国内可循环泡沫类钻井液应用现状.pdf

第 3 2卷 第 1 期 2 0 1 0年 1月 石 油 钻 采 工 艺 OI L DRI LLI NG PRODUCTI ON TECHNOLOGY V0 1 ． 3 2 No ．1 J a n ．2 0 1 0 文章编号 1 0 0 0 7 3 9 3 2 0 1 0 0 1 0 0 1 00 7 国内可循环泡沫类钻井液应用现状 郑 力 会 左 锋 王 珊 方 满宗 梁 继文 王 旭 王 明 华 蒲 明 江 1 ． 中国石油大学石 油工程教 育部重点 实验 室， 北京1 0 2 2 4 9 ； 2 ． 中海石油 中国 有限公司， 北京5 2 4 0 5 7 3 ． 川庆钻探 工程有 限公 司， 四川成都 6 1 0 0 5 1 摘要可循环泡沫类钻井液随钻防漏堵漏优异， 但 目前不少应用者对此技术了解不太系统， 无法借鉴以往经验解决实际问 题并促进技术更快发展。以此技术的发展时间为主线， 划分国内可循环泡沫类钻井液的发展历程为萌芽时期、 发展时期和完善 时期， 提出了各个时期的划分依据和标志性事件。重点介绍了各发展时期的体系发展、 应用领域扩大和防漏堵漏技术融合等实 例， 包括体系组成、 性能和应用参数。指 出了目前理解可循环、 微泡和钻井液的体系等含义存在的问题 ， 提出了微泡微观结构研 究、 防漏堵漏机理研究、 压力温度联合作用下微泡稳定性研究、 微泡钻井液工程性能和储层保护性能研究等四大研究方向， 以推 动可循 环类泡沫钻 井液性能更优 、 应 用领域更广 。 关键词 中国；可循环泡沫类钻井液； 应用；现状；发展 中图分类号T E 2 5 4 ． 3 文献标识码A St a t e o f t he a r t i n t he mi c r o -- bub bl e -- b a s e d dr i l l i ng fl ui ds i n Chi na Z H E NG L i h u i ， Z UO F e n g ， WA N G S h a n ， F A NG Ma n z 0 n g ， L I A NG J i we n 2 ，W A N G X u ， W A N G M in g h u a ， P U M i n g ji a n g 1 ． MO EKe yL a b o r a t o r yo fP e t r o l e u mE n g i n e e r i n g , C h i n a Un i v e r s i t yP e t r o l e u m， B e ij i n g 1 0 2 2 4 9 ， C h i n a ； 2 ． C NOOC C h i n a C o ． ， L t d ． B e O i n g 5 2 4 0 5 7 ， C h i n a ； 3 C h u a n q i n gDr i l l i n gEn g i n e e r i n g C o ． ， L t d ． C h e n g d u 6 1 0 0 5 1 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e p l u g g i n g a b i l i t i e s o f mi c r o b u b b l e - b a s e d d r i l l i n g fl u i d s a r e o u t s t a n d i n g ． Ho we v e r , ma n y mu d e n g i n e e r s d o n ’ t f u l l y u n d e r s t a n d ． As a r e s u l t ， t h e y c a n n o t l e a rn f r o m e