萬(wàn)小勇(中石化華東石油工程有限公司六普鉆井分公司,江蘇 鎮(zhèn)江 212000)

何樹(shù)升(中石油長(zhǎng)城鉆探鉆井液公司，遼寧 盤(pán)錦 124010)

在鉆井工程當(dāng)中鉆井液是極為重要的一部分，被人稱作“鉆井的血液”，是能否安全高效鉆井的關(guān)鍵。隨著頁(yè)巖氣的發(fā)現(xiàn)，頁(yè)巖氣的勘探開(kāi)發(fā)開(kāi)始受到越來(lái)越多的關(guān)注，自上世紀(jì)50年代起我國(guó)鉆井液技術(shù)開(kāi)始發(fā)展，技術(shù)也逐漸成熟，從國(guó)外引進(jìn)到自主研發(fā)，如今已逐漸成熟。

1 頁(yè)巖氣鉆井液技術(shù)難點(diǎn)

1.1 井壁失穩(wěn)

頁(yè)巖地形一般比較脆弱，容易發(fā)生坍塌，在鉆井時(shí)將會(huì)出現(xiàn)井壁失穩(wěn)的情況，這也是大部分頁(yè)巖氣鉆井中出現(xiàn)井眼問(wèn)題的緣故。而導(dǎo)致井壁失穩(wěn)的原因主要有以下3個(gè)方面:

1.在鉆井液進(jìn)入巖層間隙時(shí)，頁(yè)巖與孔隙中液體發(fā)生相互力作用，使得黏土層之間的膨脹應(yīng)力與水化力大小發(fā)生改變導(dǎo)致頁(yè)巖層部分被拉伸破裂。2.濾液在滲透性較低的頁(yè)巖地層中緩慢滲入，使得原本用以支撐的鉆井液的壓力與井壁空隙的壓力達(dá)到平衡，再加上水化應(yīng)力的作用增強(qiáng)了孔隙壓力，減少頁(yè)巖之間的粘結(jié)力而導(dǎo)致井壁失穩(wěn)。3.如遇到巖層中含有部分遇水發(fā)生膨脹的水敏性巖石，在遇到鉆井液時(shí)將會(huì)使力學(xué)平衡被打破使巖石碎裂導(dǎo)致井壁失穩(wěn)。

要避免發(fā)生井壁失穩(wěn)，在對(duì)鉆井液選用時(shí)應(yīng)當(dāng)選擇有抑制與封堵作用的類型，所選鉆井液應(yīng)能控制水與離子在頁(yè)巖中的進(jìn)出以對(duì)水化力大小進(jìn)行控制。

1.2 巖層清理問(wèn)題

頁(yè)巖具有易膨脹，易破碎的特點(diǎn)，在勘探鉆井的過(guò)程中難免會(huì)由于坍塌與振動(dòng)產(chǎn)生大量碎塊，并且頁(yè)巖水平井造斜段的傾斜變化較大，在選用鉆井液時(shí)必須注意鉆井液的攜砂能力、封堵能力與潤(rùn)滑性，避免因?yàn)閹r層清理不當(dāng)而導(dǎo)致的埋鉆卡鉆。

1.3 高扭矩與高摩阻問(wèn)題

在對(duì)水平井進(jìn)行鉆探時(shí)，鉆頭沿造斜段滑動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)與井壁的摩擦力變大，而在正常鉆進(jìn)時(shí)鉆頭的扭矩將會(huì)變大；同時(shí)由于水平段長(zhǎng)，井眼曲率大的問(wèn)題，導(dǎo)致套管的磨阻大，下滑缺少重力在下管時(shí)將出現(xiàn)粘卡的問(wèn)題，對(duì)鉆井液的潤(rùn)滑性與防粘卡性能提出了嚴(yán)格的要求。

2 國(guó)內(nèi)鉆井液技術(shù)

隨著國(guó)內(nèi)對(duì)頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)，我國(guó)的鉆井液技術(shù)不斷革新進(jìn)步，如今已進(jìn)入世界先進(jìn)的行列。在頁(yè)巖氣鉆井中，鉆井液技術(shù)總體上可被分為油基鉆井液和水基鉆井液，而目前大部分的頁(yè)巖氣鉆井用的是油基鉆井液也有少部分用水基鉆井液。

