王偉

【摘要】 在石油鉆井施工過程中，優(yōu)化鉆井液體系，能夠提高機械鉆速，不斷提高石油鉆探的效率。而在鉆井施工過程中，由于地層失穩(wěn)易發(fā)生垮塌，造成井下復(fù)雜。鉆井液是井壁穩(wěn)定性的關(guān)鍵要素，優(yōu)選防塌鉆井液體系，能夠避免井垮，提高鉆井時效。通過對防塌鉆井液的防塌機理進行研究，優(yōu)化防塌鉆井液的配方，使其達到更好的防塌效果。

【關(guān)鍵詞】 防塌鉆井液；選擇；應(yīng)用

鉆井液是井壁穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，由于鉆井液體系的不完善，而導(dǎo)致井壁的垮塌，影響鉆井施工的順利進行，降低鉆探效率，甚至是填井側(cè)鉆等巨大的經(jīng)濟損失。所以研究選擇性能優(yōu)良的防塌鉆井液體系，既能滿足井壁穩(wěn)定的需要，又能提高石油鉆井的效率。各種防塌鉆井液體系的試驗和應(yīng)用，優(yōu)選出能保證井壁穩(wěn)定性的體系，滿足石油鉆井的技術(shù)要求，保證井下安全。

一、鉆井液概述

鉆井液是石油鉆井過程中的關(guān)鍵因素，通過鉆井液的循環(huán)，冷卻鉆頭，潤滑鉆頭和鉆具，引導(dǎo)鉆具的正常鉆進，攜帶巖屑，穩(wěn)固井壁，平衡地層的壓力等功用。

二、防塌鉆井液的選擇和應(yīng)用

為了提高石油鉆井的效率，防止井壁失穩(wěn)垮塌，采取優(yōu)化的鉆井液體系，才能滿足鉆井安全施工的需要。通過鉆井液體系的研究，提高防塌性能；為了達到最佳的防塌效果，優(yōu)選防塌鉆井液體系；依據(jù)預(yù)鉆探井的井下情況，應(yīng)用防塌鉆井液體系，既能提高石油鉆井的機械鉆速，又能避免發(fā)生各種井下事故，為固井施工提供便利條件。

（一）防塌鉆井液的選擇

經(jīng)過室內(nèi)試驗研究，和鉆井施工現(xiàn)場的應(yīng)用，獲得最佳的鉆井液配方，達到預(yù)期的防塌效果，滿足井下要求。

1.鉀基防塌鉆井液體系

以氯化鉀溶液做基液，配制的鉆井液體系，氯化鉀屬于環(huán)保型的溶液，沒有毒性，對環(huán)境不會造成污染。該體系具有較強的抑制性，適用于一般的泥頁巖地層，能夠抑制泥頁巖的水化膨脹，預(yù)防井壁失穩(wěn)發(fā)生井垮。通常與CMC、PAC、SFT、K-1、HQ-1等配合使用，與聚合物（FA-369、XL-1、FT-1、雙聚銨鹽等）進行復(fù)配，形成鉀基聚合物防塌鉆井液體系，該體系既能保持較低的濾失量，又能抑制粘度水化分散，維持井壁穩(wěn)定。但是不適用于需要鉆井液密度較高的高溫高壓地層，因為該體系在高溫高壓條件下加重后流變性變得較差，不能滿足井下要求。

2.硅酸鹽鉆井液體系

硅酸鹽鉆井液體系應(yīng)用時間已比較長久，能夠抑制粘土水化膨脹，穩(wěn)定井壁，具有很好的防塌效果。但是熱穩(wěn)定性不好，流變性難以控制，在固相含量高的條件下顯得越發(fā)突出。

3.油基鉆井液體系

與水基鉆井液相比，油基鉆井液在井壁穩(wěn)定性、潤滑防卡、抑制頁巖水化膨脹和地層造漿，快速鉆進等方面都有明顯的優(yōu)勢。特別是針對高活性的水敏性地層。已應(yīng)用于鉆探高溫深井、海上鉆井、大斜度定向井、水平井、各種復(fù)雜井段和儲層保護的重要手段。目前國內(nèi)主要應(yīng)用于鉆探頁巖氣層，既能維持井壁穩(wěn)定又能保護儲層。但是環(huán)保壓力大，易造成污染，配制成本高，特別是鉆遇漏層所造成經(jīng)濟損失巨大。