x p e r i e n c e s t o s o l v e a p p l i c a t i o n p r o b l e ms a n d e n h a n c e t h i s t e c h n o l o g y ． Th e d e v e l o p i n g p r o c e s s o f d r i l l i n g fl u i d s c a n b e d i v i d e d i n t o t h r e e p a r t s g e s t a t i o n p e r i o d ， d e v e l o p me n t p e r i o d a n d p e r f e c t i n g p e r i o d b y c h r o n o l o g i c a l me t h o d ． Au t h o r s p r e s e n t t h e d i v i s i o n r e a s o n s a n d e v e n t fl a g s ． Th e c a s e s a r e f o c u s e d o n d e v e l o p me n t p e r i o d o f mi c r o b u b b l e - b a s e d d r i l l i n g fl u i d s ， i n c l u d i n g c o mp o s i t i o n ， p e r f o r ma n c e a n d a p p l i c a t i o n p a r a me t e r s o f t h e d r i l l i n g s y s t e m． T h e r e a r e t h r e e i s s u e s s u c h a s t h e me a n i n g o f c i r c u l a t i o n ， mi c r o b u b b l e s a n d dri l l i n g fl u i d s y s t e m． I t s h o u l d b e r e s e a r c h e d t h a t mi c r o s t r u c t u r e o f mi c r o b u b b l e s ， me c h a n i s ms o f l o s t c i r c u l a t i o n c o n t r o l ， s t a b i l i t i e s o f mi c r o b u b b l e s u n d e r t e mp e r a t u r e p r e s s u r e c o n d i t i o n ， a n d d r i l l i n g fl u i d s p r o p e r t i e s a n d f o r ma t i o n d a ma g e c o n t r o l a b i l i t i e s ． Al l o f t h e s e a r e a i m t o mo r e a n d mo r e e x c e l l e n t p r o p e r t i e s a n d mo r e a n d mo r e wi d e a p p l i c a t i o n o f mi c r o - b u b b l e b a s e d dri l l i n g fl u i d s ． Ke y wo r d s Ch i n a ； m i c r o - b u b b l e - b a s e d d r i l l i n g fl u i d s ； a p p l i c a t i o n ； s t a t e o f t h e a r t ； d e v e l o p me n t 应用可循环泡沫类钻井液， 与应用其它泡沫钻 井液的根本区别， 是不需要附加特殊设备， 就可以实 现一定体积的气体稳定存在于钻井液中。