海洋鉆井液技術(shù)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

高飛(中國(guó)海洋油田服務(wù)股份有限公司，天津 300451)

1 海洋鉆井液技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 提高海底頁(yè)巖的穩(wěn)定性方面

在海洋進(jìn)行鉆井作業(yè)的區(qū)域中,由于海水的含量、巖石的沉積速度以及壓實(shí)作用的不同，使得海水巖石具有非常大的活性，尤其是在進(jìn)行深水鉆井作業(yè)時(shí)，這種因海水含量、沉積速度以及壓實(shí)作用的不同而導(dǎo)致的深水巖石會(huì)具有更大的活性。而且壓實(shí)作用隨著海水?dāng)y帶的這些沉積物質(zhì)隨著其與海岸距離的延長(zhǎng)而逐漸減輕，進(jìn)而使得沉積物質(zhì)的膠粘性也隨之降低。所以在海洋鉆井區(qū)域中,就會(huì)分散著大量的細(xì)顆粒，導(dǎo)致鉆井液的效果。因此，海洋鉆井液技術(shù)在提高海底頁(yè)巖穩(wěn)定性方面的應(yīng)用應(yīng)運(yùn)而生。目前,為平衡巖石的活度，海水鉆井液技術(shù)應(yīng)用于海底頁(yè)巖的穩(wěn)定性的提高方面,主要是通過(guò)在適量的巖石穩(wěn)定劑中摻雜一定量的無(wú)機(jī)鹽來(lái)實(shí)現(xiàn)。或單獨(dú)采用合成基鉆井液來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1.2 鉆井液技術(shù)的使用

海洋鉆井與其他任何環(huán)境鉆井強(qiáng)調(diào)的相同，都是以節(jié)約鉆井液方面的使用費(fèi)用為前提，但基于海洋特殊的生態(tài)環(huán)境，海洋鉆井中鉆井液的使用量要相比其它同樣深度的鉆井需要投入更大的量，而且其更加注重環(huán)保與生態(tài)。因此，需格外講究鉆井液的使用。為了節(jié)約鉆井液的使用費(fèi)用，在進(jìn)行海洋鉆井時(shí)，依靠固控設(shè)備的投入可謂是行之有效的方法。大量的事實(shí)證明，諸如除砂器、除泥器等固控設(shè)備用于海洋鉆井過(guò)程非常常見(jiàn)，而且能夠有效的減少與清除非加重性質(zhì)的鉆井液工作系統(tǒng)中的固相。

1.3 鉆井井眼的清洗

將鉆井液用于清洗鉆井井眼是鉆井液的返流速在滿足一定高度的基礎(chǔ)之上才可以達(dá)到應(yīng)用的效果。如果鉆井液的上返流速?zèng)]有達(dá)到要求的高度，則只能采用常規(guī)的方法進(jìn)行清洗。當(dāng)鉆井液的上返流速已經(jīng)滿足要求的高度時(shí)，通過(guò)應(yīng)用與進(jìn)行鉆井操作的鉆井液粘度完全不同的鉆井液，可以有效的清除鉆井中的鉆屑。

2 海洋鉆井液技術(shù)的研究現(xiàn)狀

2.1 硅酸鹽鉆井液方面的研究

對(duì)硅酸鹽鉆井液的研究主要是因?yàn)槠淠軌蚝芎玫姆€(wěn)定鉆井的井壁。Garrison、Bake和Veitt是最早對(duì)其展開(kāi)研究的科學(xué)家，后因硅酸鹽鉆井液使用效用及濃度的問(wèn)題，Darley等其他科學(xué)家也對(duì)其進(jìn)行了研究，雖然期間硅酸鹽鉆井液的功效曾被質(zhì)疑，但最終鉆硅酸鹽鉆井液在穩(wěn)定鉆井井壁方面的優(yōu)勢(shì)贏得了廣大公眾的認(rèn)可和重視。與之同時(shí)，硅酸鹽鉆井液也出現(xiàn)出些許問(wèn)題，如由于硅酸鹽凝膠與硅酸鹽的沉淀使得油氣層孔隙出現(xiàn)堵塞且難以清除的問(wèn)題。目前解決此問(wèn)題的方法主要是通過(guò)利用硅酸鹽破碎劑來(lái)進(jìn)行清除，現(xiàn)已被北海、紐芬蘭、阿拉斯加等國(guó)家應(yīng)用于油田鉆井。

