国内外钻井液技术进展及对钻井液的有关认识_曾祥禹.pdf

2020年第10期西部探矿工程 * 收稿日期 2019-12-23 作者简介 曾祥禹 （1985-） ， 男 （汉族） ， 吉林公主岭人， 工程师， 现从事钻井技术工作。 国内外钻井液技术进展及对钻井液的有关认识 曾祥禹* （大庆钻探工程公司钻井四公司， 吉林 松原 138000） 摘要 在当前油田勘探开发技术不断进步的前提下， 钻井施工作业过程中， 对钻井液提出了更高的 要求。目前国外大型钻井作业公司在水基防塌钻井液体系的研发方面已经具备了较高水平， 而且最 新研发出的合成钻井液以及乳化钻井液体系表现出了良好的环保性能。我国虽然在生产实践中大 量借鉴国外新技术， 也研究出了聚合醇钻井液、 甲基葡萄糖苷钻井液、 硅酸盐钻井液等一些新钻井液 体系， 但是从整体技术水平来看， 与国外仍然存在着一些差距。因此我国必须要进一步加大对钻井 液体系的研究力度， 这样才能逐步缩小与国外先进技术之间的差距。 关键词 钻井液； 钻井液处理剂； 油基钻井液； 环境保护 中图分类号 TE254 文献标识码 A 文章编号 1004-5716202010-0075-02 石油勘探开发技术在近几年来取得的进步非常 大， 而且在当今的钻井作业领域中深井、 超深井以及特 殊工艺钻井数量越来越多， 这就对钻井液提出了更高 的要求。在当前社会发展形势下， 钻井液技术必须要 逐步向井下安全、 环保、 高效的方向发展这样才能符合 社会发展对绿色环保的要求， 才能满足钻井施工实际 需要。 1钻井液技术现状 1.1超高温高压水基钻井液 AMPS系列耐温抗盐聚合物的应用是目前超高温 水基钻井液研究的主要方向， 而针对抗污染交联聚合 物以及水解稳定性强的聚合物钻井液的研究也比较突 出， 在具体的研究过程中还必须要对钻井液处理剂长 期稳定性和配伍性进行充分考虑， 而通过合理应用海 泡石能够全面提升整个钻井液体系的热稳定性。 水基钻井液体系在实际应用过程中经常会在深井 高温等一系列环境下出现稠化、 凝胶、 甚至是固化等一 些问题， 从而使得钻井液体系失去流动性， 对深井钻井 施工作业的安全性和施工的效率产生巨大影响[1]。如 果实际作业环境属于高温高压环境， 就必须要保障水 基钻井液的密度要超过 1.9g/cm3， 而且能够在超过 240℃的作业工况下保持稳定性。而针对这种要求， 最 为关键的就是最大程度对粘土高温分散作用进行有效 抑制， 在充分保证钻井液体系性能的前提下， 合理地加 入一定的滤失剂， 这样才能充分保证高密度钻井液能 够保持一定的流动性。 国外一些大型的企业充分结合抗高温水基钻井液 的实际应用要求， 研制出来高效的抗高温处理剂， 而且 在实际应用过程中也取得了良好效果， 能够保障在井 下温度不超过272℃的环境下取得良好效果。 国内针对超高温钻井液处理剂的研究也取得了不 错成果， 其中PAMS就是最具代表性的一种黄酸盐聚 合超高温钻井液处理剂。而且我国研制出的LP527、 MP488目前在国际上也处于领先水平。 1.2欠平衡钻井液 1.2.1气体钻井流体 钻井施工中的天然气、 氮气、 二氧化碳等组成的循 环流体， 在流体体系中还需要加入适量防腐剂和干燥 剂才能组成钻井液体系[2]。气体钻井液在实际应用过 程中能够将钻井作业压差控制在最低程度， 同时也能 够有效提升钻井机械作业速率， 并将钻井作业对储层 的损害控制在最低程度， 对低压油气层起到了很好的 保护效果， 而且在钻穿漏层的过程中也能很好的发挥 出安全作用。但是如果钻遇天然气气层的时候非常容 易产生爆炸、 火灾等危险好， 会对井下钻具造成严重破 坏， 在这种情况下， 与常规的钻井液机械钻进速度相比 较， 应用气体作为循环介质钻井速率要快3～8倍。 1.2.2雾化钻井流体 75 2020年第10期西部探矿工程 雾化流体主要指的是空气、 发泡剂、 防腐剂以及少 量水混合后形成的循环流体， 整个体系中空气属于连 续相， 而液体属于非连续相， 雾化流体主要是应用在出 液量超过24m3/h的低压油气层钻井施工过程中[3]。