钻井腐蚀钻具轻微,而雾化钻井腐蚀钻具严重。因此,必须根据地层情况选择合适的钻井流体,既要提高机械钻速,又要保护钻具,提高综合经济效益。     

空气钻井在TABNAK气田的合理应用

空气泡沫钻井,因其钻速快,防漏效果好,具有常规钻井液不可比拟的优越性。空气粉尘钻井在干硬地层机械钻速达到16.24m/h。雾化钻井在出水量较小时,钻速为13.16m/h,当地层出水较多,空气压力较高时,其钻井速度为6.52m/h,与泡沫钻井速度(5.23~ 6.63m/h)相当。但泡沫钻井腐蚀钻具轻微,而雾化钻井腐蚀钻具严重。因此,必须根据地层情况选择合适的钻井液,既要提高机械钻速,又要保护钻具,提高综合经济效益。     

空气泡沫钻井技术在河坝101井的应用

川东北地区地层情况复杂，钻井机械钻速低，从而导致钻井周期长且极易发生钻具断裂等井下复杂事故，严重制约了该地区天然气勘探开发的进程，因此如何提高钻井速度成为该地区钻井工作的难点。在钻河坝101井的过程中，选择在适当井段采用纯空气、空气泡沫钻井技术进行试验研究，发现纯空气、空气泡沫钻井技术缩短了复杂井段的钻井作业周期，大大提高了机械钻速，降低了钻井作业综合成本，提高了经济效益。文章介绍了空气泡沫钻井技术在河坝101井的应用情况，得出相关认识，提出了有益的建议。     

空气钻井中钻具腐蚀与控制分析

在空气钻井中，井下流体多属气、液（含盐地层水、外加液体添加剂）、固（钻屑、砂子）多相混合流动的复杂状态，腐蚀性强。此外，还有地层砂子和钻屑对钻具的磨蚀和冲蚀。钻具腐蚀直接影响到钻井施工的进度和经济效益。对空气钻井中影响钻具腐蚀的主要因素和腐蚀机理进行了深入研究成果，结合现场实践和国内外有关研究成果，提出如下控制空气钻井操作中产生腐蚀的方法：通过开钻前分析，一旦证实潜在的腐蚀危险，应考虑结合机械和化学的方法来进行缓蚀；氮气产生装置在减少氧气浓度方面非常有效。建议在充气钻井过程中使用化学缓蚀剂。利用腐蚀试片和监测，同时结合专为高含氧环境设计的化学缓蚀剂组合，可减轻对钻具的腐蚀。     

普光气田气体钻井钻具失效原因分析及预防措施

气体钻井技术虽然大幅度提高了普光气田上部陆相地层钻井速度，但屡次出现钻具失效事故，不仅影响钻井速度，而且威胁井下安全。分析了钻具失效规律，并通过宏观分析判断钻杆为疲劳和腐蚀疲劳断裂，钻铤为疲劳断裂。从气体钻井自身因素、钻柱运动（包括公转和纵向共振）、钻具腐蚀、钻井方式、钻铤弯曲强度比不足等方面分析钻具失效原因，提出使用空气锤钻井技术、加强钻具探伤、优化钻具组合和钻井参数、缓解钻具腐蚀、加强钻柱振动监测等预防措施。指出应加强气体钻井钻具失效的微观机理、钻柱运动与动力学、岩屑对钻具的冲蚀磨损、钻具腐蚀、消除钻柱公转等方面的研究以预防钻具失效。     

普光气田气体钻井钻具失效原因分析及预防措施

气体钻井技术虽然大幅度提高了普光气田上部陆相地层钻井速度，但屡次出现钻具失效事故，不仅影响钻井速度，而且威胁井下安全。分析了钻具失效规律，并通过宏观分析判断钻杆为疲劳和腐蚀疲劳断裂，钻铤为疲劳断裂。从气体钻井自身因素、钻柱运动（包括公转和纵向共振）、钻具腐蚀、钻井方式、钻铤弯曲强度比不足等方面分析钻具失效原因，提出使用空气锤钻井技术、加强钻具探伤、优化钻具组合和钻井参数、缓解钻具腐蚀、加强钻柱振动监测等预防措施。指出应加强气体钻井钻具失效的微观机理、钻柱运动与动力学、岩屑对钻具的冲蚀磨损、钻具腐蚀、消除钻柱公转等方面的研究以预防钻具失效。     

