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發(fā)展空氣、 空氣泡沫鉆井工藝技術(shù)，有利于推動(dòng)國(guó)內(nèi)勘探開(kāi)發(fā)的進(jìn)程。目前，國(guó)內(nèi)在 36″ 、26″ 、17 1 / 2 ″大井眼鉆井中采用常規(guī)鉆井工藝， 平均機(jī)械鉆較低，采用空氣或空氣泡沫鉆井技術(shù)則可顯著提高機(jī)械鉆速，實(shí)現(xiàn)快速鉆井。遼河油田研究人員通過(guò)對(duì)空氣泡沫鉆井過(guò)程中泡沫消泡機(jī)理的研究，分析造成泡沫不穩(wěn)定現(xiàn)象的內(nèi)因和外因，利用較為先進(jìn)的泡沫回收工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)泡沫的二次回收利用，實(shí)現(xiàn)油田鉆井的降本增效。
 
泡沫鉆井穩(wěn)泡時(shí)間需恰到好處
 
泡沫穩(wěn)定性是泡沫存在時(shí)間的長(zhǎng)短，是泡沫流體的主要性能之一。引起泡沫鉆井液不穩(wěn)定的內(nèi)因是氣體透過(guò)液膜的擴(kuò)散作用及液膜的排液作用，兩者均與液膜與 Plateau 邊界（三個(gè)泡沫的液膜交界處）間的相互作用及液膜性質(zhì)有直接關(guān)系。泡沫鉆井液不穩(wěn)定的外因是泡沫鉆井液遇到油氣、電解質(zhì)、防泡劑、消泡劑等外加材料的侵入。當(dāng)外界溫度壓力變化時(shí)，泡沫鉆井液穩(wěn)定性也會(huì)發(fā)生變化。
 
影響泡沫半衰期的主要因素是發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑的種類(lèi)與添加量以及所鉆遇的地層特性。所鉆遇的地層對(duì)泡沫穩(wěn)定性的影響很大，包括地層巖性（如巖鹽和石膏）和地層流體（包括地層水礦化度和出水量大?。?。泡沫液在地面配制完成后第一次入井時(shí)，性能良好。如鉆遇淡水層后想重復(fù)使用時(shí)，等泡沫破裂后，回收液體稍做調(diào)整就可重復(fù)使用。在鉆遇出水量較大、礦化度較高的鹽水層時(shí)，須對(duì)回收液補(bǔ)加較多的泡沫材料，保證其發(fā)泡能力及穩(wěn)泡性能以滿足作業(yè)需要。
 
遼河盆地大民屯凹陷靜安堡西側(cè)低潛山帶地層水化學(xué)性質(zhì)特征分析表明，潛山頂部地層水是以 NaHCO 3 水型為主，局部出現(xiàn) CaC 12 水型。潛山巖性由碎屑巖、碳酸鹽巖構(gòu)成。淡水層對(duì)泡沫性能影響較小，配方略加調(diào)整即可。當(dāng)遇到鹽水層后，礦化度越來(lái)越高，對(duì)泡沫液的影響較大，必須根據(jù)回收液的不同鹽水濃度調(diào)整配方。雖然高凝油對(duì)發(fā)泡量和半衰有影響 , 但仍可滿足泡沫鉆井的施工要求。
 
正常情況下，當(dāng)泡沫鉆井井眼容積大小一定時(shí)，泡沫的分散度越高，泡沫體積越大，泡沫液的注入量越小，泡沫材料消耗量越少，鉆屑在井眼內(nèi)滯留的時(shí)間越短，井眼清潔效果越好，所需空氣的注入壓力越低，空氣設(shè)備的壽命便越長(zhǎng)，但不意味著泡沫鉆井穩(wěn)泡時(shí)間越長(zhǎng)越好。由于泡沫在空氣鉆井中的作用僅是把鉆頭產(chǎn)生的鉆屑和流入井眼的地層水從井底攜帶至地面。因此穩(wěn)泡時(shí)間只要稍大于或等于上返時(shí)間就足夠。在回收使用的情況下，穩(wěn)泡時(shí)間太長(zhǎng)反而會(huì)產(chǎn)生不利影響，返回的泡沫如果長(zhǎng)時(shí)間不破裂，漂浮在水面之上，回收的多數(shù)是廢水，其中穩(wěn)泡劑和發(fā)泡劑含量很少，在重復(fù)使用時(shí)，則須要續(xù)加較多的穩(wěn)泡劑和發(fā)泡劑，造成材料與成本的浪費(fèi)，若泡沫在廢水池 30min 內(nèi)能破，則有利于回收使用。
 
