趙湛（勝利油田海洋鉆井勝利九號(hào)平臺(tái) 山東東營(yíng) 257000）

隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的告訴發(fā)展，對(duì)石油、天然氣等能源的需求越來越大，這就對(duì)當(dāng)前的鉆井技術(shù)提出了更高的要求，對(duì)鉆井液的也提出了更高更新的要求。如何解決當(dāng)前越來越復(fù)雜多變的井壁塌陷問題，維護(hù)井壁穩(wěn)定以保證鉆井工程的順利進(jìn)行成為當(dāng)前鉆井行業(yè)急需解決的難題。保持井壁穩(wěn)定是控制鉆井成本的一個(gè)重要因素，井壁穩(wěn)定也是實(shí)現(xiàn)鉆井安全順利進(jìn)行的保證。防塌鉆井液的優(yōu)劣是保持井壁穩(wěn)定與否的關(guān)鍵，因?yàn)殂@井液的主要作用是防止井壁塌陷和抑制巖石水化。在鉆井工程中，井壁不穩(wěn)定是經(jīng)常遇到的情況，特別是在深井、超深井和勘探井中，經(jīng)常發(fā)生井眼不穩(wěn)的狀況，造成劃眼、卡鉆，甚至機(jī)井報(bào)廢等事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料統(tǒng)計(jì)，每年因?yàn)榫谑Х€(wěn)造成的經(jīng)濟(jì)損失占鉆井總成本的十分之一，是影響鉆井綜合效益的一項(xiàng)關(guān)鍵因素。因此，防塌鉆井液是當(dāng)前鉆井工程研究的重要課題，是保持井壁穩(wěn)定的重要工具。目前鉆井工程中，防塌鉆井液主要以傳統(tǒng)的細(xì)分散淡水鉆井液作為穩(wěn)定液，品種少，效果不明顯，需要防塌效果好、無環(huán)境污染和抑制能力強(qiáng)的防塌鉆井液來解決當(dāng)前井壁不穩(wěn)的重要難題。我國(guó)目前新型鉆井防塌液主要有陽離子聚合物鉆井液、聚合物-KCI鉆井液、復(fù)合離子型聚合物鉆井液和正電膠鉆井液四種，我們將對(duì)這四種防塌液的不同防塌機(jī)理進(jìn)行分析，并相互對(duì)比，從而研究出符合當(dāng)前鉆井需要的防塌鉆井液。

一、井壁不穩(wěn)定的因素

井壁不穩(wěn)定主要是由于鉆井液與泥頁巖、地質(zhì)因素之間相互作用和不規(guī)則的鉆機(jī)作業(yè)等因素引起的，是當(dāng)前鉆井系統(tǒng)中所遇到的一個(gè)世界性難題，極其難解決。重視對(duì)井壁穩(wěn)定機(jī)理的研究，是實(shí)現(xiàn)井壁穩(wěn)定技術(shù)突破的關(guān)鍵，重點(diǎn)是如何提高鉆井液的綜合性能和環(huán)境保護(hù)程度。影響井壁不穩(wěn)定主要有三個(gè)方面的因素，一是力學(xué)不穩(wěn)定地層，二是遇水不穩(wěn)定地層，三是工程因素。力學(xué)不穩(wěn)定地層是指地層受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)或地質(zhì)成因產(chǎn)生擠壓，造成地層內(nèi)受力不均勻，當(dāng)井鉆鉆入該地層后，改變了地層受力方向，從而使得井壁不穩(wěn)定，引起井壁掉塊、坍塌現(xiàn)象。解決此類地層鉆井時(shí)產(chǎn)生的問題，需要鉆井液具有強(qiáng)力的封堵能力、密度高以平衡地應(yīng)力、具有良好的攜沙、懸沙能力和良好的高溫流變性。遇水不穩(wěn)定地層是指地層巖石受到?jīng)_洗液沖洗而發(fā)生水解現(xiàn)象，使得井壁風(fēng)化、松軟甚至剝落，當(dāng)井鉆通過時(shí)，易產(chǎn)生鉆孔超徑、縮徑或者堵塞等現(xiàn)象。要想解決巖石水解等問題的發(fā)生，鉆井液就必須能夠?qū)a(chǎn)生的力學(xué)效應(yīng)和井壁穩(wěn)定的化學(xué)作用有機(jī)的結(jié)合起來。工程因素則主要是鉆井操作方面引起的地層壓裂、壓力激增引起的巖層坍塌等現(xiàn)象。提高液柱壓力、控制地層礦物的水化分散性和降低地層的坍塌壓力是控制和提高井壁穩(wěn)定性的三大途徑。目前主要的維持井壁穩(wěn)定的方法有干性堵漏材料-鉆孔堵漏片、套管護(hù)孔、瀝青材料和脈醛樹脂水泥球四種方法，穩(wěn)定井壁的技術(shù)措施主要有兩種，一是利用優(yōu)質(zhì)的防塌鉆井液抑制或者阻止地層塌陷、水化的作用；二是利用密度合適的鉆井液使井壁力學(xué)穩(wěn)定。