呼伦贝尔地区钻具失效影响因素的灰关联分析及预防

大庆油田呼伦贝尔地区钻井过程中，钻具失效时有发生，严重影响了该地区勘探开发进度。为弄清该地区钻具失效的根本原因，运用灰关联分析的方法，对该地区钻井过程中可能引发钻具失效的影响因素进行分析。结果表明，井底温度高、钻具存放及钻井过程中的腐蚀和地层可钻性级值高且断层多，是该地区钴具失效的主要原因。根据灰关联分析的结果，从减轻导致钻具失效的主要影响因素入手，提出适合该地区预防钻具失效的措施。     

塔里木盆地中4井钻具损伤分析

中4井是塔里木盆地卡塔克隆起卡4区块的一口重点预探直井，完钻井深7220m。该井钻井过程中钻具失效严重，失效形式主要有钻具断裂、钻杆二台阶、钻具腐蚀等。从钻具的材质、井下施工条件、地层流体等方面分析了钻具失效的原因：热处理不当造成钻杆接头横向材料冲击功较低，导致加重钻杆接头纵向开裂；蹩跳钻加快了钻具疲劳裂纹的萌生与扩展，扭矩过大致使钻杆在井下产生二次上扣现象，井底与地面的温差大，使原合适的扭矩变大，还有螺纹扣底部没有应力减轻槽，导致钻铤和钻杆断裂；地层流体矿化度高，存在较高质量浓度的Cl^-、SO4^2-，地层中存在CO2、H2S等腐蚀性气体，导致钻具严重腐蚀。对塔里木盆地以后超深井钻井时的钻具使用提出了建议。     

伊朗TABNAK气田低压裂缝性地层泡沫钻井液技术

伊朗TABNAK气田地层岩性以灰岩和白云岩为主，石膏夹层较多；碳酸盐岩地层裂缝发育，连通性好，漏失严重；海平面以上是干层，无孔隙压力，海平面以下至井深2450m是盐水层。长城钻井公司采用了空气—泡沫钻井流体，即：空气粉尘、雾化空气、稳定泡沫钻井液和硬胶泡沫钻井液。通过实验，优选出发泡体积大、稳定时间长、抗盐抗钙能力强和耐温性能好的发泡剂和稳定泡沫液及硬胶泡沫液配方。现场应用表明，空气—泡沫钻井流体密度低；钻速快，平均机械钻速是常规钻井液的3—5倍；携砂性好，井眼清洁；能顺利穿过严重漏失地层。其中，空气粉尘用于干层钻进，速度快，无钻井液材料消耗，但必须有足够的空气排量；雾化空气适用于出水量较小的水层，但需要的空气排量更大，而且对钻井腐蚀太严重；泡沫钻井液适用于低压干层和水层，需要的空气排量较小，钻速快，抗盐钙和携砂能力强。     

泡沫缓蚀机理研究

模拟泡沫钻井腐蚀环境，对配制的防腐稳定泡沫的缓蚀性和发泡能力进行了评价，用电化学测量方法，研究其钝化行为，通过扫描电镜和X射线能谱分析等表面分析手段对腐蚀产物膜形貌与组成进行了分析。结果表明，泡沫具有一定的缓蚀能力；地层水腐蚀后的钢片表面有蚀坑，蚀坑中有类似于食盐状的晶粒出现，添加泡沫后腐蚀层表面颗粒均匀细小，结构更紧密，添加泡沫和缓蚀剂后钢片表面基本无明显腐蚀，但有水流冲刷和钻屑磨蚀的微小痕迹存在。结合实验现象和理论分析，首次总结提出泡沫钻井中泡沫的缓蚀机理，泡沫的缓蚀性主要在于：发泡剂在钢铁表面的吸附；稳泡增粘剂能与地层水中的多价金属离子络合；泡沫对氧的隔绝；泡沫能固定砂粒，减少冲蚀。在泡沫中添加缓蚀剂和除氧剂，泡沫缓蚀能力进一步得到提高。     

流沙层硬胶泡沫钻井技术

也门1区块上部地层250~750 m井段存在大段的流沙层,钻进过程中存在井壁失稳、漏失严重、机械钻速低等问题,单纯依靠常规钻井加堵漏、清水盲钻、空气钻井或稳定泡沫钻井等方式得不到有效解决。因此,提出采用硬胶泡沫钻井方法解决该问题。通过硬胶泡沫钻井流体发泡剂室内优选试验,考虑泡沫质量、发泡剂抗污染性能、硬胶泡沫半衰期及经济效益,选择FMA-100为硬胶泡沫钻井流体的发泡剂,确定其最佳加量为0.3%~0.6%,并初步优选出钻井流体配方。根据硬胶泡沫钻井施工参数设计要求,以低返速降低井壁冲刷防塌、合适当量循环密度防塌防漏为目标,通过理论计算及分析,优选了施工参数、钻井配套设备,形成了适用于也门1区块流沙层的硬胶泡沫钻井方案。该方案在该区块Abyed-2井进行了应用,不但成功解决了大尺寸疏松流沙层井漏与井塌并存的钻井难题,还提高了流沙层的机械钻速,相比同条件邻井平均机械钻速提高3.2倍。该井的应用成功,也为流沙层安全快速钻进积累了经验。      

