鉆井液技術(shù)發(fā)展及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

李秀霞(大港油田公司第三采油廠， 河北 滄州 061723)

鉆井液技術(shù)發(fā)展及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

李秀霞(大港油田公司第三采油廠， 河北 滄州 061723)

鉆井液是鉆井工藝中非常重要的組成部分，鉆井液不僅可以保障井下鉆井的穩(wěn)定和安全，還可以對(duì)儲(chǔ)層起到保護(hù)作用。伴隨著開發(fā)的不斷深入，對(duì)鉆井液的要求也越來越高。本文分析了國內(nèi)外鉆井液主要發(fā)展現(xiàn)狀，提出了鉆井液的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，并且對(duì)鉆井液進(jìn)行適應(yīng)性分析，對(duì)鉆井完井工藝的研究發(fā)展具有一定的指導(dǎo)意義。

鉆井完井；水基鉆井液；油基鉆井液；處理劑

1 鉆井液技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

最早的鉆井液是清水，隨后研究發(fā)現(xiàn)，泥漿的攜帶能力比清水好，而后出現(xiàn)了泥漿鉆井夜。泥漿鉆井液對(duì)于松散、易坍塌剝落的井壁巖層具有很好的保護(hù)左右，也是目前應(yīng)用最為廣泛的鉆井液。早起的泥漿鉆井液為細(xì)分散泥漿鉆井液，至19世紀(jì)50年代，出現(xiàn)了粗分散泥漿鉆井液，粗分散鉆井液的抗侵蝕能力要高于細(xì)分散鉆井液，19世紀(jì)60年代，伴隨著鉆井工藝的復(fù)雜化，為滿足高壓噴射鉆井工藝，出現(xiàn)了聚合物不分散低固相鉆井液。19世紀(jì)90年代至今，鉆井液技術(shù)取得了快速的發(fā)展，出現(xiàn)了正電膠、硅酸鹽、生物降解多種鉆井液體系，并且得到了廣泛的應(yīng)用。

2 鉆井液優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 優(yōu)選設(shè)計(jì)原則

鉆井過程中，經(jīng)常遇到地層發(fā)生膨脹、繼而導(dǎo)致井塌、井徑擴(kuò)大等現(xiàn)象，科學(xué)合理的選用鉆井液，一定程度上可以解決以上的問題。鉆井液的優(yōu)選，要遵循以下幾個(gè)原則。首先，不同的油藏性質(zhì)要選取適合的鉆井液，只有鉆井液與油氣層相適應(yīng)，才不至于對(duì)油氣層造成傷害。其次，不同的井類型鉆井液也不同。例如水平井、超深井、超壓井等，由于鉆井類型的差別，所需的鉆井液也有差別，鉆井液必須能夠滿足鉆井工藝的要求。

2.2 鉆井液類型

鉆井液按照成分可以分為水基鉆井液、油基鉆井液和氣體型鉆井液。水基鉆井液是以水為分散介質(zhì)的鉆井液，主要成分是水、粘土、各種化學(xué)劑等。水基鉆井液的發(fā)展經(jīng)歷了六個(gè)發(fā)展階段，即清水鉆井液、細(xì)分散鉆井液、粗分散鉆井液、不分散低固相鉆井液、無固相鉆井液、聚合物鉆井液。隨著鉆井工藝的發(fā)展，也出現(xiàn)了一些鉆井液新技術(shù)，例如兩性離子聚合物鉆井液、正電膠鉆井液、陽離子聚合物鉆井液、深井聚合物鉆井液、硅酸鹽鉆井液、聚合醇鉆井液以及超高溫高壓水基鉆井液等。超高溫高壓鉆井液主要是利用耐溫抗鹽聚合物，以及水解穩(wěn)定性強(qiáng)的聚合物處理劑，保持高密度鉆井液的流變性。油基鉆井液是以油作為分散介質(zhì)的鉆井液，配以加重劑、化學(xué)處理劑等組成分散相的溶膠懸浮混合體系。油基鉆井液的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段，為原油鉆井液、油基鉆井液和反相乳化鉆井液。油基鉆井液主要用于鉆遇石膏層、鹽層、硫化氫和二氧化碳含量高的地層以及復(fù)雜的頁巖層等，油基鉆井液雖然穩(wěn)定性好，對(duì)油氣層一般不會(huì)造成破壞和污染，但是成本較水基鉆井液高，并且對(duì)環(huán)境的污染較大。此外，還有一種氣體型鉆井流體，以空氣或者天然氣作為鉆井液，包含氣體鉆井液、霧化鉆井液、泡沫鉆井液等。霧化鉆井液是空氣、發(fā)泡劑與少量水混合而成的循環(huán)流體，這種鉆井液提高鉆井效率，并且對(duì)鉆頭有一定的保護(hù)作用，并且可以保護(hù)低氣壓油層。泡沫鉆井液是氣體介質(zhì)與液體、發(fā)泡劑、黏土等組合而成的鉆井液，泡沫鉆井液密度較低，攜帶能力強(qiáng)，并且對(duì)油層的傷害較小，可以很大程度的提高鉆井的效率。