气体的存 基金项 目 作者简介 在， 降低了钻井液密度。因此， 一般认为， 可循环泡 沫类钻井液 降低 了整个井 眼的液柱压力， 减小 了液 柱与地层孔隙压力间的压差， 进而降低了漏失量， 从 国家科技重大专项 编号 2 o O 8 z xO 5 0 2 4 0 4 、 2 0 0 8 Z X0 5 0 3 6 ． 0 3 、 2 0 0 8 Z X 0 5 0 6 2 及教 育部 长江学者和创新 团队发展计划 No I R T 0 4 1 1 资助。 郑力会， 1 9 6 8 年生。主要从事用于防漏堵漏、 储层保护的 自匹配绒囊封堵技术和 自 脱壳反排理论研究与应用， 博士， 高级工程 师。电话 0 1 0 8 9 7 3 1 0 2 6 ； E - ma i l z h e n g l i h u i s o h u ． c o rn。 郑力会等 国内可循环泡沫类钻 井液应用现状 而控制了储层伤害。 由于能够在不停止正常钻井作业 的同时， 实现 防漏堵漏 ， 这项技术一出现就得 到 同行的认 可并得 以快 速发展 。 目前 ， 国内有关此类 钻井 液的文献 已 达 8 0 多篇 ， 称谓也较多。 可循环泡沫 、 可循环微泡沫 、 微泡沫、 微泡等主题词， 都可在有关文献中见到； 钻 井现场则直接称之为泡沫液 、 泡沫浆。称谓不 同， 反 映出对可循环泡沫类钻井液 的认知程度。在此项技 术十几年 的发展过程中 ， 不同研究者 ， 针对不同地层 条件 ， 为了不 同 目的 ， 研 制了不同体系 ， 应用于 国内 胜利 、 吐哈等十几个油 田及国外钻井液服务的油 田， 解决 了一些钻井难题 ， 钻井液技术 也得 以发展 。但 是 ， 目的不 同， 决定 配方 不同 ；配方不 同， 性 能差距 较大。应用不 同性能钻井液 ， 收到不 同效果 ， 结论也 有偏差。 为全 面地 了解 、 应 用 、 完 善可循 环泡 沫类钻 井 液 ， 以应用可循环泡沫类钻井液的时间为主线 ， 介绍 此项技术在萌芽 时期 、 发展时期和完善时期 的标志 性事件 ， 提出这项技术 的发展建议 。 1 萌芽时期 Ge s t a t i o n p e r i o d 1 9 9 6 年， 宫新军等J为使钻井液密度控制在 1 ． 0 g ／ c m。 以下 ， 研制 “ 可循 环泡沫钻井液 ” ， 至 1 9 9 9年 隋跃华等 开始预测可循环泡沫钻井液的井下密度 的三年里， 国内只有胜利油 田在研究 、 应用可循环泡 沫钻井液， 此后此类钻井液在许多油气田得以发展。 因此 ， 称这三年 多的时间为可循环泡沫类钻井液 的 “ 萌芽时期 ” 。 文献 [ 1 ] 以淡水 、 盐水或预水化膨润土浆为起 泡胶体基浆， 加入正电胶 、 稳泡剂和发泡剂， 研制出 密度 0 ． 7 5 ～ 1 ． 0 g ／ c m 的钻井 液 ， 在草桥 、 孤南地 区试 用 了 5口井 ， 报道最大井深 1 8 0 0 I T I 。解决 了地层压 力系数小于 1的古潜 山地层井漏 问题 。 此后 ， 这项技术在胜利 油 田继续从 可循环泡沫 钻井液降低 了井眼液柱压力实现防漏堵漏的基本观 点 出发 ， 发展这项技术 。文献 [ 2] 研究了文献 [ 1 ] 气 、 液 、 固三相分散钻井液 的压力 、 温度 和密度的关 系 ， 证 明 了可循 环泡 沫钻井液 的井下 密度小 于 1 ． 0 g ／ c m ， 并从分子问作用力 的变化研究了机理 。使用 密度 0 ． 6 ～ 0 ． 