气体钻井钻柱失效因素分析与对策研究

文章通过对2005～2021年期间川庆气体钻井所发生的76次断钻具故障的统计分析,认为气体钻井中钻具失效的主要原因在于钻具疲劳、钻具振动、化学腐蚀以及高速冲蚀破坏等几个方面。其中,采用空气锤钻进时,在冲击力作用下钻具的瞬时中和点上移,疲劳点不一定集中于近钻头的?228.6 mm钻铤;高频段的钻具振动对钻具产生的破坏影响较小,而低频段的钻具振动会引发低阶钻柱共振,进而引起钻具振动失效;在地层产水条件下实施气体钻井时,钻具易发生溶解氧腐蚀和二氧化碳弱酸性腐蚀,造成钻具的点蚀破坏;井底岩屑伴随高速气体呈间歇性的高速撞击钻柱形成冲蚀破坏,是造成钻具磨损失效的主因。基于上述原因分析,从优化钻具组合、完善雾化基液缓蚀工艺和气体注入参数等方面提出了具体的对策,为减少后期气体钻井过程中钻具失效机率做参考。     

微泡沫钻井粗泡沫堵漏工艺在TBK气田的应用

TBK气田海拔1125m,表层主要是无压裂缝性碳酸盐岩地层,井眼直径914.4mm。钻井过程中的主要困难是严重漏失和大井眼清洁。用膨润土钻井液、正电胶钻井液和清水钻进时,有进无出,而盲钻常常砂卡钻具。微泡沫钻井液既可降低井筒液柱压力,又可在近井壁形成一个类似于"液体套管"的滞留层,因而在钻井过程中具有非常好的防漏作用。粗泡沫堵漏工艺,是在钻穿漏层后,将适量微泡沫钻井液配成密度略高、可循环、但不太稳定的泡沫钻井液,缩短泡沫稳定时间,故意让泡沫液进入裂缝。在低流速或静止状态下,微泡沫就会变成"蜂窝"状的结构强度很大的泡沫凝胶,对漏失通道产生"气锁"和凝胶封堵,防止固井水泥浆漏失。现场应用表明,微泡沫钻井液密度低,黏切高,可循环,成本低,不需增加任何设备,具有非常好的防漏作用和岩屑携带能力;粗泡沫堵漏工艺操作简单,施工方便,堵漏效果好,注水泥固井一次成功。     

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��The article presents the corrosive meduim and its limiting concentration,type of corrosion and tubular failure time during drilling a well It shows using actual examples that H₂S corrosion is the most harmful meduim and corrosion fatigue is the main reason of shortening the life of drilling tools.Various corrosion prevention measures and their results are also presented and emphasis is put on reasonable selectiou of tubular goods and inhibitors.     

空气泡沫驱注入系统腐蚀影响因素的灰色关联分析

空气泡沫驱油技术施工中一般存在严重的油管腐蚀问题,需要采取有效的控制措施以延长管道使用寿命,以确保油田安全低成本的生产,因此对空气泡沫驱注入系统的腐蚀影响因素进行了深入分析。采用室内挂片失重法研究了注入套管腐蚀因素对腐蚀速率的影响规律,并在此基础上运用灰关联法计算了各腐蚀因素对腐蚀速率的灰关联度,并进行了影响程度大小排序。结果表明,套管的腐蚀速率随着空气/泡沫液交替注入频率、泡沫液流速、空气参数（氧含量、湿度、温度、压力）的升高而变大,灰关联度大小排序为空气/泡沫液交替频率 > 空气氧浓度 > 温度 > 压力 > 湿度 > 泡沫液流速。研究结果为进一步了解空气泡沫驱腐蚀机理以及制定相关抗腐蚀对策提供了技术参考。     

高含硫气田钻具腐蚀研究进展

介绍了高含硫气田钻井过程中H2S对钻井的危害特点及应力腐蚀机理,探讨了钻具硫化氢腐蚀的影响因素,提出预防钻柱失效的四条措施即正确选材,改善工作环境,降低服役载荷或应力以及加强管理。指出含硫气田钻具腐蚀与防护研究的热点及发展发向是:开展高温高压、H2S CO2 Cl-共存、以及高矿化度地层水等恶劣环境腐蚀研究;加强对H2S CO2共存环境中的腐蚀基础理论研究;开发经济性抗硫钻杆及制定相关标准,为我国高含硫气的开发提供指导的借鉴。