4.聚胺鉆井液體系

聚胺鉆井液近年來研發(fā)出一類新型強抑制性的水基鉆井液體系。該體系具有抑制性強，在高溫高密度下仍具有良好的流變性、抗溫穩(wěn)定性、低濾失性和良好的潤滑性等特點。有利于鉆井液性能的穩(wěn)定和高溫高密度條件下的壓差卡鉆，有利于井壁的穩(wěn)定性，預(yù)防井下垮塌。

（二）防塌鉆井液的應(yīng)用

為了解決井壁坍塌的問題，保證石油鉆探施工過程中的井壁穩(wěn)定，優(yōu)化設(shè)計和使用防塌鉆井液體系，不斷提高施工效率，避免發(fā)生井壁失穩(wěn)而導(dǎo)致井垮，保證井下的鉆探安全?，F(xiàn)場應(yīng)用，要根據(jù)井下要求和不同的地層物理性質(zhì)來選擇合適的防塌鉆井液體系。

1.防塌鉆井液的防塌機理

無機鹽離子的作用：無機鹽離子與粘土成分發(fā)生作用，改變粘土礦物的成分，防止發(fā)生粘土膨脹，提高了井壁的穩(wěn)固性。

聚合物的包被作用：聚合物鉆井液中的水溶性物質(zhì)，吸附在巖石和井壁上，對井壁起到很好的保護作用，有效地防止了井壁坍塌。

封堵作用：在鉆井液中添加封堵劑，能夠有效的封堵大的孔洞或裂縫，防止發(fā)生井漏的事故，加固井壁，保持井壁的穩(wěn)固，防止井壁坍塌現(xiàn)象的出現(xiàn)。

實際作業(yè)應(yīng)用中，因其組成的成分不同，所以一種防塌鉆井液體系往往具有幾種作用機理的防塌機理，例如鉀基防塌聚合物鉆井液體系，既無機鹽離子的防塌機理又有聚合物的包被防塌機理。

2.影響防塌效果的因素分析

優(yōu)化設(shè)計防塌鉆井液體系，為了達到最佳的防塌效果，有必要分析影響防塌效果的因素，采取有效的技術(shù)措施，解決井壁坍塌的問題，有效地保護井壁，為更好地完成固井施工，奠定了基礎(chǔ)。

地層的因素和工程質(zhì)量因素，對防塌效果均有影響。如果鉆井施工過程中，鉆井液的密度控制的不合理，引起井漏的故障，極易導(dǎo)致井壁的坍塌，而且影響到后續(xù)施工。地質(zhì)因素的影響，對于低壓的大孔洞和裂縫的存在，會導(dǎo)致鉆井液的竄流，引起油層的污染，影響到防塌效果。

3.常用防塌鉆井液體系的防塌性能分析

鉀基聚合物鉆井液體系的應(yīng)用，通過把無機鹽離子的作用與聚合物的包被作用結(jié)合在一起，既能抑制地層水化膨脹，又能降低濾失性，提高封堵性，穩(wěn)定井壁，防止井垮。硅酸鹽鉆井液體系的應(yīng)用，屬于封固性能良好的鉆井液體系，具有較好的抑制性，防止井壁坍塌，解決由于泥頁巖的水化膨脹而引起井壁坍塌的問題。油基鉆井液主要是控制失水，甚至可以達到零濾失，對于水敏性強的地層作用效果更好。聚胺鉆井液體系的應(yīng)用，提高了鉆井液穩(wěn)固井壁的能力，具有非常好的應(yīng)用前景，達到最佳的使用效果。

三、結(jié)論

通過對防塌鉆井液的選擇和應(yīng)用的研究，在石油鉆井過程中，優(yōu)選防止地層坍塌的鉆井液體系，解決了鉆井施工過程中井壁失穩(wěn)的問題，提高石油鉆探的效率。

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