史佳歡

（大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院鉆井液分公司, 黑龍江大慶 163413）

石油資源是當(dāng)前社會(huì)生產(chǎn)和生活中應(yīng)用的必要資源, 石油開(kāi)采和石油行業(yè)受到高度重視, 而石油資源本身屬于不可再生資源, 長(zhǎng)時(shí)間的開(kāi)采容易出現(xiàn)枯竭問(wèn)題, 所以當(dāng)前石油開(kāi)采中, 也正在努力研究新技術(shù)。鉆井工藝是石油開(kāi)采的重要環(huán)節(jié), 鉆井成功與否直接關(guān)系到石油開(kāi)采的效果。使用鉆井液可以提升石油鉆井的成功率。所以, 相關(guān)專(zhuān)家提出優(yōu)化鉆井液的性能, 提升石油鉆井效果。在進(jìn)行石油開(kāi)采過(guò)程中, 還應(yīng)該在最大程度上提升石油開(kāi)采技術(shù)效果, 相關(guān)專(zhuān)家設(shè)計(jì)應(yīng)用加重劑可以改變鉆井液性能。而為了進(jìn)一步提升鉆井液性能, 研究加重劑對(duì)石油鉆井液的影響也是十分關(guān)鍵的技術(shù)內(nèi)容。

1 本次實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)要闡述

研究石油鉆井液的性能對(duì)于石油鉆井而言意義非凡, 本次試驗(yàn)研究是針對(duì)不同的加重劑對(duì)鉆井液的影響分析, 試驗(yàn)過(guò)程中主要選擇毫微粉體、普通重晶石粉和微錳礦三種加重劑作為原材料, 按照一定的配比完成鉆井液配方設(shè)計(jì), 最終觀察測(cè)量加入不同加重劑之后鉆井液的各項(xiàng)性能。表1為本次試驗(yàn)展開(kāi)過(guò)程中的各種技術(shù)準(zhǔn)備。

表1 鉆井液性能試驗(yàn)材料和器材準(zhǔn)備表

試驗(yàn)過(guò)程中, 加入三種不同的加重劑, 按照相同的配方進(jìn)行鉆井液配比, 最終完成各種加重劑的性能對(duì)比分析。

2 針對(duì)不同加重劑本身性能進(jìn)行分析

加重劑本身性能是影響到鉆井液各種性能的關(guān)鍵因素, 所以在試驗(yàn)展開(kāi)前需要對(duì)三種不同加重劑本身的性能有所了解, 其性能分析過(guò)程中, 主要是針對(duì)鉆井液的粒度性能進(jìn)行分析, 其粒度性能是影響到鉆井液的主要因素。

（1）加重劑粒度分析。本次加重劑粒度性能分析過(guò)程中, 利用LA-950A2激光粒度分析裝置進(jìn)行微觀形態(tài)觀察。觀察之前將三種加重劑分別加入到六偏磷酸鈉溶液當(dāng)中, 要求溶液的濃度為0.6%。同時(shí)利用超聲分散對(duì)溶液進(jìn)行處理, 要求超聲分散時(shí)間為300s。表2是對(duì)三種不同加重劑的粒度性能數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

表2 三種不同加重劑的粒度性能特點(diǎn)

（2）加重劑對(duì)鉆井液性能影響分析。本次試驗(yàn)展開(kāi)的主要目的是完成鉆井液性能影響分析, 主要針對(duì)鉆井液密度性能、鉆井液粘度性能等相關(guān)性能因素進(jìn)行分析, 實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井液的應(yīng)用效果分析, 提升對(duì)鉆井液的應(yīng)用管控。

①本次試驗(yàn)展開(kāi)過(guò)程中, 針對(duì)鉆井液密度性能進(jìn)行分析。鉆井液的密度直接到鉆井液的使用功效。本次試驗(yàn)分析過(guò)程中, 針對(duì)不同加重劑應(yīng)用后的鉆井液, 密度進(jìn)行對(duì)比, 同時(shí)也針對(duì)不同加重劑的加入量進(jìn)行對(duì)比。A在加入200g毫微粉體時(shí)鉆井液密度為1.31g/cm3, 加入400g毫微粉體時(shí)鉆井液密度為1.60g/cm3, 加入600g毫微粉體時(shí)鉆井液密度為1.75g/cm3。B在加入200g普通重晶石粉時(shí)鉆井液密度為1.30g/cm3, 加入400g普通重晶石粉時(shí)鉆井液密度為1.58 g/cm3, 加入600g普通重晶石粉時(shí)鉆井液密度為1.73g/cm3。C在加入200g微錳粉時(shí)鉆井液密度為1.28g/cm3, 加入400g微錳粉時(shí)鉆井液密度為1.57g/cm3, 加入600g微錳粉時(shí)鉆井液密度為1.71g/cm3。通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可知, 加入不同加重劑之后, 鉆井液密度有所變化, 在同等加重劑計(jì)量之下, 加入不同加重劑不同用量的鉆井液密度毫微粉體＞普通重晶石粉＞微錳粉。并且進(jìn)行數(shù)據(jù)研究中發(fā)現(xiàn), 在加重劑用量提升下, 鉆井液密度也有所提升。

