低密度復(fù)雜地質(zhì)條件下礦井鉆井液應(yīng)用過程中的研究

吳文良

（山東省煤田地質(zhì)局第一勘探隊(duì)，山東 滕州 277599）

眾所周知我們國家同時(shí)是能源需求量以及自然能源擁有最多的國家之一，而在最近幾年來為了滿足生產(chǎn)生活的需要我國在地層氣以及石油開發(fā)這些方面都取得了較好的創(chuàng)新和突破，這些成就無疑在很大程度上提高了我國能源開發(fā)和利用的整體水平。然而放眼觀察整個(gè)能源利用行業(yè)的話目前所擁有的這些成就還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。由于我國的疆土十分廣闊在開展鉆井工作時(shí)一般都是在復(fù)雜的地層中進(jìn)行的，不僅如此我國復(fù)雜地層的種類相對也十分的繁多，不同區(qū)域復(fù)雜地層的物理性質(zhì)以及地理環(huán)境都有很大的差異，以上這些條件都會(huì)給復(fù)雜地層鉆井工程的開展帶來更大的阻礙，就從目前情況來看，要迫切解決的問題是在鉆井施工中如何去選擇鉆井液[1]。

1 鉆井液的選用

1.1 復(fù)雜地層鉆井液的選用

工作人員在開始選擇鉆井液之前必須要對復(fù)雜地層鉆井周圍的地形以及環(huán)境做好考察以及檢測工作，因?yàn)橹挥性敿?xì)的了解到了復(fù)雜地層地質(zhì)結(jié)構(gòu)的具體特點(diǎn)以及環(huán)境情況才能制定科學(xué)的施工方案。需要注意的是如果遇到了一些復(fù)雜地層的話通常都會(huì)選擇密度比較低的鉆井液，這主要是因?yàn)槿绻@井液的密度較高很有可能會(huì)改變液壓柱的具體高度，情況如果比較嚴(yán)重的話甚至還有可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)地層結(jié)構(gòu)失去原有的穩(wěn)定性，這樣的話工作人員在開展鉆井施工時(shí)很容易會(huì)發(fā)生氣體側(cè)漏的情況，這不管是對于工作人員的生命安全還是鉆井工程的順利開展都是十分不利的。相反如果在復(fù)雜地層之中選擇密度比較低的鉆井液的話就會(huì)形成液柱，液柱可以在避免損壞儲(chǔ)層的同時(shí)提高整個(gè)施工的安全性，不僅如此密度比較低的鉆井又和密度較高的鉆井液相比它的物理性質(zhì)比較穩(wěn)定，而且萬一鉆井施工工作發(fā)生氣液泄漏的話密度低的鉆井液還可以起到一個(gè)補(bǔ)壁的作用[2]。

1.2 松軟地質(zhì)鉆井液的選用

如果經(jīng)過工作人員的考察發(fā)現(xiàn)所要施工的地層土質(zhì)相對比較松軟的話也可以選擇一些低密度的鉆井液，這主要是因?yàn)榈兔芏鹊你@鉆井液它通常可以很好的去防止鉆井膨脹的情況，低密度的戰(zhàn)績還可以在很大程度上去增強(qiáng)整體的滲透性，這樣一來就可以很好的去防止地球發(fā)生坍塌事故。另一方面低密度的鉆井液它的流動(dòng)性相對較強(qiáng)，這一特性往往可以使地層表層以及深層之間達(dá)到一個(gè)平衡的狀態(tài)。它還可以有效的對整項(xiàng)鉆井工作的開展達(dá)到一個(gè)保護(hù)的效果。最后在鉆井工作之中通常會(huì)使用到大量的機(jī)械設(shè)備以及各項(xiàng)資源，這些資源的大量使用必不可少的會(huì)產(chǎn)生很多的熱量，這無疑就會(huì)導(dǎo)致鉆井地層中整體的溫度快速的升高。如果溫度升高的話也會(huì)影響到鉆井液性能的有效發(fā)揮。在實(shí)際使用的過程中發(fā)現(xiàn)低密度的鉆井液可以很好的去減緩這種影響。