應(yīng)用泡沫回收技術(shù)需因地制宜
 
泡沫回收工藝是在不加任何化學(xué)消泡劑的條件下，采用物理方式使泡沫及時(shí)破裂變成泡沫液， 進(jìn)而回收重復(fù)利用。在保證井眼清潔的前提下，盡量減少發(fā)泡劑和穩(wěn)泡劑添加量，縮短穩(wěn)泡時(shí)間，以便及時(shí)回收泡沫液。只要泡沫半衰期控制合理，回收工藝可以按以下方式實(shí)施：按階等腰梯形挖掘好三個(gè)泡沫坑，用水泥磚墻將其分隔好，在第二、三個(gè)坑的低洼處固定好回收潛水泵，當(dāng)泡沫自然破裂為液體時(shí)，用潛水泵回收至基液配制罐中，經(jīng)循環(huán)處理使用；空氣泡沫鉆井時(shí)，注液量一般保持在 20m 3 ／h 左右，要求回收液量占注液量的三分之二，新配液量占三分之一，潛水泵的排量要大于 13m 3 /h，如果污水池過(guò)深，潛水泵的揚(yáng)程不足，可采用二級(jí)回收。
 
在實(shí)驗(yàn)條件下，發(fā)泡液的發(fā)泡體積相對(duì)較小，淡水的發(fā)泡倍數(shù)為 4~6 倍，泡沫密度為 0.15~0.25g/cm 3 。在泡沫鉆井施工作業(yè)條件下，出口泡沫密度只有 0.10~0.15g/cm 3 ，發(fā)泡倍數(shù)則達(dá)到6~10 倍。在實(shí)際使用時(shí)，空氣設(shè)備對(duì)泡沫液強(qiáng)制充氣，迫使泡沫液產(chǎn)生其最大的發(fā)泡體積。在實(shí)驗(yàn)室的攪拌杯內(nèi)發(fā)泡時(shí)，攪拌葉片在杯底，絕大部分泡沫形成后，由于其泡沫密度非常低，無(wú)法再形成渦流，上部泡沫又隔絕了空氣，發(fā)泡體積便不再增加。在實(shí)驗(yàn)室發(fā)泡能力不太強(qiáng)的發(fā)泡液，在泡沫鉆井作業(yè)時(shí)仍能達(dá)到使用要求。如果依據(jù)在實(shí)驗(yàn)室達(dá)到某一發(fā)泡體積來(lái)使用發(fā)泡液，將造成浪費(fèi)。
 
另外， 實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的穩(wěn)泡時(shí)間較短，而實(shí)際使用時(shí)穩(wěn)泡時(shí)間則較長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)室配好泡沫之后，在靜置狀態(tài)下測(cè)量泡沫出水或半衰期。實(shí)驗(yàn)室發(fā)泡時(shí)，攪拌器葉片給發(fā)泡液一個(gè)動(dòng)能，使空氣與泡沫液混合產(chǎn)生氣泡，由于發(fā)泡劑降低了氣液界面張力，泡沫很容易形成，也不易破裂， 但靜置之后， 按照能量最低原則，體系能量越低越穩(wěn)定，泡沫破裂聚結(jié)，分散度降低，由微泡沫、粗泡沫到大泡沫，直至全部變成液體。水分子在高速攪拌狀態(tài)下獲得能量， 分散在泡沫膜上，一旦攪拌停止，動(dòng)能消失，通過(guò)氫鍵作用，水分子就會(huì)聚結(jié)在一起，由于重力作用，從泡沫膜上滑落到杯底，表現(xiàn)出泡沫出水或達(dá)到半衰期。 在泡沫鉆井時(shí)，泡沫從出口排入廢水池之前，泡沫一直處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，在強(qiáng)制充氣循環(huán)的情況下，水分子具有較高的能量，分散在泡沫膜上，不容易聚結(jié)滑落，實(shí)驗(yàn)室里的穩(wěn)泡時(shí)間要長(zhǎng)一些。