高性能水基鉆井液研究進(jìn)展

胡達(dá)平

（大慶鉆探工程公司鉆井四公司鉆井液分公司，吉林 松原 138000）

為了滿足保護(hù)環(huán)境的需要，我們研制出了一種高性能水基鉆井液，它是可以代替油基鉆井液的新型鉆井液體系。高性能水基鉆井液在其性能特點(diǎn)﹑井壁穩(wěn)定機(jī)理﹑組成及處理劑作用﹑抑制性評(píng)價(jià)方法和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果等室內(nèi)研究和工藝技術(shù)方面取得了重要進(jìn)展，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種復(fù)雜的鉆井作業(yè)中。使用高性能鉆井液，不僅很大程度上減少了鉆頭泥包和聚結(jié)現(xiàn)象，還加大了鉆井速度，節(jié)約了時(shí)間成本，最重要的是提高了頁(yè)巖地層的井壁穩(wěn)定性，很大程度上保護(hù)了環(huán)境。

1 高性能水基鉆井液的性能特點(diǎn)

近年來(lái)，應(yīng)環(huán)境保護(hù)的強(qiáng)烈要求和減少作業(yè)成本，我國(guó)一直在尋找一種可以代替油基鉆井液的水基鉆井液。經(jīng)過(guò)不斷的努力和嘗試，不斷的尋找，找到了一種國(guó)外開(kāi)發(fā)出來(lái)的新型的高性能水基鉆井液。這種高性能水基鉆井液具有許多優(yōu)良性能。第一，它有較強(qiáng)的抑制性，能夠很大程度上減少井下作業(yè)的突發(fā)狀況。第二，它的機(jī)械鉆速很高，因?yàn)槠胀ǖ乃@井液會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)鉆頭泥包現(xiàn)象，會(huì)影響機(jī)械鉆速，而高性能水基鉆井液中加入了一種防泥包劑，可以避免此類(lèi)現(xiàn)象發(fā)生，從而提高機(jī)械鉆速。第三，它具有很好的儲(chǔ)層保護(hù)效果，使用高性能鉆井液后，滲透率的恢復(fù)值高于90%。同時(shí)，對(duì)于井壁的傷害可以忽略不計(jì)。第四，很好的保護(hù)環(huán)境，因?yàn)楦咝阅芩@井液使用的是環(huán)保型材料，鉆井液和鉆屑都可以直接排放，這樣不僅保護(hù)了環(huán)境，而且還大大節(jié)約了廢物處理的費(fèi)用。除此之外，高性能水基鉆井液還具備不影響海洋生物的生長(zhǎng)繁殖，并且能夠最大程度的減少循環(huán)中產(chǎn)生的損失的優(yōu)點(diǎn)。在海洋鉆井平臺(tái)上具有很高的可操作性。

2 HPWBH穩(wěn)定井壁的機(jī)理

2.1 組織鉆井液流入頁(yè)巖基質(zhì)中的重要手段就是保持井壁的穩(wěn)定。與此同時(shí)也應(yīng)該確保液靜柱壓力對(duì)井壁所產(chǎn)生的支撐。在實(shí)際操作中，發(fā)現(xiàn)了一種理想的鉆井液，它是具備無(wú)侵入性的流體。一般情況下常采用PPT裝置來(lái)進(jìn)行測(cè)量，以此來(lái)對(duì)頁(yè)巖樣品的膜效率和滲透作用進(jìn)行分析。隨著時(shí)間的變化，地層孔隙壓力在日益變化下達(dá)到一定的平衡狀態(tài)。這時(shí)的頁(yè)巖兩端壓差始終保持穩(wěn)定狀態(tài)。高性能水基鉆井液隨著時(shí)間的推移對(duì)地層孔隙的壓力逐漸減小。這就是頁(yè)巖孔隙中的流體單向流入了高性能水基鉆井液，從而減輕了地層壓力的影響。

2.2 高性能水基鉆井液在力學(xué)作用的封堵和化學(xué)作用的沉淀的共同影響下形成了選擇性半透膜。大大減輕了頁(yè)巖的滲透率。它采用可變形的聚合物封堵劑，區(qū)別于以往的常規(guī)封堵劑，這種可變形聚合物封堵劑更有效的實(shí)施了封堵，并且在淡水和飽和鹽水中都可以以同樣的粒度分布。是一種理想的，可以廣泛應(yīng)用于抑制性水基鉆井液。通過(guò)它能更切合的潛入裂縫，能夠更好的提高封堵效率。

2.3 通過(guò)鋁化學(xué)方法增強(qiáng)井壁穩(wěn)定性的依據(jù)是改變頁(yè)巖的物理以及化學(xué)性質(zhì)。但是區(qū)別于現(xiàn)在所研究的鉆井液和頁(yè)巖之間發(fā)生離子交換的方法。這種方法主要依據(jù)鋁化學(xué)原理，以反映所生成氫氧化鋁沉淀為基礎(chǔ)，達(dá)到和地層礦物的基質(zhì)合二為一的目的。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠顯著的增強(qiáng)井壁的穩(wěn)定性，提高敏感性頁(yè)巖的物理強(qiáng)度。形成一種物理屏蔽區(qū)域。能夠更好的組織鉆井液侵入巖層。

3 HPWBM組成和處理劑作用

高性能水基鉆井液可以由多種處理劑完成。

3.1 以胺基多官能分子為抑制劑從而達(dá)到抑制目的是一種常見(jiàn)的手法，它完全溶于水并且具有較低的毒性，通過(guò)實(shí)際操作能夠發(fā)現(xiàn)這種頁(yè)巖抑制劑的獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)可以讓分子更加高效的鑲嵌于黏土層中，達(dá)到使黏土層更緊密的結(jié)合在一起的目的。以此來(lái)降低黏土吸收水分的情況。

3.2 包被劑是一種高分子量的部分水晶聚丙烯酰胺材料。它的主要功能是用來(lái)降低黏土所發(fā)生的分散情況。在頁(yè)巖顆粒間發(fā)生包被作用，以此達(dá)到抑制頁(yè)巖水化的情況。這種抑制劑具有良好的抗鹽性，能夠更好地控制水敏性黏土的膨脹和分散情況。它的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)改變鉆井液體系的流變性。

3.3 防聚結(jié)劑是一種由表面活性劑和潤(rùn)滑劑構(gòu)成的能夠覆蓋于鉆屑以及金屬表面的一種特殊的混合物。它能夠降低黏土的水化作用并且能減緩金屬表面的黏結(jié)情況。它的優(yōu)點(diǎn)是能夠高效率的保證下鉆順利。防止井底鉆屑的堆積，讓鉆頭牙輪與新地層充分的接觸達(dá)到提高鉆速的目的。不但減輕了鉆頭和井底鉆具的泥包情況還降低了鉆具的摩擦系數(shù)，降低鉆具的扭矩和拉力。

結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)下全球范圍內(nèi)都提倡環(huán)境保護(hù)的時(shí)候，高性能水基鉆井液就是為了滿足環(huán)保要求應(yīng)運(yùn)而生的一種能夠代替過(guò)去有機(jī)鉆井液的新型環(huán)保鉆井液體。對(duì)于高性能水基鉆井液的應(yīng)用能夠大大的減少施工時(shí)出現(xiàn)的各種問(wèn)題，降低施工難度，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。節(jié)約了時(shí)間成本，最重要的是提高了頁(yè)巖地層的井壁穩(wěn)定性，很大程度上保護(hù)了環(huán)境。

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