2 低密度鉆井液的成分

通過筆者的仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)低密度的鉆井液體系可以在復(fù)雜地層的施工中解決很多問題，作為相關(guān)的工作人員必須要正確認(rèn)識(shí)到選擇最佳的鉆井液才能夠去保證整個(gè)鉆井工作的順利開展。有很多例子可以證明如果沒有選擇正確的鉆井液很容易會(huì)造成鉆井事故的發(fā)生，它會(huì)給復(fù)雜地層的鉆井工作帶來很大的安全隱患。低密度的鉆井液和普通鉆井液相比的話它的配置難度較高，所以在配置低密度鉆井液的時(shí)候必須要嚴(yán)格的去遵守各項(xiàng)規(guī)定以及標(biāo)準(zhǔn)。通常情況下為了得到低密度的鉆井工作人員需要在清水之中去加入少量的納基潤土以及碳酸鈉才可以得到基液，需要注意的是對于低密度鉆井液來說基液是十分關(guān)鍵的，它的主要成分以及配比的情況都有可能會(huì)直接影響到鉆井液密度的大小，如果是從我國的標(biāo)準(zhǔn)來看低密度鉆井液中空心玻璃珠的含量必須要超過百分之二十才算符合標(biāo)準(zhǔn)。最后值得注意的低密度鉆井液之中如果加入空心玻璃柱的話也會(huì)導(dǎo)致它整體的性質(zhì)發(fā)生一定的變化，這也就是說工作人員在配置鉆井液的時(shí)候還需要去檢測它的性能，避免因空心玻璃珠含量的問題給整個(gè)鉆井工程帶來事故。

3 低密度鉆井液的應(yīng)用

低密度鉆井液通常都是指密度小于1.0g/cm3的鉆井液，如果是在低密度鉆井液之中加入空心玻璃微珠的話通常會(huì)增強(qiáng)它的溶解率。通過相關(guān)的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)一種以空心玻璃微珠為減輕劑的鉆井液體系具有良好的流動(dòng)性與分散性，將這種鉆井液體系用于若爾蓋礦區(qū)2K12鉆孔的時(shí)候也發(fā)現(xiàn)它的實(shí)用性較好。另外空心玻璃微珠也可以作為密度1.00g/cm3～1.10g/cm3的常規(guī)鉆井液的減輕劑。如果是要在室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)還可以選擇Y2000型高強(qiáng)度空心玻璃微珠。在測試的過程中發(fā)現(xiàn)它的密度為0.3g/cm3～0.35g/cm3，利用這種鉆井液體系也同樣滿足復(fù)雜地層的鉆探要求；具體來說它的抗壓能力為14 MPa；如果溫度在600℃以上的話空心玻璃微珠會(huì)軟化而且失去原有的效果，這也就是說工作人員應(yīng)當(dāng)隨時(shí)觀測井內(nèi)的溫度。為了防止鉆井液性能變差它的pH值介于8～10之間；低密度鉆井液的密度也有著具體的要求，通常工作人員都是在清水中加入5%鈉基膨潤土和0.5%的碳酸鈉，然后將其配置成基漿，在此基礎(chǔ)之上將空心玻璃微珠加入到基漿，通過測試筆者發(fā)現(xiàn)鉆井液密度降低的幅度會(huì)隨著空心玻璃微珠的加量而不斷的加大，如果空心玻璃微珠加到20%鉆井液密度在0.74g/cm'，在具體使用的時(shí)候工作人員可以根據(jù)井深和地層壓力系數(shù)去調(diào)整鉆井液的密度。在不同的濃度之下，空心玻璃微珠對于鉆井液流動(dòng)性也會(huì)產(chǎn)生不同的影響。如果在鉆井液之中不斷的加入空心玻璃微珠的話它的相對固相含量就會(huì)增大，這樣一來造成的結(jié)果便是顆粒的摩擦?xí)兊煤茴l繁。如果情況比較嚴(yán)重的話會(huì)導(dǎo)致鉆井液的流動(dòng)性不斷變差，低密度鉆井液具有一個(gè)很明顯的特征是它的滲透性和溶解性更強(qiáng)，這主要是因?yàn)樵诘兔芏茹@井液之中有腐植酸鉀，腐植酸鉀可以很好的對鉆井液達(dá)到一個(gè)降解的作用，還可以在很大程度上去避免鉆井發(fā)生泄漏。通常情況下在一些比較容易坍塌的地質(zhì)之中都會(huì)選擇低密度的鉆井液，這主要是因?yàn)楦呙芏鹊你@井也很容易會(huì)破壞地質(zhì)的整體結(jié)構(gòu)，工作人員在開展鉆井的時(shí)候甚至還會(huì)發(fā)生地層斷裂以及鉆井液漏失的情況，而為了能夠更好的去保證復(fù)雜地層鉆井工作的正常開展工作人員都會(huì)使用到低密度的鉆井液。

4 結(jié)語

結(jié)合上述所說不難發(fā)現(xiàn)對于鉆井工作來說選擇不同的鉆井液也會(huì)得到不同的施工效果，為此相關(guān)的鉆井工作人員必須要在詳細(xì)考察地質(zhì)環(huán)境以及特征的基礎(chǔ)之上做好準(zhǔn)備措施才能保證該項(xiàng)工作的順利開展。面對一些比較復(fù)雜的地層如果選擇低密度鉆井液的話通常會(huì)給整個(gè)鉆井工作帶來很大的便利，但是這還需要所有鉆井施工人員的高度配合以及協(xié)調(diào)才能發(fā)揮它最好的性能。