國(guó)內(nèi)鉆井液技術(shù)進(jìn)展概述

李來(lái)紅

摘要：隨著我國(guó)鉆探對(duì)象的不斷復(fù)雜化，對(duì)鉆井液的要求也越來(lái)越苛刻，為實(shí)現(xiàn)安全、高效、優(yōu)質(zhì)鉆井沒(méi)有吧，我國(guó)開(kāi)展了大量鉆井液體系的研究工作，并取得了眾多成果，有效促進(jìn)了鉆井工作的開(kāi)展與進(jìn)步。特別是在復(fù)雜鉆井液體系方面取得了一系列的研究成果，縮短了我國(guó)鉆井液和國(guó)際先進(jìn)水平的差距。文章以此為背景，對(duì)國(guó)內(nèi)鉆井液技術(shù)研究進(jìn)展及概況進(jìn)行了說(shuō)明，對(duì)全面認(rèn)識(shí)我國(guó)鉆井液現(xiàn)狀及發(fā)展前景具有一定的作用和價(jià)值。

關(guān)鍵詞：鉆井液;國(guó)內(nèi);進(jìn)展

近些年來(lái)，我國(guó)鉆井液研究工作取得了較大進(jìn)展，也形成了許多配套的鉆井液體系。為全面認(rèn)識(shí)國(guó)內(nèi)鉆井液發(fā)展現(xiàn)狀、理清近年鉆井液研究工作重點(diǎn)，文章對(duì)國(guó)內(nèi)鉆井液技術(shù)進(jìn)行了綜述，對(duì)不同類(lèi)型的鉆井液選擇若干具有代表性的體系進(jìn)行闡述，對(duì)存在的問(wèn)題及未來(lái)發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

1、抑制性鉆井液體系

以聚合醇鉆井液為例，作為高性能的水基鉆井液體系，主要發(fā)揮聚合醇的濁點(diǎn)效應(yīng)，在對(duì)聚合醇用量進(jìn)行優(yōu)化后，讓鉆井液體系保持高度的抑制性、潤(rùn)滑性和封堵性能。這種類(lèi)型的鉆井液具有良好的液體流變性、表現(xiàn)出優(yōu)良的懸浮穩(wěn)定性以及體系的潤(rùn)滑性，在這些特點(diǎn)綜合作用下，具有良好的抑制性能。加上具有良好的攜砂性能，可以確保施工過(guò)程的順利進(jìn)行。特別是近年來(lái)在頁(yè)巖氣水平井鉆井中也得到了較好的應(yīng)用。由于這種類(lèi)型的鉆井液具有良好的降濾失性能，出于濾失性、潤(rùn)滑性、流變性的考慮，在深海鉆井中也具有一定的應(yīng)用空間[1]。

在安全環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)格的情況下，為確保安全的同時(shí)降低鉆井液成本，在強(qiáng)水敏或者頁(yè)巖地層中技術(shù)人員積極攻關(guān)水基鉆井液，以取代油基鉆井液體系。如胺基抑制劑為主要成分的強(qiáng)抑制胺基鉆井液，由于其具有良好的環(huán)保適應(yīng)性，在效果方面和油基鉆井液相差不多，備受歡迎，并且廣泛應(yīng)用于某些鉆井領(lǐng)域。

有機(jī)鹽鉆井液由于添加各類(lèi)鹽類(lèi)物質(zhì)，在各類(lèi)添加劑的綜合作用下，性能尤其適用于高溫高壓地層鉆井，在小井眼鉆井、對(duì)環(huán)保要求較高區(qū)域鉆井、容易發(fā)生水化膨脹和容易坍塌泥頁(yè)巖地層鉆井以及在巖鹽層、鹽膏層區(qū)域鉆井。這類(lèi)鉆井液因其良好的降濾失、抗高溫、抗鹽性能而表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景和推廣空間。

2、油基鉆井液體系

隨著我國(guó)對(duì)頁(yè)巖氣資源的開(kāi)發(fā)利以及鉆井向著復(fù)雜化地層的發(fā)展，油基鉆井液也得到了較快發(fā)展。油基鉆井液可以分為兩種類(lèi)型，即：全油基鉆井液和油包水乳化鉆井液體系。全油基鉆井液就是在普通油基鉆井液的基礎(chǔ)上，在體系中添加常見(jiàn)的乳化劑、有機(jī)土、潤(rùn)濕劑和降濾失劑后形成的鉆井液類(lèi)型。這種類(lèi)型的鉆井液體系性能穩(wěn)定、維護(hù)難度小、對(duì)井壁穩(wěn)定性具有良好性能，潤(rùn)滑性好，可以起到較好的防卡效果。鉆具循環(huán)壓耗低，在提高機(jī)械鉆速方面具有一定優(yōu)勢(shì)。由于這種鉆井液密度較低，可以實(shí)現(xiàn)近平衡鉆井或者微欠平衡鉆井，能夠較好的降低鉆井液對(duì)儲(chǔ)層的二次傷害[2]。