其 最大的特点与空气钻井相同， 但是在实际应用过程中， 与空气钻井相比较， 雾化钻井实际使用的空气量要超 出20～40左右， 这样才能充分保证井下钻井施工的 安全性， 在超深井的钻井施工过程中非常容易造成钻 具出现严重腐蚀现象。目前在国内外应用该钻井液体 系来对老井实施欠平衡开窗侧钻， 能够实现对钻井作 业过程对地层伤害的有效控制。 1.3油基钻井液 1.3.1低毒油基钻井液 将植物油作为低毒油基钻井液首先是由国外提 出。植物油在具体使用过程中完全能够实现循环利 用， 而且其降解性相对比较高， 与此同时， 植物油的闪 点、 燃点、 高温稳定性都比较高， 通过直接排放并不会 对自然环境造成负面影响。而且植物油本身具有良好 的降解性， 毒性也比较低， 因此在环保性能方面， 植物 油基钻井液与水基钻井液完全相同， 鉴于此， 通过充分 利用植物油基钻井液不仅能够有效解决当前钻井领域 中所遇到的实际问题， 而且能够完全满足未来钻井施 工作业的技术以及环境要求。在进行钻井液配置的过 程中如果利用常规的植物油会导致整个体系粘度较 高， 而且热降解性突出， 在针对常规植物油进行适当的 处理后能够保障其具有良好的低剪切流变性， 在此基 础上配置成的钻井液体系能够充分保障在150℃环境 下还经过16h老化后流变性仍然不会产生明显变化。 1.3.2全油基钻井液 全油基钻井液主要指的是充分利用柴油或者是毒 性较低的矿物油作为油基， 并通过充分利用高温高压 环境下很好的发挥出滤失调节作用的聚合物、 有机土、 乳化剂、 润湿剂等共同配置而成[4]。整个体系完全能够 在240℃的工况环境下保持良好的稳定性。由于在整 个体系中聚合物以及有机土可以表现出良好的配伍 性， 因此整个体系即使在高温高压环境下仍然能够保 持较低滤失量， 将传统油基钻井液体系中的阴离子乳 化剂利用无毒的润湿剂进行替代后， 使得在基油的作 用下， 有机土颗粒完全能够保持良好的润湿性， 从而使 得整个体系系统润湿剂、 聚合物以及有机土等完全能 够实现良好协同， 开始有效提升了钻井液体系的粘 度。在流动性方面也完全能够与水基钻井液匹配， 动 塑比甚至更好。能够有效提升机械钻速， 并最大程度 减少钻井施工过程中的井漏。 2对钻井液的认识 新技术是以实际需求和大量实践为基础， 在当前 的工业发展中新技术的开发主要是针对新问题解决而 进行的， 并且在这个过程中实现技术的进一步突破， 国 外目前针对钻井液体系新技术的研发主要是建立在新 型处理剂的研发方面， 也就是说在钻井液体系的研究 方面， 国外关于钻井液处理剂的研究更加超前。而我 国很多新钻井液技术基本上是在实际钻井施工中确实 需要的情况下形成的。因此， 我国在钻井液新技术的 研发方面， 首先必须要充分认识到钻井液处理剂的重 要性， 并进一步强化研发力度， 从处理剂的质量、 环保 性能方面入手， 全面提升处理剂的技术水平， 与此同时 还要对钻井液的抑制性以及清洁性给与高度重视， 这 样才能从长远的角度有效提升我国钻井液体系的技术 水平。 3结束语 钻井液是钻井施工过程中的血液， 在钻井施工中 占有非常重要的位置， 我们国家钻井液技术人员要不 断地汲取国外先进的钻井液体系经验， 加大新型处理 剂的研制与应用， 使国内钻井液体系在抗高温、 抗盐、 抗碱等方面性能更加优良， 才能对我国钻井液技术发 展形成促进作用。 参考文献 [1]杨进，路保平.极地冷海钻井技术挑战及关键技术[J].石油钻 探技术，2017，4551-7. [2]窦亮彬，沈忠厚，李根生，付加胜，王海柱.井下增压超高压射 流钻井技术研究进展[J].特种油气藏，2012，1931-7，151. [3]代秋实，潘一，杨双春.国内外环保型钻井液研究进展[J].油田 化学，2015，323435-439. [4]单文军，陶士先，蒋睿，李艳宁.干热岩用耐高温钻井液关键技 术及进展[J].探矿工程岩土钻掘工程，2018，451052-56. 76