鉆井液侵入
關(guān)注創(chuàng)建者：ABAQUS油氣有限元 創(chuàng)建時間：2019-11-07
鉆井液侵入的視頻教程
基于ABAQUS進(jìn)行井壁穩(wěn)數(shù)值模擬的操作教程（2）：材料屬性定義及分析步設(shè)置
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基于ABAQUS進(jìn)行井壁穩(wěn)數(shù)值模擬的操作教程（3）：載荷、邊界條件和初始條件的設(shè)置
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鉆井液侵入的實(shí)例教程
模型建立及求解
本案例涉及到的物理場數(shù)學(xué)方程包括：巖體變形控制方程、鉆井液滲流方程、水分?jǐn)U散方程、溫度場方程以及彈塑性屈服準(zhǔn)則方程。以上各方程之間相互耦合，探討滲流壓力、溫度應(yīng)力、水分濃度對井壁穩(wěn)定性影響。井壁的穩(wěn)定性與傾角、地應(yīng)力及鉆井液的壓力具有關(guān)系，巖層的彈性模量、泊松比與內(nèi)摩擦角與內(nèi)聚力均與含水率有關(guān)。
物理場方程
鉆井液壓力分布
徑向應(yīng)力
塑性區(qū)域
斜井鉆井液壓力
②油連續(xù)相鉆井液
油連續(xù)相鉆井液（習(xí)慣稱為油基鉆井液）是一種以油（主要是柴油或原油）為分散介質(zhì)，以加重劑、各種化學(xué)處理劑及水等為分散相的溶膠懸浮混合體系。其主要組成是原油、柴油、加重劑、化學(xué)處理劑和水等。它基本經(jīng)歷了原油鉆井液（1930年初）、油基鉆井液、油包水（反相乳化）鉆井液（1960年至今）等三個階段。
原油鉆井液。主要成分是原油。
油基鉆井液。以柴油（或原油）為連續(xù)相，以氧化瀝青為分散相，再配以加重劑和各種化學(xué)處理劑配制而成。
油包水（反相乳化）鉆井液。一柴油（或原油）為連續(xù)相，以水為分散相呈小水滴分散在水中（水可占60%的體積），以有機(jī)膨潤土（親油鵬潤土）和氧化瀝青等穩(wěn)定劑，再配以加重劑和各種化學(xué)處理劑等配制而成。1978年以來開始在我國鉆井現(xiàn)場使用。
③氣體型鉆井流體
氣體鉆井液是以空氣或天然氣作為鉆井循環(huán)流體的鉆井液。泡沫鉆井液是以泡沫作為鉆井循環(huán)流體的鉆井液。主要組成是液體、氣體及泡沫穩(wěn)定劑等。20世紀(jì)80年代我國標(biāo)準(zhǔn)化委員會鉆井液體系分委會把鉆井液分為：不分散地固相聚合物鉆井液、淡水鉆井液、鹽水鉆井液、飽和鹽水鉆井液、鈣處理鉆井液、鉀基鉆井液、油基鉆井液、氣體鉆井液等八大體系。
API(美國石油學(xué)會)及LADC(國際鉆井承包商協(xié)會)認(rèn)可的鉆井液體系如下：不分散鉆井液體系、分散性鉆井液體系、鈣處理鉆井液體系、聚合物鉆井液體系、低固相鉆井液體系、飽和鹽水鉆井液體系、修井完井鉆井液體系、油基鉆井液體系和空氣、霧、泡沫和氣體體系。
鉆井液的選用標(biāo)準(zhǔn)
鉆井液是鉆井的“血液”，在鉆井作業(yè)中起著非常重要的作用。因此對鉆井液要求很高，主要有四個方面：
①鉆井循環(huán)的要求
鉆井循環(huán)對鉆井液的要求是泵壓低（粘度低），攜砂能力強(qiáng)（動切力高），啟動泵壓低（靜切力低），潤滑性能好，摩擦力低，磨損小（固體顆粒少）。
展開 水溶液為氫硫酸，酸性較弱，比碳酸弱，但比硼酸強(qiáng)。能溶于水，易溶于醇類、石油溶劑和原油。有一個值得注意的點(diǎn)就是硫化氫為易燃危化品，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。