②本次試驗(yàn)展開(kāi)過(guò)程中針對(duì)鉆井液粘度性能進(jìn)行了試驗(yàn)分析, 在粘度性能進(jìn)行分析過(guò)程中, 加入三種不同加重劑后, 將利用M3500-1低剪切泥漿粘度儀進(jìn)行粘度對(duì)比。A在加入200g毫微粉體時(shí)鉆井液密度為54.93mPa·s, 加入400g毫微粉體時(shí)鉆井液密度為120.72mPa·s, 加入600g毫微粉體時(shí)鉆井液密度為321.46mPa·s。B在加入200g普通重晶石粉時(shí)鉆井液密度為41.12mPa·s, 加入400g普通重晶石粉時(shí)鉆井液密度為47.00mPa·s, 加入600g普通重晶石粉時(shí)鉆井液密度為72.26mPa·s。C在加入200g微錳粉時(shí)鉆井液密度為47.18mPa·s, 加入400g微錳粉時(shí)鉆井液密度為61.58mPa·s, 加入600g微錳粉時(shí)鉆井液密度為89.58mPa·s。通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn), 不同加重劑加入鉆進(jìn)液中, 其粘度性能有所變化。粘度性能由高到低為毫微粉體＞微錳粉＞普通重晶石粉。并且通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn), 在加入不同量的加重劑之后, 加重劑用量增加, 鉆井液的粘度性能也有所增加。在鉆進(jìn)液參與到鉆井工作過(guò)程中, 鉆井液的表觀濃度相對(duì)比較大, 將會(huì)提升鉆井液的攜帶巖屑能力, 從而提升鉆井液的工作效率, 一定程度上提升了鉆井液的應(yīng)用效果, 確保鉆井工作優(yōu)化。

③在實(shí)際的鉆井液性能分析中, 還包括對(duì)鉆井液的FLAPI、泥餅厚度、滲透率等性能進(jìn)行分析。在進(jìn)行鉆井液多種性能分析中, 主要影響鉆井液的濾失造壁性, 表3為不同加重劑在不同用量下對(duì)鉆井液性能的影響分析。通過(guò)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn), 毫微粉體加入之后,FLAPI性能、泥餅厚度、滲透率性能指數(shù)最高。尤其是其滲透率比較差, 泥餅厚度也比較大, 影響到了鉆井液的濾失造壁性, 而通過(guò)技術(shù)對(duì)比發(fā)現(xiàn), 普通重晶石粉加入到鉆井液中, 鉆井液的濾失造壁性?xún)?yōu)良, 提升了鉆井液的應(yīng)用效果。對(duì)于后續(xù)的石油鉆井工作優(yōu)化也有重要的作用。普通重晶石粉的泥餅厚度極佳, 主要原因是由于其顆粒性能較好[1]。

表3 不同加重劑在不同用量下對(duì)鉆井液性能的影響

④針對(duì)不同加重劑在不同用量下對(duì)鉆井液的潤(rùn)滑性能進(jìn)行分析。潤(rùn)滑性能是影響到鉆井液工作效果的主要性能, 對(duì)于鉆井液的各項(xiàng)工作處理而言有非常重要的作用。本次試驗(yàn)研究中針對(duì)不同的加重劑應(yīng)用下, 鉆井液的泥餅?zāi)ψ柘禂?shù)進(jìn)行分析, 在進(jìn)行摩阻系數(shù)分析中采用NZ-3型泥餅粘滯系數(shù)測(cè)定裝置進(jìn)行測(cè)定。圖1為在不同加重劑的泥餅?zāi)ψ柘禂?shù)對(duì)比。通過(guò)圖1可知應(yīng)用普通重晶石粉的泥餅?zāi)ψ璐? 潤(rùn)滑性能差, 不適合對(duì)深井超深井的鉆井液進(jìn)行加重。但普通重晶石用量的增加對(duì)鉆井液潤(rùn)滑性能的影響較小, 所以比較適合對(duì)加重劑需要較多的鉆井液體系。另外, 毫微粉體與微錳粉之間的泥餅阻尼系數(shù)幾乎相同, 而隨著加重劑加入量的逐漸增加, 毫微粉體的泥餅?zāi)ψ柘禂?shù)增加[2]。

圖1 不同加重劑的泥餅?zāi)ψ柘禂?shù)

3 加重劑對(duì)鉆井液性能的試驗(yàn)總結(jié)

本次試驗(yàn)主要針對(duì)加重劑對(duì)鉆井液性能的影響進(jìn)行分析。

（1）通過(guò)本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn), 毫微粉體作為鉆井液加重劑過(guò)程中, 其粘度性能比較大能夠攜帶更多的懸浮巖屑、確保鉆井干凈。但是, 其除砂效果比較差, 影響到鉆井速度。

（2）普通重晶石粉配制的鉆井液潤(rùn)滑性能差, 可能會(huì)影響到鉆井速度, 但是其濾失造壁性相對(duì)優(yōu)良。

（3）通過(guò)本次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 在鉆井液進(jìn)行配置過(guò)程中, 選擇應(yīng)用普通重晶石粉和微錳粉混合加入配比鉆井液, 能夠取得更好鉆井液性能, 提升鉆井效果[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文筆者針對(duì)加重劑對(duì)鉆井液的性能影響進(jìn)行分析, 通過(guò)本文主要研究普通重晶石粉、毫微粉體和微錳粉加入后的鉆井液性能, 希望能夠?qū)︺@井液加重劑的研究有所幫助。