9 0 g ／ c m 的钻井 液 ， 在草桥 、 孤南 、 桩西 、 临盘等地区的古潜山灰岩风化壳和滨南地区火成岩 钻井 2 9口， 报道最大井深 3 0 8 0 1 T I 。 不难看出， 由研制低密度可循环泡沫钻井液， 以 降低液柱压力实现防漏堵漏的感性， 发展到研究井 下泡 沫是否存在 ， 以实现欠 ／ 近平衡 防漏堵漏 的理 性 ；还利用 P VT实验和运用分子问作用力来说明密 度低于 1 ． 0 g ／ c m 的原因 ， 表明对 可循环泡沫钻井液 中 “ 泡沫 ”的认识 ， 已经不再局 限于地面 ， 试图告诉 应用者井下实际密度足够低 ， 也是用欠平衡方式进 行防漏堵漏。遗憾 的是 ， 他们在应用过程 中没有注 意到， 多数可循环泡沫钻井液是在过平衡条件下完 成钻井作 业的。也就是说 ， 没有摆脱降低压差实现 防漏堵漏的思维定式。同时 ， 从处理剂的角度也可 以看出 ， 体系确实是可循环 “ 泡沫 ” 。因此 ， 依 旧把 此事件划归为可循环泡沫类钻井液发展史上的萌芽 时期。但这种划分， 不减弱它引导研究可循环泡沫 类钻井液防漏堵漏机理的奠基作用。 2 发展 时期 De v e l o p i ng p e r i o d 可循 环泡沫萌芽时期 ， B r o o k e y l 3 于 1 9 9 8年研 制 出类似可循 环泡沫 的 Ap h r o n s 钻 井液。2 0 0 0年 ， 赵忠举等 译为 “ 微泡型打开油层钻井液” 。由于 报道解决 了水平井漏失和储层伤害问题 ， 以及在经 典著作 中找到了微观结构理论依据 ， 所 以， 在既有 理论支持又有应用证 明的条件下 ， 引起 了整个钻井 液行业 的关注。2 0 0 1 年 ， 徐同台等 把 中国的可循 环泡沫和 A p h r o n s 作为同一钻井液体系看待， 并称 之为微泡。因此 ， 随后的几年里 ， 不管是 以哪一种称 呼可循环泡沫类钻井液， 都可以认为是微泡钻井液。 微 泡 “ 一 核一层三膜 ”微 观结 构 ， 还成 了无论 中国 还是 国外 ， 研究微泡作用机理 的基础。这尽 管在一 定 程度 上削弱了可循 环泡沫的影 响 ， 但无疑促进了 可循环泡沫类钻井液的应用研究 。反观可循环泡沫 发表在国际会议上的论文 l ， 参考文献十分单薄 ， 区 区 4篇无法 与 Ap h r o n s 1 9篇相 比。尽管有许多应用 实例 ， 还是给读者基础研究不够、 理论水平较低的感 觉 。国内外都没有给予足够的重视 ， 也是有道理的。 2 0 0 0到 2 0 0 8 年 ， 国内发表关于可循环泡沫类的 学术论文 5 0 余篇， 学位论文研究 2 部， 以流变性、 滤 失造壁性、 体系稳定性、 处理剂配伍性等为主要研究 内容 ， 在体 系发展 、 应 用领域扩大 ， 以及与其它堵漏 技术的融合等方面取得了长足进步。但机理研究没 有突破， 还是停留在 “ 泡沫 ” 应用上， 因此称为 “ 发 展时期 ” 。 l 2 石 油钻采工艺 2 0 1 0年 1月 第 3 2卷 第 1 期 2 ． 1 体系发展 S ys t e m d e ve l o p m e n t 可循环泡沫类钻井液发展 时期 的突出表现， 在 于体系的连续相 、 处理剂种类不断丰富， 适用于不同 地域的多种体系不断出现。 2 0 0 0年 ， 刘德胜等 研制 了无固相微泡沫钻井 液， 由发泡剂、 稳泡剂、 降滤失剂和流型调节剂组成。 密度 0 ． 7 5 ～ 0 ． 9 2 g ／ c m ， 在二连油田哈 3 4 5 X井， 解决 了地层压力系数 0 ． 6 8的井漏 问题。2 0 0 2年 ， 左凤江 等 进一步研究， 引入膨润土和聚阴离子纤维素， 研 制 出含黏土相可循环微泡沫钻井液。密度 0 ． 8 0 ～ 0 ． 8 4 g ／ c m。 ，完成了哈 3 3 6 井， 地层压力系数 0 ． 7 1 ； 密度 0 ． 9 0 ～ 0 ． 9 5 g ／ c m ， 完成 了淖 1 0 2 ． 6井 ， 地层压力 系数 0 ．9 1 ， 报道最大井深 1 8 5 8 m。由于使用了聚合物， 使 得微泡沫钻井液 的稳定性提高， 可以认为是最早使 用聚合物者。后来体系研究， 大都使用了聚合物。 2 0 0 1 年， 罗健生等 。 “ 室内用膨润土 、 碳酸钠 、 正 电胶、 小阳离子、 改性淀粉、 8 0 A 5 1 、 磺化酚醛树脂、 稳 定剂、 抗温剂、 缓蚀剂、 高粘聚阴离子纤维素， 研制了 密度 0 ． 6 6 ～ 0 ． 9 g ／ c m。 的淡水膨润土正 电胶微泡沫钻 井液 、 聚合物微泡沫钻井液 ， 以及海水膨润土微泡沫 钻井液。虽然没有应用 ， 但 发展 了海水为连续相 的 可循环微泡沫钻井液。 2 0 0 2年， 周辉等 认为可循环泡沫钻井液加 入适量的聚合醇与暂堵剂， 能够进一步改善钻井液 性能的同时， 提高钻井液油气层保护效果。研究过 程 中， 观察到侵入油层 的钻井液滤液与油藏之 问形 成一条气相隔离带， 阻止钻井液向油层进一步侵人。 这一现象直到 2 0 0 6年 ， G r o wc o c k等 观察到并展 示了图片。表明可循环泡沫类钻井液防漏堵漏的方 式独特。 2 0 0 4年 ， 武学芹等 ， 引用 A p h r o n s 的微观结 构 ， 用基浆 、 改性黄原胶 、 发泡剂 、 流 型调节剂 、 降滤 失剂， 研制微泡钻井液， 密度 0 ．9 ～ 1 ． 1 3 g ／ c m ， 完成吐 哈油 田雁 6 5 3井 ， 井深 1 8 8 7 m， 地层压力系数 0 ． 9 6 。 它表明， 微泡钻井液的称呼已被 中国所认可 。 同年， 张毅等 使用膨润土、 降滤失剂、 增黏 剂、 发泡剂、 稳泡剂、 抑制剂、 磺化沥青等研制三相 可 循 环 微 泡 沫 钻 井 液 ， 密 度 0 ． 7 3 ～ 0 ． 9 0 g ／ c m ， 完 成 3 0 0 ～ 7 0 0 m 主漏失 井段钻井 ；再 用钻 井液 密度 0 ． 8 7 ～ 0 ． 9 7 g ／ c m ， 完成 1 8 0 0 ～ 2 0 0 0 m 次漏 失 井 段 钻 井。实验 3口井， 有效封堵水泥都没有实现有效封 堵地层。应用结果认为， 钻井液当量密度可控制在 1 ． 0 0 g ／ c m 左右 ， 用于井深 1 0 0 0 m 以内效果较为明 显 ； 井深超过 1 5 0 0 1T I 时， 循环当量密度接近基液密 度。三相可循环微泡沫钻井液对泥浆泵 的上水效率 有一定影 响， 循环 时地面管汇振动幅度较大。这与 同年成效华等 、 张振华等 的上水良好结论有 所出入， 而与2 0 0 3 年 Wh i t e 等 井深 1 9 8 0 m下微 泡消失的结论相似。2 0 0 6 年， 杨虎等 认同了这个 结论 ， 并明确了微泡沫在 4 MP a时， 就不存在。这些 事件表明， 人们 已开始研究它的适用井深， 更重要 的 是 ， 发现可循环微泡沫的强度不足。 2 0 0 4年、 2 0 0 5年 ， 是可循 环泡沫类 钻井液体系 大发展时期， 除了不同作用的处理剂引入体系外， 预 测不 同温度 、 压力下的密度成为热门话题 ， 两年发表 中文论文 2 0 余篇。热门的主要原因， 是想用低密度 来解释防漏堵漏机理 。这一话题直到 2 0 0 8年 还 未停止， 甚至成为研制可循环泡沫类钻井液体系必 须测定内容。虽然都发现了在温度、 压力共同作用 下， 钻井液的密度并非呈线性的增加趋势， 但都没有 定量明确井深与密度的变化规律 。 泡沫类流体具有良好的携带能力， 其流变性常 常不作为研究重点。2 0 0 5 年 ， 詹美萍等 。 。 