朱濱　王立安

摘要：在鉆井過程中會遇到很多的問題，為了解決在鉆井過程中，由于深度增加所產(chǎn)生的問題，利用高溫高密度水基鉆井液高溫高密度條件下性能來解決問題，通過對鉆井液的分析，以及處理劑的研究來分析其性能。利用系列流變性實(shí)驗(yàn)并結(jié)合粒度分布和Zeta電位分析等，研究老化溫度、密度及黏土含量對鉆井液性能的影響。最終實(shí)驗(yàn)表明，深井中的黏土含量對高密度鹽水基鉆井液黏土聚結(jié)有重要影響，黏土聚結(jié)程度隨黏土含量增大而增大。同時(shí)，高密度鉆井液的亞微米顆粒體積分?jǐn)?shù)較低密度鉆井液的高，高溫作用將增加鉆井液的亞微米顆粒體積分?jǐn)?shù)。想要改變現(xiàn)狀，需要盡量降低高溫高密度鉆井液中黏土含量，并配合使用耐溫抗鹽高效護(hù)膠劑是維護(hù)其性能穩(wěn)定性的重要途徑。

關(guān)鍵詞：高溫高密度;水基鉆井液;性能

引言：隨著石油工業(yè)的發(fā)展，我國對石油的需求增加，以至于油氣勘探的地層深度不斷增加，深井的鉆探也逐漸增加。研究證明，隨著深井的深度增加，對鉆井的技術(shù)要求也逐漸增加，對鉆進(jìn)液的性能也提出了較高的要求。在鉆井時(shí)，由于地溫和壓力隨著深度的增加而增加，在高溫條件下，鉆井液處理劑會發(fā)生降解、交聯(lián)、發(fā)酵、失效等變化，從而讓鉆井液的性能也發(fā)生變化，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致鉆井工作無法正常進(jìn)行。針對這一現(xiàn)象，調(diào)節(jié)溫度就變成了重要的工作，為了解決壓力和溫度問題，同時(shí)要以環(huán)保為基礎(chǔ)對此類問題進(jìn)行解決，目前最優(yōu)的解決辦法就是采用水基鉆井液體系。

一 水基鉆井液

水基鉆井液是指油氣鉆井過程利用自身?xiàng)l件滿足鉆井的工作需要的循環(huán)流體的總稱。鉆井液以流體介質(zhì)和體系的組成特點(diǎn)分類可被分為：水基鉆井液、油基鉆井液、氣體型鉆井液和合成基鉆井液。水基鉆井液在實(shí)際操作中占據(jù)重要的作用，為鉆井工作帶來了幫助。鉆井液中最主要的體系有分散鉆井液、鈣處理鉆井液、鹽水鉆井液、聚合物鉆井液、正電膠鉆井液和抗高溫深井水基鉆井液。水基鉆井液在深水和大陸架鉆井所鉆遇的溫度范圍內(nèi)，具有穩(wěn)定的屈服值和靜切力，其部分原因是鉆井液中沒有粘土。控制流變性的聚合物為鉆井液提供了剪切稀釋性，并保證鉆屑的懸浮和傳送。井眼穩(wěn)定和井徑規(guī)則減少了對通井的需求。

二 處理劑的優(yōu)選與評價(jià)

2.1高溫保護(hù)劑GBH

此類高溫保護(hù)劑抗溫性能好，在蓬松的土壤里吸附力強(qiáng)，在高溫下具有護(hù)膠作用。高溫保護(hù)劑在鉆井液中對其有協(xié)同增效功能，可以與其他功能劑形成一種絡(luò)合物，有效提高處理的抗高溫作用。在高溫高密度的鉆井液中，高溫保護(hù)劑對鉆井液有高溫稀釋作用，可以改好三鉆井液的流變性能。同時(shí)高溫保護(hù)劑有一定的頁巖水化膨脹作用，可以穩(wěn)定井眼。

2.2降濾失劑

在深井中，高壓的環(huán)境下，單一的降濾失劑很難滿足鉆井工藝的要求，以至于需要采用兩個(gè)以上的高溫降濾失劑，兩個(gè)相互促進(jìn)，相互完善，最終得到設(shè)計(jì)的要求。但是這種處理劑對鉆井液的增粘作用不大，以至于在井壁上能形成低滲透、韌性、薄而致密的泥餅。

2.3防塌封堵劑

GFD具有良好的一直頁巖水化膨脹的作用，高溫下能有效的一直井壁的斷裂，有利于對井壁進(jìn)行防護(hù)，同時(shí)有效的額填充鉆井液，改善泥餅的質(zhì)量，降低其滲透性。

