超高溫水基鉆井液技術研究與應用

孟永濤

摘 要：對于超高溫水基鉆井液具有高溫穩定性好的特點，隨著鉆井技術的不斷提升，對于鉆井液的要求也提高。本文主要分析了當前國內外對于超高溫水基鉆井液處理劑的作用原理進行分析，并就其應用概況和面臨的技術問題等進行研究。

關鍵詞：超高溫；水基鉆井液；技術研究；原理

中圖分類號：TE254 文獻標識碼：A

隨著世界能源技術的不斷發展，淺層的油氣依然不能夠滿足當前社會生產生活的需要，那么深層的油氣開采就成為必然，對我國而言，大部分石油資源都在深地層中，需要深井和超深井的鉆井技術進行開采。在開采的過程當中，鉆井液的質量是決定整個工程技術成功與否的關鍵。鉆井液在超高溫條件下的流動性和濾失性能是當前鉆井技術的難點。所以超高溫水基鉆井液的研究與開發是當前國內外鉆井技術研究的重點內容。

一、超高溫水基鉆井液的技術現狀

就當前的鉆井技術而言，鉆井液在面臨超高溫的時候還是會有一定的問題產

生。隨著井深的增加，井底的溫度液也會不斷的與之增加，這樣就容易導致鉆井液的流變性變差，鉆井液處理劑失效，而且深井鉆井經常會造成泥頁巖和煤巖等巖石層失穩，造成井塌的現象的發生，在生產層進行長期的鉆井，鉆井液的濾液容易容易進入到油氣層，將不利于形成對油氣層的保護。在深井鉆穿過程中，還可能遇到例如鹽膏層等易污染層，對鉆井液的性能產生破壞，井底的壓力過高，而鉆井液的密度不夠，就需要加入一定的加重劑，這樣就容易導致鉆井液的黏度提高，從而產生加重劑沉降的問題，當出現類似的問題時，常規需要采用一定的降黏劑來進行減稠，但是降低了鉆井液的結構黏度，還需要穩定其切力，保障流動性不會變差，但是在這個過程中，往往難以齊全。再加上高壓情況，容易造成孔隙壓力接近于破裂值，產生井噴和井漏的現象。

基于以上問題，要較好的進行深層開采，需要不斷的提高高溫水基鉆井液的技術研究，保障其鉆井液的穩定性。要求其在采用優質膨潤土，處理劑的分子不容易受到高溫降解，發生高溫去水化的現象。超高溫水基鉆井液還需要具備較強的高溫抑制能力，例如甲酸鹽鉆井液和CaCl2鉆井液都具有較強的高溫抑制性，而無機鹽中的KCL、NaCL等也具有較好的抑制性，在超高溫的條件下穩定性較好。在超高溫環境下進行鉆井技術，還需要水基鉆井液具備良好潤滑性能和流變性能，可以采用優質土減少高溫的增稠效應，用XC等聚合物來替代粘土，以提高鉆井液的攜巖能力，保障最大限度的保護油氣層。

但是隨著現代鉆井技術的不斷發展，開采的層面越來越深，對于鉆井液也具有更高的要求，在提高經濟效益的同時，還需要注意地質結構與環境等問題的產生。對于現代鉆井技術而言，需要超高溫水基鉆井液具備固相含量低的特點，降低黏度來提高清洗能力，增加鉆井液的密度和流動性能，才能較好的保障其穩定的存儲性。

二、國內外對于超高溫水基鉆井液的技術研究分析

近年來，隨著開采技術的不斷提高，對鉆井液的技術分析也提高了到更高的

層次，20世紀60年代開始，就已經研發了抗鹽抗高溫的降粘劑，70年代研發的RESINEX能夠與230度的高溫抗衡。當前對于鉆井液的研發更是不斷加強，流型調節劑、抗高溫調節劑、密度調節劑等鉆井液技術層出不窮。

M-I公司研發了PVP，具有較好的穩定性，保障鉆井液具有較高的剪切稀釋特性，降低了摩擦系數，能夠在180度高溫的情況下保持相對穩定的性能，在特殊的表面電荷的作用下，可以與加重劑進行交聯，從而改變聚合物加量可調整鉆井液的塑性黏度。這一處理劑主要是離子型和非離子型聚合物的混合物，吸附在固相顆粒中，形成網架結構，促進鉆井液的剪切稀釋性。當與乙烯基磺酸基共聚物配置成的鉆井液就能夠耐高溫，且具有流動性。

近年來，國外研發的VIS-PILL就是一種較為穩定的降濾失劑，能夠與鹽形成膠束，提高鉆井液的高粘性，在不加封堵劑的情況下，一般鉆井液的穿透孔徑會小于0.9mm，用這種處理機和加重鹽就可以形成抗高溫的無固相鉆井液，外層的污垢也容易清理，對油層的損害相對來說比較小。

對于鉆井液的密度分析，當前仍然以重晶石作為主要的調節材料，但是隨著經濟的不斷發展，密度為4.2g/cm3的重晶石資源逐漸枯竭，特別在北美市場上，因而高質量的重晶石都需要通過進口，這就增加了材料的成本。但是從環境保護的角度來看，用鈦鐵礦來替代重晶石具有一定的可行性，特別是粒徑為10um的鈦鐵礦顆粒。貝克休斯公司采用了Micromax開發一種逆乳化的鉆井液，能夠降低動切力，但又不會增加加重劑的沉降效果，大大縮短了鉆井時間和漏失的可能性。

目前，澳大利亞石油研究組織還開發了一種新的添加劑GSP，具有較好的高溫保護性，能夠防止鉆井液在150度以上分解。通過這一添加劑可以改善固液、固固之間的相互作用，而且能夠方便添加劑和膨潤土的混合，只利用其物理作用，而不添加其他的化學物質，因而具有一定的可行性。

對于超高溫水基鉆井液的技術研究，不僅僅是停留在添加劑上，對其高溫鉆井液的評估方法同樣需要重視，在高溫作用下，現有的NWD失效，需要通過具有測量流體的有效性質來進行井底壓力的測量，M.Pless等設計出來的Model7600XHP/HT就是對這一技術的研發，能夠在高達316攝氏度的高溫下，進行正常的工作。

參考文獻

[1]朱寬亮，王富華，徐同臺，王海良，盧淑芹.抗高溫水基鉆井液技術研究與應用現狀及發展趨勢[J].鉆井液與完井液，2009（05）.

[2]劉克飛.超高溫水基鉆井液技術研究與應用[J].中國石油大學，2009.

[3]盛勇，何鈞，李寧，寧愛民，李曉青.塔里木K S101超深井套管開窗側鉆技術[J].石油鉆采工藝，2005（04）.endprint