二、防塌抑制液和防塌鉆井液

防塌鉆井液的發(fā)展從20世紀(jì)80年代后逐步進(jìn)入穩(wěn)定期，防塌鉆井液的開發(fā)方向上向一劑多用、高效廉價(jià)和保護(hù)環(huán)境等方面發(fā)展，新一代有機(jī)類水基鉆井液被研制開發(fā)出來。我國(guó)的防塌鉆井液發(fā)展主要經(jīng)歷了60年代無機(jī)鹽為主的石灰、石膏時(shí)代、70年代以聚阿丙烯酰胺為主的聚合物類時(shí)代以及80、90年代的兩性離子聚合物、硅穩(wěn)定劑等。防塌抑制劑種類很多，根據(jù)不同的劃分方式可以分為不同的種類，根據(jù)防塌劑的作用方式不同，我們將其分為兩個(gè)大類。第一類是增加地底礦物質(zhì)之間粘結(jié)力的鉆井劑，主要包括化學(xué)膠結(jié)型防塌劑和僑聯(lián)型化學(xué)防塌劑。第二類防塌劑主要是減少或者阻止水從井眼流向地底，防止地層巖石水化的防塌劑，主要包括封堵性防塌劑、低水化能型防塌劑、水活度降低行防塌劑和濾液增粘型防塌液。井壁不穩(wěn)定的原因有兩個(gè)方面，一是水從井眼流入地層，破壞了地層粘土等之間非化學(xué)結(jié)合力，引起巖層水解等；二是井鉆鉆入巖層，使得空隙壓力增大，地層巖層之間的結(jié)合力降低，造成地層強(qiáng)度降低。對(duì)此，相應(yīng)的解決對(duì)策主要是一是利用鉆井液增強(qiáng)巖石之間的粘結(jié)力，防止巖層水化，二是減少和阻止水從井眼進(jìn)入巖層，減少水與巖層接觸的面積和時(shí)間。根據(jù)防塌劑的作用，我們將防塌劑分為兩個(gè)系類，第一系類就是能夠阻止水從井眼進(jìn)入巖層、降低地層巖石水化的防塌劑，第二類是增強(qiáng)地層巖石之間的顆粒的粘結(jié)力的防塌劑。

三、防塌鉆井液體系性能評(píng)價(jià)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

在實(shí)際鉆井過程中，不同的地質(zhì)層面需要采用不同的鉆井技術(shù)，但使用鉆井液降低工程成本勢(shì)在必行，同時(shí)，必須降低鉆井液對(duì)儲(chǔ)層的傷害。將陽離子聚合物和兩性復(fù)合離子聚合物進(jìn)行比較試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)陽離子聚合物在清水中能更有效的抑制巖土的分解，是抑制性和控制流變性處理劑的最優(yōu)選擇。在提高膨潤(rùn)土漿粘度方面，兩性復(fù)合離子聚合物的效果比陽離子聚合物效果更好，是增稠劑的最優(yōu)選擇。影響巖層損害的因素有粘土類型、地層流體性質(zhì)和儲(chǔ)層的滲透率等，所以鉆井液要盡可能的采用低失水、低固相和低密度的鉆井液，以減少對(duì)儲(chǔ)層巖石的傷害。經(jīng)過調(diào)查和試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)硅基陽離子鉆機(jī)液具有流變性強(qiáng)、抑制性強(qiáng)和良好的潤(rùn)滑性的特點(diǎn)，并能夠穩(wěn)定鉆井液的沉降，降低了儲(chǔ)層的損害。水基鉆井液能夠滿足保持井壁穩(wěn)定、潤(rùn)滑防卡和井眼凈化的需求，濾失量低，能夠有效的保護(hù)儲(chǔ)層。

[1]許同臺(tái)，崔茂榮.鉆井工程井壁穩(wěn)定新技術(shù)[M].北京：石油工業(yè)出版社，1999.

[2]趙忠舉，徐同臺(tái)，盧淑芹.2004年國(guó)外鉆井液技術(shù)的新進(jìn)展(Ⅰ)[J].鉆井液與完井液，2005.

[3]張海青.硅酸鹽鉆井液防塌性能試驗(yàn)研究[D].黑龍江：大慶石油學(xué)院.2003.