3 鉆井液體系適應(yīng)性分析

鉆井液在鉆井過程中發(fā)揮著重要的作用，鉆井液可以使鉆井過程中產(chǎn)生的鉆屑懸浮在鉆井液中，而不至于沉入鉆孔底部，堵塞懸空。此外，鉆井液還能夠保持地下地層壓力的平衡，可以保持地下巖層的穩(wěn)定。第三，鉆井液也可以給鉆桿提供浮力，減輕鉆桿自身的重量，同時(shí)可以起到冷卻鉆頭、延長鉆頭使用壽命的作用。

鉆井液具有隨流速降低而粘度增加的特性，當(dāng)流速降低時(shí)，鉆井液就會(huì)形成粘稠的凝膠體，這種凝膠體可以負(fù)載鉆進(jìn)過程中產(chǎn)生的巖屑，使巖屑懸浮在鉆井液中間，不至于沉到鉆孔的底部，從而能夠比較有效地防止鉆孔的堵塞。其次，當(dāng)鉆井完成后，井底壓力會(huì)發(fā)生突變，甚至發(fā)生井噴現(xiàn)象，鉆井液具有平衡壓力的作用，可以防止此類事故的發(fā)生。并且，液體的壓力受濃度變化的影響，在鉆井液中加入一些處理劑，通過改變鉆井液的濃度，進(jìn)而調(diào)整鉆井液對(duì)井壁的壓力。再次，鉆井過程中，當(dāng)鉆井液流體壓力大于周圍儲(chǔ)集體孔隙流體壓力時(shí)，鉆井液會(huì)向周圍儲(chǔ)層侵入，造成鉆井液的漏失，當(dāng)鉆遇儲(chǔ)層時(shí)，鉆井液會(huì)破壞儲(chǔ)層巖石的孔隙，導(dǎo)致儲(chǔ)層儲(chǔ)集性能的下降，這就需要在鉆井液加入一些抑制性的成分，改變鉆井液的性質(zhì)，避免巖石孔隙的破壞，保證地下原油順利開采。此外，鉆井液對(duì)鉆機(jī)、鉆桿和鉆頭還可以起到保護(hù)作用。鉆頭在鉆遇地下巖層后，會(huì)導(dǎo)致鉆頭溫度升高，鉆井液可以起到降溫作用，使鉆頭在正常溫度下工作，延長鉆頭的使用壽命。

4 結(jié)語

鉆井液為鉆井工藝的順利實(shí)施起著不可替代的作用，鉆井液的發(fā)展一方面是為了滿足復(fù)雜鉆井工藝的高要求，另一方面也受控于處理劑的研究發(fā)展。鉆井液的使用要根據(jù)油區(qū)實(shí)際的地下地質(zhì)條件和開發(fā)狀況，不斷優(yōu)化鉆井液的性能，同時(shí)也要注意鉆井液對(duì)環(huán)境造成的影響，在保證生態(tài)環(huán)境要求的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)油田高效的開發(fā)生產(chǎn)。

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[3]孫金聲,張希文.鉆井液技術(shù)的現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)、需求與發(fā)展趨勢(shì)[J].鉆井液與完井液,2011,(06):67-76.