三 水基鉆井液和油基鉆井液比較

油基鉆井液是一個(gè)發(fā)展趨勢，相對成本來說單井成本比較高，但是綜合起來打一大片井的話成本較低，因?yàn)榭梢灾貜?fù)利用。水基鉆井液單本成本低，但是不能重復(fù)利用，處理起來比較困難，由于國內(nèi)對于環(huán)境保護(hù)不是很重視，所以水基鉆井液廢棄物基本不處理，就是填埋完事。與水基鉆井液相比較，油基鉆井液具有能抗高溫、抗鹽鈣侵、有利于井壁穩(wěn)定、潤滑性好和對油氣層損害程度較小等多種優(yōu)點(diǎn)。油基鉆井液已成為鉆高難度的高溫深井、大斜度定向井、水平井和各種復(fù)雜地層的重要手段，并且還可廣泛地用作解卡液、射孔完井液、修井液和取心液等。

國內(nèi)主要繼承前蘇聯(lián)的技術(shù)，走水基比較多。有些地方的地層只能用油基鉆井液，水基用不了，比如說在墨西哥的一段地層，遇水立馬變硬，鉆頭根本打不動，必須采用油基。但是水基鉆井液也不會消失，像打表層的話采用水基省成本，速度快，等到下部復(fù)雜地層改用油基鉆井液，各盡其能才是最好的。鉆井液其實(shí)就是泥漿，或者說泥漿其實(shí)就是水基鉆井液。泥漿在井上是一門非常高深的學(xué)問，泥漿工也是需要長時(shí)間培養(yǎng)出來的技術(shù)人才。據(jù)我所知，通常來說泥漿都是水基的，油基鉆井液一般是用在地質(zhì)條件比較復(fù)雜的地方。水基鉆井液成本低效果好，應(yīng)用廣泛，原料易得，而且工藝成熟。有時(shí)為了提高潤滑性能會加入一定比例的油，但是這時(shí)泥漿的仍然表現(xiàn)為水性，仍然是水基鉆井液。缺點(diǎn)是容易污染油氣層，而且自身容易受到污染。

油基鉆井液不會污染油氣層，自身抗污染能力較強(qiáng)，易于形成大的巖屑，抗高溫能力強(qiáng)，能應(yīng)用在地質(zhì)情況非常復(fù)雜的地方。油基鉆井液也有純油基的和油混水兩種。純油的鉆井液里面含水量很少，油混水鉆井液里面水是乳濁液的形態(tài)，應(yīng)用起來差異比較大。油基鉆井液的問題是會污染環(huán)境，成本較高，調(diào)配難度也比較大?，F(xiàn)場絕大部分都是水基泥漿，因?yàn)槌杀镜?，但缺點(diǎn)就是水基泥漿在膏鹽層和泥巖層易引起吸水膨脹，造成井壁垮塌。油基泥漿對井壁穩(wěn)定性好，鉆具對井壁摩擦阻力小，但成本太高，探井還由于錄井也無法使用。這兩個(gè)沒有相互取代的問題，各有優(yōu)缺點(diǎn)。油基鉆井液可防止井塌，同時(shí)可以保護(hù)油氣產(chǎn)層，在頁巖氣開采里進(jìn)入產(chǎn)層的三開定向井和水平井一般使用油基鉆井液。

關(guān)于發(fā)展趨勢，從環(huán)保而言，因?yàn)樾颅h(huán)保法的實(shí)施，水基鉆井液和油基鉆井液使用后現(xiàn)在都要求必須處理達(dá)到環(huán)保要求。更是將油基劃入了危險(xiǎn)廢棄物的名錄，水基處理中水的要求是達(dá)到國家污水排放標(biāo)準(zhǔn)，固體也必須達(dá)到固廢填埋標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)展趨勢再有一點(diǎn)是頁巖氣的開采是熱門，而這必然使用大量的油基鉆井液，油基對環(huán)保的要求更高，目前對油基的環(huán)保處理就我了解并沒有一家國內(nèi)公司的技術(shù)能處理達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，要求含油率小于1%?，F(xiàn)在從事的頁巖氣開發(fā)，頁巖的礦物成分較復(fù)雜，除高嶺石、蒙脫石、伊利石等常見黏土礦物以外，還混雜石英、長石、云母方解石、白云石、黃鐵礦、磷灰石等礦物。黏土礦物極易遇水發(fā)生膨脹，而影響正常鉆進(jìn)，造成井壁垮塌等井下復(fù)雜，同時(shí)對后期投產(chǎn)造成鉆井液污染而降低產(chǎn)能，這是使用油基泥漿的主要原因。但是對于其他成分的巖石，比如粘土礦物含量少，為了節(jié)約成本就可以使用水基泥漿，節(jié)約了資金，井壁穩(wěn)定也解決了。

四 結(jié)論

經(jīng)過實(shí)驗(yàn)表明，在高溫，高礦化度低密度水基鉆井液性能過關(guān)，于此同時(shí)應(yīng)用上述中的理論基礎(chǔ)，優(yōu)化加重劑（如重晶石）粒子級配，在此條件下，及時(shí)不加入其它抗溫降黏劑，降濾失劑也能建立起性能優(yōu)良的高溫、高密度鉆井液體系。從而大大簡化了鉆井液體系的配方、減少了添加劑的加量，簡化了應(yīng)用工藝，為現(xiàn)場施工提供了方便、降低了成本。

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