硫化氫氣體是石油鉆井過程中經(jīng)常遇到的三種腐蝕性氣體之一，具有很高的毒性。在地層中它可以以富集的形式存在，可以混合在少量的地層流體中，常見的方法是與石油和天然氣混合，在石油和天然氣開采過程中到達(dá)地面。在鉆井過程中，可能會影響或破壞鉆井液及其性能，因此國內(nèi)外石油工業(yè)都非常重視，并采取了各種治理措施。
限于硫化氫(H2s)的危險，國家職業(yè)安全接觸限值規(guī)定，15mg/m3限時加權(quán)平均值是日工作8h的暴露安全極限;22mg/m3為短期暴露限值;30mg/m3是最大暴露限值。
硫化氫對人體的危害
硫化氫的毒性較一氧化碳大5~6倍，幾乎與氰同樣劇毒。硫化氫質(zhì)量濃度不同，對人的危害也不同，輕則對人體造成刺激，重則會致使人在幾分鐘內(nèi)死亡。
硫化氫對設(shè)備材料的危害
硫化氫能加速非金屬材料的老化。在地面設(shè)備、井口裝置、井下工具中，有橡膠、浸油石墨、石棉等非金屬材料制作的密封件。它們在硫化氫環(huán)境中使用一定時間后，橡膠會產(chǎn)生鼓泡脹大，失去彈性;浸油石墨及石棉繩上的油被溶解而導(dǎo)致密封件的失效。
硫化氫對金屬材料的腐蝕。硫化氫溶于水形成弱酸，對金屬的腐蝕形式有電化學(xué)失重腐蝕、氫脆和硫化物應(yīng)力腐蝕開裂,以后兩者為主，一般統(tǒng)稱為氫脆破壞。氫脆破壞往往造成井下管柱的突然斷落、地面管匯和儀表的爆破、井口裝置的破壞，甚至發(fā)生嚴(yán)重的井噴失控或著火事故。
硫化氫對鉆井液的污染：
硫化氫主要是對水基鉆井液有較大的污染。它會使鉆井液性能發(fā)生很大變化，如密度下降，pH值下降，粘度上升，以至形成流不動的凍膠；顏色變?yōu)橥呋疑⒛蚰G色。從而使鉆井液的流變性能變差，形成固定的凝膠。
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鉆井液侵入的最新內(nèi)容
硫化氫是一種無色的易燃?xì)怏w，它的毒性很大，并具有特有的臭雞蛋味。所以硫化氫也稱“臭雞蛋”氣體，標(biāo)準(zhǔn)狀況下是一種易燃的酸性氣體，無色，濃度極低時便有硫磺味，有劇毒。水溶液為氫硫酸，酸性較弱，比碳酸弱，但比硼酸強(qiáng)。能溶于水，易溶于醇類、石油溶劑和原油。有一個值得注意的點(diǎn)就是硫化氫為易燃危化品，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。
硫化氫氣體是石油鉆井過程中經(jīng)常遇到的三種腐蝕性氣體之一
鉆井液概述
鉆井液是鉆探過程中，孔內(nèi)使用的循環(huán)沖洗介質(zhì)。鉆井液是鉆井的血液，又稱鉆孔沖洗液。鉆井液按組成成分可分為清水、泥漿、無粘土相沖洗液、乳狀液、泡沫和壓縮空氣等。清水是使用最早的鉆井液，無需處理，使用方便，適用于完整巖層和水源充足的地區(qū)。泥漿是廣泛使用的鉆井液，主要適用于松散、裂隙發(fā)育、易坍塌掉塊、遇水膨脹剝落等孔壁不穩(wěn)定巖層。
旋轉(zhuǎn)鉆井初期，鉆井液的主要作用是把巖屑從井底攜帶至地面
模型建立及求解
本案例涉及到的物理場數(shù)學(xué)方程包括：巖體變形控制方程、鉆井液滲流方程、水分?jǐn)U散方程、溫度場方程以及彈塑性屈服準(zhǔn)則方程。以上各方程之間相互耦合，探討滲流壓力、溫度應(yīng)力、水分濃度對井壁穩(wěn)定性影響。井壁的穩(wěn)定性與傾角、地應(yīng)力及鉆井液的壓力具有關(guān)系，巖層的彈性模量、泊松比與內(nèi)摩擦角與內(nèi)聚力均與含水率有關(guān)。
物理場方程
鉆井液壓力分布
徑向應(yīng)力