相比于全油基鉆井液體系，油包水乳化鉆井液具有更加廣闊的應(yīng)用空間。特別是為了降低鉆井過(guò)程中對(duì)地層的污染，在水平井鉆井中使用白乳化油鉆井液的情況越來(lái)越多。在傳統(tǒng)油基鉆井液配方的基礎(chǔ)上，使用聚合物增粘劑取代有機(jī)膨潤(rùn)土，在優(yōu)化選擇乳化劑、潤(rùn)濕劑、分散聚合物降濾失劑的基礎(chǔ)上，合成的油基無(wú)土相油包水乳化鉆井液，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中見(jiàn)到良好效果。相比于柴油，這種類(lèi)型的油基鉆井液以白油作為連續(xù)相，在發(fā)揮含土相油包水乳化鉆井液良好性能的同時(shí)，也表現(xiàn)出優(yōu)異的環(huán)境適應(yīng)性能。對(duì)于可逆轉(zhuǎn)油包水乳化鉆井液，雖然在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)開(kāi)展了相關(guān)研究實(shí)驗(yàn)，但是現(xiàn)場(chǎng)還沒(méi)有見(jiàn)到具體應(yīng)用，需要持續(xù)攻關(guān)，以能夠在現(xiàn)場(chǎng)推廣使用。

3、超高溫超高密度鉆井液

隨著鉆井向著高溫方向發(fā)展，井底溫度超過(guò)200℃的深井、超深井不斷出現(xiàn)，從現(xiàn)場(chǎng)需求出發(fā)，技術(shù)人員對(duì)超高溫鉆井液也開(kāi)展了相關(guān)的研究工作。先后研發(fā)出超高密度、耐高溫的鉆井液體系，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用過(guò)程中滿足了井底高溫對(duì)鉆井液的抗高溫需求。

在高密度鉆井液方面，這種類(lèi)型的鉆井液經(jīng)常在高壓及異常高壓地層中遇到。我國(guó)鉆井時(shí)高壓或者異常高壓地層井在西部和西南部居多，和國(guó)外鉆井液技術(shù)相比，我國(guó)超高密度鉆井液應(yīng)用范圍更廣、技術(shù)更成熟，滿足了復(fù)雜地質(zhì)條件下高效、快速、安全鉆井的需求。

4、泡沫鉆井液

泡沫鉆井液是氣液混合鉆井流體中的一種類(lèi)型，其表現(xiàn)出以下優(yōu)勢(shì)：能夠有效減少儲(chǔ)層傷害，起到保護(hù)油氣層的效果，可以對(duì)地層進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，有利于在鉆井過(guò)程中發(fā)現(xiàn)良好顯示。泡沫鉆井液還可以明顯的提升鉆井速度，對(duì)鉆頭的使用壽命也會(huì)起到延長(zhǎng)作用，同時(shí)能夠有效減少井漏、卡鉆等事故的發(fā)生。在開(kāi)發(fā)時(shí)間較長(zhǎng)的老油田中，由于地層能量衰竭，使用泡沫鉆井液時(shí)，可以降低鉆井液在鉆井過(guò)程中向地層滲漏的量，鉆井液體系密度較低，能夠循環(huán)使用，對(duì)鉆井泵的上水和MWD等井下工具的使用以及空氣注入設(shè)備的使用以及油氣層的保護(hù)都有利。在鉆井液循環(huán)后，體系的性能容易維護(hù)，可以保持井眼的清潔性和對(duì)鉆屑具有良好的攜帶效果[3]。

5、合成基鉆井液

合成基鉆井液在我國(guó)國(guó)內(nèi)鉆井方面應(yīng)用不多，但是由于這種類(lèi)型的鉆井液具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，在超高溫鉆井中應(yīng)用廣泛，其中，在深水鉆井中恒流變合成基鉆井液應(yīng)用更多。而酯基鉆井液通常耐溫達(dá)到140℃以上，仍具有良好的流變性及高溫高壓濾失性，系統(tǒng)的潤(rùn)滑性較好，抑制井壁的能力和抵抗污染的能力較強(qiáng)，可以較好的保護(hù)儲(chǔ)層及環(huán)境，可以保證鉆井過(guò)程的順利進(jìn)行。這一類(lèi)型的鉆井液體系還處于研究階段，應(yīng)用不是特別廣泛，處于不斷完善和成熟階段。

6 國(guó)內(nèi)鉆井液技術(shù)發(fā)展重點(diǎn)展望

第一、努力提高水基鉆井液的性能重點(diǎn)提升鉆井液的抑制性和封堵能力，特別是攻關(guān)性能與油基鉆井液相近的水基鉆井液，以較低的成本在高效鉆井、降低環(huán)保壓力方面發(fā)揮更大作用。特別是應(yīng)該逐步完善耐高溫能力超過(guò)200℃的具有較強(qiáng)懸浮功能的高溫高密度鉆井液。

第二、減少鉆井液體系中的處理劑類(lèi)型和數(shù)量，降低因?yàn)殂@井液液相粘度增加而產(chǎn)生的循環(huán)過(guò)程中壓耗升高、剪切稀釋能力下降及鉆具泥包情況的出現(xiàn)。應(yīng)該強(qiáng)化對(duì)鉆井液中低密度固相控制，進(jìn)一步提高鉆井液穩(wěn)定井壁的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]李振智，孫舉，李曉嵐，等.新型無(wú)土相油基鉆井液研究與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)[J].石油鉆探技術(shù)，2017，45（1）：33-38.

[2]王中華，王旭，楊小華.超高溫鉆井液體系研究（Ⅳ）：鹽水鉆井液設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)[J].石油鉆探技術(shù)，2019，37（6）：1–5.