由基浆 、 复配发泡剂 、 高效稳泡剂 、 增黏剂、 流型调节剂等配 制成 可循环微泡体 系， 研究 了泡沫质量 0 ． 1 - 0 ． 8 2的 流变性， 认为赫 ． 巴流变模式能较真实地反映泡沫 体系的流动特性。2 0 0 7 年， 王洪军等 也得出同样 的结论 。 2 0 0 8年 ， 叶诗均 针对江汉油田储层压力系数 低且盖层为盐 膏层所造成的钻井 液技术难点 ， 研制 了饱和盐水微泡沫钻井液 。离子型起泡剂为主起泡 剂 ， 非离子型起泡剂为辅起泡剂 ， 改性黄原胶和聚阴 离子纤维素作稳泡剂 ， 成功用于觯深 1 井 、 拖 2 6 斜 ． 2 井等 4口井， 最大井深 2 2 0 0 m。再一次发展了微泡 沫钻井液 的连续相 。 可循环泡沫类钻井液 ， 经过几年发展 ， 使用处理 剂种类较多 ， 按处理剂种类划分 已不能很好地反映 其体系的特点。从体系的固相来看， 绝大多数是含 膨润土相体系， 而且大多数以降低体系密度来指导 现场防漏堵漏 。因此 ， 以有无固相对可循环泡沫类 钻井液分类比较合适。 2 ． 2 应用领域扩大 The a mpl i fic a t i o n o f a pp l i c a tio n a r e a 防漏堵漏不仅仅是钻井工程的难点和重点， 也 是修井、 矿产勘探、 煤层气钻井的难点。可循环泡沫 郑力会等 国内可循环泡沫类钻井液应用现状 1 3 类钻井液在这些方面的应用 ， 也取得 了进展。 2 0 0 5年 ， 夏 廷 波等 研 制膨 润 土浆 、 聚丙 烯 酸钾 、 水解聚丙烯酰胺钠盐 、 发泡 剂等微 泡钻井 液 ， 用于沙 试 3井 煤层气 一开 和二开钻 井。一开 密度 0 ． 8 0 ～ 1 ． 1 5 g ／ c m ， 二开密度 0 ． 7 0 ～ 0 ．8 0 g ／ c m ， 复配使 用随钻防漏堵漏剂 、 两种单封复配 、 白沥青 、 封堵防 塌剂 ， 顺 利 完钻 8 2 6 m。而 邻井 沙 试 1 井 ， 从 井 深 4 6 2 1 T I 开始直到井底 6 2 5 1T I ， 全部 为漏失井段 ， 先后 使用了复合堵漏剂、 单封、 蛭石 、 锯末、 棉籽壳、 水泥 及 自行设计加工的泥球 、 泥包 、 棕绳段 、 皮绒 等多种 堵漏剂 ， 堵漏方法采用了桥堵 、 高固相膨润土石粉塞 子 、 水泥等多种方法 ， 效果都不好。微泡钻井液第一 次用于煤层气随钻防漏堵漏 ， 获得成功。 2 0 0 6年 ， 李八一 等 用膨润土浆 、 聚 阴离子纤 维素 、 稳泡剂 、 聚丙烯酸钾 、 发泡剂及其它处理剂 ， 研 制了低密度微泡沫压井液 ， 密度 0 ． 7 0 ～ 0 ． 9 9 g ／ c m ， 在 红南 2井 、 温砂 3 0 1 井和雁 2 4 4井等修井 5口井 ， 压 力系数均小于 0 ．8 8 。不但没有发生漏失， 而且表皮 系数仅 0 ． 2 0 ～ 2 ． 3 4 。微泡钻井液第一次应用于修井作 业 ， 获得成功。 2 0 0 8年 ， 要二 仓等 用 膨润土浆 、 氢氧 化钠 、 稳泡剂、 中黏度絮状纤维素、 发泡剂研制成微泡沫 钻井液 ， 用于探矿 经常遇到的构造复杂 、 裂隙发育 、 地 层 破 碎 等井 段 的岩 心 钻探 。完 成 了 Z KB1 2 8 、 Z K D9 ． 0 、 B Z K 3 2 ． 4 8和 B Z K3 2 3 2等钻孔。解决了漏 失 问题 ， 流变性 和润滑性 良好 ， 携带岩粉能力强 ， 提 高岩心采取率、 机械钻速和钻探质量。微泡第一次 用于探矿工程 ， 取得 了良好的应用效果。 微泡钻井液在发展 中不 断进步 ， 不仅可 以用于 煤层气钻井， 还可以用于石油修井和岩心钻探， 应用 领域扩大 ， 但没有摆脱低密度 防漏堵漏的思想。 2 ． 