超高溫水基鉆井液技術研究與應用

孟永濤

摘 要：對于超高溫水基鉆井液具有高溫穩(wěn)定性好的特點，隨著鉆井技術的不斷提升，對于鉆井液的要求也提高。本文主要分析了當前國內(nèi)外對于超高溫水基鉆井液處理劑的作用原理進行分析，并就其應用概況和面臨的技術問題等進行研究。

關鍵詞：超高溫；水基鉆井液；技術研究；原理

中圖分類號：TE254 文獻標識碼：A

隨著世界能源技術的不斷發(fā)展，淺層的油氣依然不能夠滿足當前社會生產(chǎn)生活的需要，那么深層的油氣開采就成為必然，對我國而言，大部分石油資源都在深地層中，需要深井和超深井的鉆井技術進行開采。在開采的過程當中，鉆井液的質(zhì)量是決定整個工程技術成功與否的關鍵。鉆井液在超高溫條件下的流動性和濾失性能是當前鉆井技術的難點。所以超高溫水基鉆井液的研究與開發(fā)是當前國內(nèi)外鉆井技術研究的重點內(nèi)容。

一、超高溫水基鉆井液的技術現(xiàn)狀

就當前的鉆井技術而言，鉆井液在面臨超高溫的時候還是會有一定的問題產(chǎn)

生。隨著井深的增加，井底的溫度液也會不斷的與之增加，這樣就容易導致鉆井液的流變性變差，鉆井液處理劑失效，而且深井鉆井經(jīng)常會造成泥頁巖和煤巖等巖石層失穩(wěn)，造成井塌的現(xiàn)象的發(fā)生，在生產(chǎn)層進行長期的鉆井，鉆井液的濾液容易容易進入到油氣層，將不利于形成對油氣層的保護。在深井鉆穿過程中，還可能遇到例如鹽膏層等易污染層，對鉆井液的性能產(chǎn)生破壞，井底的壓力過高，而鉆井液的密度不夠，就需要加入一定的加重劑，這樣就容易導致鉆井液的黏度提高，從而產(chǎn)生加重劑沉降的問題，當出現(xiàn)類似的問題時，常規(guī)需要采用一定的降黏劑來進行減稠，但是降低了鉆井液的結(jié)構(gòu)黏度，還需要穩(wěn)定其切力，保障流動性不會變差，但是在這個過程中，往往難以齊全。再加上高壓情況，容易造成孔隙壓力接近于破裂值，產(chǎn)生井噴和井漏的現(xiàn)象。

基于以上問題，要較好的進行深層開采，需要不斷的提高高溫水基鉆井液的技術研究，保障其鉆井液的穩(wěn)定性。要求其在采用優(yōu)質(zhì)膨潤土，處理劑的分子不容易受到高溫降解，發(fā)生高溫去水化的現(xiàn)象。超高溫水基鉆井液還需要具備較強的高溫抑制能力，例如甲酸鹽鉆井液和CaCl2鉆井液都具有較強的高溫抑制性，而無機鹽中的KCL、NaCL等也具有較好的抑制性，在超高溫的條件下穩(wěn)定性較好。在超高溫環(huán)境下進行鉆井技術，還需要水基鉆井液具備良好潤滑性能和流變性能，可以采用優(yōu)質(zhì)土減少高溫的增稠效應，用XC等聚合物來替代粘土，以提高鉆井液的攜巖能力，保障最大限度的保護油氣層。

但是隨著現(xiàn)代鉆井技術的不斷發(fā)展，開采的層面越來越深，對于鉆井液也具有更高的要求，在提高經(jīng)濟效益的同時，還需要注意地質(zhì)結(jié)構(gòu)與環(huán)境等問題的產(chǎn)生。對于現(xiàn)代鉆井技術而言，需要超高溫水基鉆井液具備固相含量低的特點，降低黏度來提高清洗能力，增加鉆井液的密度和流動性能，才能較好的保障其穩(wěn)定的存儲性。

二、國內(nèi)外對于超高溫水基鉆井液的技術研究分析

近年來，隨著開采技術的不斷提高，對鉆井液的技術分析也提高了到更高的

層次，20世紀60年代開始，就已經(jīng)研發(fā)了抗鹽抗高溫的降粘劑，70年代研發(fā)的RESINEX能夠與230度的高溫抗衡。當前對于鉆井液的研發(fā)更是不斷加強，流型調(diào)節(jié)劑、抗高溫調(diào)節(jié)劑、密度調(diào)節(jié)劑等鉆井液技術層出不窮。

M-I公司研發(fā)了PVP，具有較好的穩(wěn)定性，保障鉆井液具有較高的剪切稀釋特性，降低了摩擦系數(shù)，能夠在180度高溫的情況下保持相對穩(wěn)定的性能，在特殊的表面電荷的作用下，可以與加重劑進行交聯(lián)，從而改變聚合物加量可調(diào)整鉆井液的塑性黏度。這一處理劑主要是離子型和非離子型聚合物的混合物，吸附在固相顆粒中，形成網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，促進鉆井液的剪切稀釋性。當與乙烯基磺酸基共聚物配置成的鉆井液就能夠耐高溫，且具有流動性。

近年來，國外研發(fā)的VIS-PILL就是一種較為穩(wěn)定的降濾失劑，能夠與鹽形成膠束，提高鉆井液的高粘性，在不加封堵劑的情況下，一般鉆井液的穿透孔徑會小于0.9mm，用這種處理機和加重鹽就可以形成抗高溫的無固相鉆井液，外層的污垢也容易清理，對油層的損害相對來說比較小。

對于鉆井液的密度分析，當前仍然以重晶石作為主要的調(diào)節(jié)材料，但是隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，密度為4.2g/cm3的重晶石資源逐漸枯竭，特別在北美市場上，因而高質(zhì)量的重晶石都需要通過進口，這就增加了材料的成本。但是從環(huán)境保護的角度來看，用鈦鐵礦來替代重晶石具有一定的可行性，特別是粒徑為10um的鈦鐵礦顆粒。貝克休斯公司采用了Micromax開發(fā)一種逆乳化的鉆井液，能夠降低動切力，但又不會增加加重劑的沉降效果，大大縮短了鉆井時間和漏失的可能性。

目前，澳大利亞石油研究組織還開發(fā)了一種新的添加劑GSP，具有較好的高溫保護性，能夠防止鉆井液在150度以上分解。通過這一添加劑可以改善固液、固固之間的相互作用，而且能夠方便添加劑和膨潤土的混合，只利用其物理作用，而不添加其他的化學物質(zhì)，因而具有一定的可行性。

對于超高溫水基鉆井液的技術研究，不僅僅是停留在添加劑上，對其高溫鉆井液的評估方法同樣需要重視，在高溫作用下，現(xiàn)有的NWD失效，需要通過具有測量流體的有效性質(zhì)來進行井底壓力的測量，M.Pless等設計出來的Model7600XHP/HT就是對這一技術的研發(fā)，能夠在高達316攝氏度的高溫下，進行正常的工作。

參考文獻

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