2.2 合成基鉆井液方面的研究

合成基鉆井液，是一種連續(xù)相是合成基液，分散相是鹽水，摻雜著乳化劑、有機(jī)土、石灰等成分的油包水乳化鉆井液。基于其性能，再適當(dāng)對(duì)降濾失劑和流變性調(diào)節(jié)劑加以配比，因此，也是一種人工合成或改性的有機(jī)物，自從1990年3月，北海首次應(yīng)用酯基鉆井液并獲得成功之后，合成基鉆井液的種類不斷豐富，如酯、醚、聚A烯烴基鉆井液等，之后由于環(huán)境、成本等問(wèn)題，合成基鉆井液經(jīng)過(guò)不斷開(kāi)發(fā)和改良，逐步發(fā)展成為具有無(wú)毒、可生物降解、良好的潤(rùn)滑性能以及有助于保護(hù)油層和穩(wěn)定井壁等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)的合成基鉆井液。目前，合成基鉆井液已在我國(guó)的墨西哥海洋深水區(qū)域得到成功的應(yīng)用。

2.3 有機(jī)鹽鉆井液方面的研究

有機(jī)鹽鉆井液是以甲酸鹽為主要成分，無(wú)固相的。因此，其具有較強(qiáng)的防塌性能、較低的腐蝕性能以及可以回收再進(jìn)行利用的特點(diǎn)。因而，有機(jī)鹽鉆井液相比常規(guī)的鹽水鉆井液而言，環(huán)保、無(wú)毒無(wú)害的優(yōu)勢(shì)更加明顯。目前，有機(jī)鹽鉆井液已經(jīng)廣泛應(yīng)用于歐洲和美國(guó)；同時(shí)，我國(guó)有一些大型的油田鉆井公司也對(duì)其展開(kāi)了試驗(yàn)，并取得了較好的效果。

3 海洋鉆井液技術(shù)的問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)

雖然鉆井液技術(shù)已取得了較為卓越的發(fā)展，且獲得了較為廣泛的應(yīng)用，但在使用量與節(jié)約費(fèi)用、鉆井液穩(wěn)定性能等方面還存在著些許問(wèn)題，如為獲得海洋石油資源，又要保護(hù)海洋環(huán)境，就需要大量時(shí)用鉆井液，然而卻引致鉆井液的成本非常高。因此，在未來(lái)海洋鉆井液技術(shù)的研究方向上，應(yīng)著重朝著以下幾個(gè)方面發(fā)展。一是運(yùn)用先進(jìn)的化學(xué)、生物等科學(xué)技術(shù)進(jìn)行效率高、純度高的環(huán)保型鉆井液處理劑的開(kāi)發(fā)與研制；二是綜合考慮鉆井與環(huán)境因素，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)鉆井成本與環(huán)境成本的綜合效益。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，目前我國(guó)在海洋鉆井液技術(shù)的應(yīng)用與研究領(lǐng)域已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中仍然面臨著諸多問(wèn)題。因此，在實(shí)際的鉆井過(guò)程中，就需要根據(jù)實(shí)際情況，來(lái)合理選擇適當(dāng)?shù)你@井液，已達(dá)到解決問(wèn)題的同時(shí)，不破壞海洋的環(huán)境或?qū)Ｑ笊镌斐善茐摹Ａ硗?，還要加大對(duì)其研究的力度，爭(zhēng)取研制出更加適合未來(lái)發(fā)展的鉆井液技術(shù)。

[1]涂運(yùn)中.海洋天然氣水合物地層鉆井的鉆井液研究[D].中國(guó)地質(zhì)大學(xué),2010.

[2]陶懷志.抗高溫抗鹽鈣水基鉆井液降濾失劑合成、表征與作用機(jī)理研究[D].西南石油大學(xué),2012.