2.1 油基鉆井液

油基鉆井液與水基鉆井液相比，具有良好的潤(rùn)滑性與抑制性，在穩(wěn)固井壁、保護(hù)油氣層方面具有較大優(yōu)勢(shì)且有性能穩(wěn)定、維護(hù)成本低、抗溫力強(qiáng)、抗污能力強(qiáng)等特點(diǎn)。但是，油基鉆井液也因環(huán)境污染大，初始成本高且對(duì)天然氣探測(cè)有阻礙影響的緣故存在一定缺陷。柴油與白油是目前油基鉆井液的主要基液，其中白油雖然成本較柴油高，但更加環(huán)保。

由于油基鉆井液初始成本較高，為降低成本，國(guó)內(nèi)研究出了油基鉆井液的回收再利用技術(shù)與鉆屑算鉆處理的技術(shù)，再通過(guò)回收處理過(guò)程后產(chǎn)生的鉆屑含油量低，符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 水基鉆井液

水基鉆井液與油基鉆井液相比成本較低，更加安全環(huán)保，流變性受溫度的影響性較小，對(duì)鉆井設(shè)備的適應(yīng)性較強(qiáng)，在遇到井漏問(wèn)題時(shí)易于處理。然而，水基鉆井液的井壁穩(wěn)定性差，熱穩(wěn)定性不高，在遇到高溫時(shí)易凝膠化，在鉆井中含有二氧化碳與硫化氫等污染氣體時(shí)缺乏抵抗性，潤(rùn)滑度與防卡能力差，在抑制性與封堵能力方面較不穩(wěn)定。

能否有良好的封堵與抑制能力，保證井壁的穩(wěn)定時(shí)水基鉆井液能否用好的關(guān)鍵。為解決頁(yè)巖的不穩(wěn)定性，可通過(guò)鉆井液濾液的減少、維持濾液的高粘度、添加封堵的化學(xué)劑等方法來(lái)降低頁(yè)巖的滲透率。而對(duì)于滲透性較低的頁(yè)巖，還可用低活度的水基鉆井液的滲透回流以抵消濾液的水力流動(dòng)的同時(shí)強(qiáng)化封堵。

為減少內(nèi)摩阻，加強(qiáng)儲(chǔ)層保護(hù)提高水基鉆井液的潤(rùn)滑性，提高井壁的穩(wěn)定性，可通過(guò)采用正電膠聚合物防塌鉆井液、有機(jī)鹽聚合醇鉆井液、陽(yáng)離子乳液聚合物鉆井液、泥頁(yè)巖鉆井液等類型的強(qiáng)封堵性、抑制性的鉆井液。

3 國(guó)外鉆井液技術(shù)

在油基鉆井液與水基鉆井液的選用上，目前大部分地區(qū)的首選依然是油基鉆井液，然而隨著鉆井液技術(shù)的不斷發(fā)展與對(duì)地層知識(shí)的不斷掌握，國(guó)外的技術(shù)人員對(duì)于水基鉆井液的應(yīng)用方面有了長(zhǎng)足的突破。這些新型鉆井液的突破方向圍繞水基鉆井液的抑制性與封堵性為中心，如以甲基葡萄糖甙與聚合醇為主劑的鉆井液、乙二醇-胺-PHPA水基鉆井液等。

在傳統(tǒng)的水基鉆井液中，堵漏劑的增加能對(duì)鉆井液的封堵性起到一定強(qiáng)化作用。而目前的堵漏劑并不能完全起到堵漏效果，為此目前國(guó)外的最新研究將納米技術(shù)引入至鉆井液，能夠在頁(yè)巖的地層中有效地發(fā)揮防堵的作用，控制鉆井液向地層中流失。

4 結(jié)語(yǔ)

頁(yè)巖氣鉆井工程中的鉆井液，目前占據(jù)市場(chǎng)的油基鉆井液與水基鉆井液兩大類型都各自存在其優(yōu)勢(shì)與缺點(diǎn)，因此應(yīng)當(dāng)規(guī)范對(duì)鉆井液的選用，對(duì)鉆井液的處理添加劑依據(jù)鉆井工程的實(shí)際情況進(jìn)行正確分析判斷，保持對(duì)鉆井液維護(hù)處理的科學(xué)性，并不斷進(jìn)行新技術(shù)的應(yīng)用，提高鉆井液的針對(duì)性與適應(yīng)性。

[1]路保平,蘇勤.中國(guó)石化海外油氣勘探開(kāi)發(fā)的工程技術(shù)難題與對(duì)策[J].石油鉆探技術(shù)，2010(05).

[2]王中華.頁(yè)巖氣水平井鉆井液技術(shù)的難點(diǎn)及選用原則[J].中外能源，2012(04).