3 技术融合 Te c h no l o g i c a l i n c o r p o r a t i o n 由于微泡钻井液 防漏堵漏 能力 强 ， 但对于表层 漏失控制能力不足。应用者将微泡钻井液与其它堵 漏技术结合起来 ， 成功地控制 了表层漏失 。 2 0 0 4年 ， 刘德胜等 使用微泡沫钻井 、 粗泡沫 堵漏 固井 。完成伊朗 T B K3井 ， 井深 1 3 3 m。微泡沫 由膨润土 、 碳酸钠 、 黄原胶 、 氢氧化钠 、 发泡剂 组成 ， 粗泡沫在微泡沫 的基础上添加正 电胶。钻井利用微 泡沫可降低井筒 液柱压力 ， 又可在近井壁形成类似 于 “ 液体套管 ” 的滞留层防漏堵漏。同井需要稳定 性 差一些 的粗泡 沫进入地层 ， 在低流速或静止状态 下 ， 微泡沫变成 “ 蜂窝 ”状结构 的强度很 大的泡沫 凝胶 ， 对漏失通道产生 “ 气锁 ”和凝胶封堵 ， 防止固 井水泥浆漏失 ， 提高固井质量 。不仅解 决了 O 9 1 4 ．4 mm大井眼的漏失和携岩问题 ， 也将可循环泡沫钻井 液应用于注水泥防漏 。 2 0 0 4 、 2 0 0 5 年， 张坤 [ 2 7 J 、 吉永忠等 根据井眼 漏速大小交替使用微泡沫钻井液和微泡沫桥浆 。微 泡 沫钻井 液使 用土浆 、 润滑剂 、 F A3 6 7 、 C MC和起泡 剂 ， 密度 0 ． 7 5 ～ 0 ． 9 6 g ／ c m ；桥 浆 加 入 桥 接 剂 ， 密 度 0 ． 8 5 ～ 0 ． 9 9 g ／ c m。 。很好地解决 了井 深 4 0 0 m 的玉皇 1 井表层大井眼段钻进 中长段 低压地层和破碎带地 层 的恶性井漏难题 。根据漏失情况和 固井时 的水泥 浆密度， 折算地层压力系数为 0 ．4 ， 预计提高地层压 力系数 1 ． 0 2 ～ 1 ． 3 2 。首次提出了微泡钻井液提高地层 承压能力 的论断， 而且认为 ， 防漏堵漏的机理在于低 密度缓解井漏 ， 低摩阻降低泵压 ， 高黏度 和高切力阻 止井漏 ， “ 气锁” 阻止井浆继续流动 ， 桥浆具有 “ 气锁 ” 和 “ 架桥 ” 封堵双重作用。除了拓宽了微泡沫钻井 液的应用外 ， 预测堵漏机理也比较切合实际。 2 0 0 8年 ， 刘德胜等 将随钻堵漏技术与低密度 可循环泡沫钻井液相结合 ， 用于裂缝性高含硫枯竭 油气层钻井 ， 井深 9 3 9 m。用膨润土 、 氢氧化钠 、 碳酸 钠、 黄原胶、 低粘聚阴离子纤维素、 果壳、 云母、 二甲 醚 、 发泡剂 、 碱式碳 酸锌 、 缓蚀剂 ， 改造成抗钙聚磺泡 沫钻井液 ， 在钻井过程 中出现放空的情况下 ， 顺利完 成伊 朗 MI S油 田的 V _ 1 井 。井 深 9 3 9 1 T I ， 钻井 液密 度 0 ． 9 7 ～ 1 ． 0 3 g ／ c m ， 地层压力系数 0 ． 4 3 。 防漏堵漏技术的融合， 虽然实现了高于地层压 力下作业 ， 但并没有改变低密度、 用于浅层的命运。 因为 ， 抗压问题一直困扰着微泡的发展。 不管怎样 ， 可循环泡 沫类 钻井液的应用井深已 超过 了室内预测的井深极限。在无法解释应用过程 中 “ 为什么会 比预想 的要深 ” 的时候 ， 微泡沫的微观 结 构引起 了人们的兴趣。但遗憾 的是 ， 微观结构是 “ 一 核一层_一膜” 让不少学者笃信不疑， 而且 2 0 0 5 年 ， 燕永利 用十二烷基硫酸钠 、 十二烷基醇聚氧乙烯 醚、 吐温 8 0 、 正癸烷、 去离子水， 证明了胶质液体泡沫 的这种微观结构。但这种胶质液体泡沫的配方与完 成石油钻井 的钻井液 配方 差距甚远。因此 ， 钻井 液 微泡的微观结构 ， 在 2 0 0 8 年相 当于是 1 9 8 7年 S e b b a 推测的。然而 ， 此微观结构模型 已无法解释 ， 诸如低 剪切下的高黏度、 高剪切下的低黏度、 钻井液的润湿 性等应用者关心的问题。 