高性能水基鉆井液研究進展

胡達平

（大慶鉆探工程公司鉆井四公司鉆井液分公司，吉林 松原 138000）

為了滿足保護環境的需要，我們研制出了一種高性能水基鉆井液，它是可以代替油基鉆井液的新型鉆井液體系。高性能水基鉆井液在其性能特點﹑井壁穩定機理﹑組成及處理劑作用﹑抑制性評價方法和現場應用效果等室內研究和工藝技術方面取得了重要進展，現在已經廣泛應用于各種復雜的鉆井作業中。使用高性能鉆井液，不僅很大程度上減少了鉆頭泥包和聚結現象，還加大了鉆井速度，節約了時間成本，最重要的是提高了頁巖地層的井壁穩定性，很大程度上保護了環境。

1 高性能水基鉆井液的性能特點

近年來，應環境保護的強烈要求和減少作業成本，我國一直在尋找一種可以代替油基鉆井液的水基鉆井液。經過不斷的努力和嘗試，不斷的尋找，找到了一種國外開發出來的新型的高性能水基鉆井液。這種高性能水基鉆井液具有許多優良性能。第一，它有較強的抑制性，能夠很大程度上減少井下作業的突發狀況。第二，它的機械鉆速很高，因為普通的水基鉆井液會經常出現鉆頭泥包現象，會影響機械鉆速，而高性能水基鉆井液中加入了一種防泥包劑，可以避免此類現象發生，從而提高機械鉆速。第三，它具有很好的儲層保護效果，使用高性能鉆井液后，滲透率的恢復值高于90%。同時，對于井壁的傷害可以忽略不計。第四，很好的保護環境，因為高性能水基鉆井液使用的是環保型材料，鉆井液和鉆屑都可以直接排放，這樣不僅保護了環境，而且還大大節約了廢物處理的費用。除此之外，高性能水基鉆井液還具備不影響海洋生物的生長繁殖，并且能夠最大程度的減少循環中產生的損失的優點。在海洋鉆井平臺上具有很高的可操作性。

2 HPWBH穩定井壁的機理

2.1 組織鉆井液流入頁巖基質中的重要手段就是保持井壁的穩定。與此同時也應該確保液靜柱壓力對井壁所產生的支撐。在實際操作中，發現了一種理想的鉆井液，它是具備無侵入性的流體。一般情況下常采用PPT裝置來進行測量，以此來對頁巖樣品的膜效率和滲透作用進行分析。隨著時間的變化，地層孔隙壓力在日益變化下達到一定的平衡狀態。這時的頁巖兩端壓差始終保持穩定狀態。高性能水基鉆井液隨著時間的推移對地層孔隙的壓力逐漸減小。這就是頁巖孔隙中的流體單向流入了高性能水基鉆井液，從而減輕了地層壓力的影響。

2.2 高性能水基鉆井液在力學作用的封堵和化學作用的沉淀的共同影響下形成了選擇性半透膜。大大減輕了頁巖的滲透率。它采用可變形的聚合物封堵劑，區別于以往的常規封堵劑，這種可變形聚合物封堵劑更有效的實施了封堵，并且在淡水和飽和鹽水中都可以以同樣的粒度分布。是一種理想的，可以廣泛應用于抑制性水基鉆井液。通過它能更切合的潛入裂縫，能夠更好的提高封堵效率。

2.3 通過鋁化學方法增強井壁穩定性的依據是改變頁巖的物理以及化學性質。但是區別于現在所研究的鉆井液和頁巖之間發生離子交換的方法。這種方法主要依據鋁化學原理，以反映所生成氫氧化鋁沉淀為基礎，達到和地層礦物的基質合二為一的目的。這種方法的優點是能夠顯著的增強井壁的穩定性，提高敏感性頁巖的物理強度。形成一種物理屏蔽區域。能夠更好的組織鉆井液侵入巖層。

3 HPWBM組成和處理劑作用

高性能水基鉆井液可以由多種處理劑完成。

3.1 以胺基多官能分子為抑制劑從而達到抑制目的是一種常見的手法，它完全溶于水并且具有較低的毒性，通過實際操作能夠發現這種頁巖抑制劑的獨特的分子結構可以讓分子更加高效的鑲嵌于黏土層中，達到使黏土層更緊密的結合在一起的目的。以此來降低黏土吸收水分的情況。

3.2 包被劑是一種高分子量的部分水晶聚丙烯酰胺材料。它的主要功能是用來降低黏土所發生的分散情況。在頁巖顆粒間發生包被作用，以此達到抑制頁巖水化的情況。這種抑制劑具有良好的抗鹽性，能夠更好地控制水敏性黏土的膨脹和分散情況。它的優點是不會改變鉆井液體系的流變性。

3.3 防聚結劑是一種由表面活性劑和潤滑劑構成的能夠覆蓋于鉆屑以及金屬表面的一種特殊的混合物。它能夠降低黏土的水化作用并且能減緩金屬表面的黏結情況。它的優點是能夠高效率的保證下鉆順利。防止井底鉆屑的堆積，讓鉆頭牙輪與新地層充分的接觸達到提高鉆速的目的。不但減輕了鉆頭和井底鉆具的泥包情況還降低了鉆具的摩擦系數，降低鉆具的扭矩和拉力。

結語

在當下全球范圍內都提倡環境保護的時候，高性能水基鉆井液就是為了滿足環保要求應運而生的一種能夠代替過去有機鉆井液的新型環保鉆井液體。對于高性能水基鉆井液的應用能夠大大的減少施工時出現的各種問題，降低施工難度，獲得更大的經濟效益。節約了時間成本，最重要的是提高了頁巖地層的井壁穩定性，很大程度上保護了環境。

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