掘削流体の種類

May 28, 2024

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水ベースの掘削流体は実用化において常に主要な位置を占めているため、システムの構成に応じていくつかのタイプに分けられます。以下は、外国の掘削流体分類基準に基づいて中国で認められているさまざまな掘削流体の種類です。

(1)分散型掘削液

掘削流体

分散型掘削液とは、淡水、ベントナイト、粘土や掘削切削物を分散させる各種処理剤(分散剤と呼ばれる)を配合した水性掘削液を指します。これは、長い使用歴があり、調製方法が簡単で、調製コストが低い、一般的に使用されている掘削液の一種です。主な特徴は次のとおりです。

1. より多くの固相を収容でき、高密度の掘削流体の調製に適しています。

2. 井戸壁に密度の高い泥ケーキが形成されやすいため、フィルター損失は一般的に低くなります。

3. スルホン化タンニン、スルホン化亜炭、スルホン化フェノール樹脂を主な処理剤とするトリスルホン酸掘削液などの特定の分散型掘削液は、耐熱性が強く、深井戸や超深井戸での使用に適しています。しかし、他の掘削液タイプと比較していくつかの欠点もあります。阻害および汚染防止能力が低いことに加えて、システム内の高固形分は、掘削速度の向上と油層とガス層の保護に悪影響を及ぼします。

(2)カルシウム処理掘削液

カルシウム処理掘削流体の組成特性は、系内に一定濃度(質量濃度)のCa2+と分散剤の両方が含まれていることです。Ca2+は、強い水和効果を持つナトリウムベントナイトとイオン交換し、ナトリウムベントナイトの一部をカルシウムベントナイトに変換して、水和の程度を弱めます。分散剤の機能は、Ca2+が系内の粘土粒子の過剰な凝集を引き起こすのを防ぎ、適度な凝集状態に保ち、掘削流体の良好で安定した性能を確保することです。このタイプの掘削流体の特徴は、塩分やカルシウムによる汚染に強いこと、掘削対象の地層中の粘土の水和と分散を抑制すること、そのためシェールの崩壊や坑井径の拡大をある程度抑制できることです。同時に、油層やガス層へのダメージを軽減することができます。

(3)塩水掘削液

塩水掘削液は塩水(または海水)で調合されます。このタイプは、1%(Cl - 質量濃度 6000 mg/l)から飽和(Cl - 質量濃度 189000 mg/l)までの全塩分濃度範囲にわたります。塩水掘削液は、粘土の水和に対する強力な抑制効果を持つ掘削液の一種でもあります。

(4)飽和塩水掘削液

掘削流体中の塩化ナトリウム含有量が飽和に達したときの塩水掘削流体システムを指します。飽和塩水で作ることも、最初に掘削流体にしてから飽和するまで塩を加えることもできます。飽和塩水掘削流体は、主に他の水ベースの掘削流体では扱いが難しい大きな岩塩層と複雑な塩石膏層の掘削に使用されます。また、仕上げ流体や作業流体としても使用できます。

(5)ポリマー掘削液

ポリマー掘削液は、凝集およびコーティング機能を備えた特定の高分子量ポリマーを主な処理剤として使用した水性掘削液です。これらのポリマーの存在により、システムに含まれるさまざまな固体粒子を粗い粒子サイズの範囲内に保つことができます。同時に、掘削された切削片は時間の経過とともにコーティングによって保護され、簡単に微粒子に分散されません。主な利点は次のとおりです。

1.掘削流体の密度と固形分が低いため、掘削速度を大幅に上げることができ、油層やガス層へのダメージも小さくなります。

2. 強力なせん断減粘性。一定のポンプ容量下では、環状流体の粘度とせん断力が高く、切削片を運ぶ能力が強くなります。一方、ドリルビットのノズルでのせん断速度が高い場合、流体の流動抵抗が小さくなり、掘削速度の向上に役立ちます。

3. ポリマー処理剤はコーティング効果と分散抑制効果が強く、坑井壁の安定性維持に役立つため、1970年代から国内外で広く使用され、その加工技術は継続的に改良・開発されてきました。

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