l 4 石油钻采工艺 2 0 1 0年 1月 第 3 2卷 第 1 期 3 完善 时期 Pe r f e c t i n g p e r i o d 可循环泡沫类钻井液经过十余年的发展， 应用 研究虽然不十分完美， 但能够满足现场需要 ， 但为什 么应用效果好 ， 一直萦绕在心头 。回答这个 问题首 当其冲要解决微观结构问题。 2 0 0 8 年底 ， 郑力会等 在第六届 国际多相流测 量技术 大会上推测了微泡微观结构 ， 认为微泡应该 由 “ 一核两层三膜 ” 组成， 即气核、 气液表面张力降 低膜 、 高黏水层 、 高黏水层 固定膜 、 水溶性改善膜 、 聚 合物高分子和表面活性剂浓度过渡层。 以此为依据， 阐述 了微泡钻井液的润湿性以及封堵大中小漏失通 道的机理 。虽然是推测 ， 但它宣告 了微泡钻井液 由 发展时期走 向完善时期。 2 0 0 9 年， 郑力会等 在天然产物与传统医药国 际会议上 ， 介绍 了利用医学显微镜研究 的室 内配制 微泡钻井液 、 现场用微泡钻井液 以及药用微泡 的微 观结构研究新进展 ， 印证了 “ 一核两层三膜 ” 推测基 本正确。同时提 出， 医用微泡 同钻井液中微泡一样 ， 微观结构并非 “ 一核一层三膜 ” ， 而是 “ 一核两层三 膜 ” 。 关 于微泡钻井液 中微泡微观结构的研究还在深 入， 这也可循环泡沫类钻井液从应用 的宏观研究走 向微观研究的必然。 4 讨论与结论 Di s c u s s i o n s a n d Co n c l u s i o ns 由于处理剂不同， 稳定时间不 同， 特别是体系中 气体含量不同， 致使许多结论相差甚远。事实上， 在 研究可循环泡沫类钻井液时， 有几个问题需要明确 。 一 是可循环的含义 。如果体系中空气体积足够 多， 泡沫成为连续相， 出现上水效率不高， 或者无法 吸入泥浆泵 ， 再称其为可循环就名不副实了。所 以 不能忽略可循环微泡的可循环极限， 即为保证正常 循环的泡沫质量。同样 ， 在可循环的极限内， 研究流 变性 、 抗压能力才有现实意义 。 二是微泡的含义。如果只要是可循环 ， 而且有 泡就称之为微泡 ， 就不够严谨了。事实上 ， 如果泡的 体积大 ， 相互连在了一起 ， 不再分散在连续 相中， 就 失去了微泡的 “ 微 ” 。因此， 必须把 “ 泡 ” 造得 “ 微 ” 才有意义 。 三是钻井液 的体系含义 。如果在实验室内不考 虑作为钻井液的特殊性 ， 即不管稳定 时问、 是否具备 钻井所需要的基本性能、 制备钻井液的条件等， 随意 研制一种泡沫体系， 牵强地称之为微泡体系， 定会造 成结论不一致 。 当然， 对待这种新体系还有许多问题有待于总 结和提高 ， 出现一些 问题是正常 的。总体看来重点 要研究以下 4个方面的问题 。 1 i 教泡微观结构研究 。 通过加强微观结构研究 ， 研发更适合微泡的处理剂 ， 进而研制 、 应用性能更好 的微泡钻井液和其它工作液。 2 防漏堵漏机理研究 。通过加强防漏堵漏机理 研究， 指导现场更好地配制、 维护微泡钻井液， 使用 于非 目的层漏失控制以及 目的层暂堵效果更好。 3 压力温度联合作用下微泡稳定性研究。通过 静动态条件下压力温度对密度 的影 响研究 ， 指导微 泡钻井液适用于更深井或复杂井身结构井或多套压 力系统共存同一裸眼井的欠 ／ 近平衡钻井。 4 微泡钻井液工程性能和储层保护性能研究。 通过进一步研究微泡钻井液的抑制性 、 润滑性 、 流变 性 、 配伍性 以及返排能力 、 承压能力 、 降解能力 ， 使之 适应更多的地区 、 更多作业 目的。 参考文献 Re f e r e n c e s [ 1 ] 宫新 军， 陈建 华 ， 成 效华 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