泡沫欠平衡鉆井液研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景研究

李燕（長城鉆探工程有限公司鉆井液公司 遼寧盤錦 124010）

隨著欠平衡鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展,相應(yīng)的欠平衡鉆井液技術(shù)也在不斷的更新。國外早在三十年代就開始運用天然氣和空氣鉆井及保護油氣層作業(yè)。而其在國內(nèi)的起步則開始于五十年代。到了八十年代初，泡沫欠平衡鉆井液技術(shù)率先被新疆石油管理局應(yīng)用在稠油層鉆井中。隨后逐步開展了充氣鉆井液和空氣霧化鉆井研究。隨著國內(nèi)欠平衡鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展，其應(yīng)用范圍也在不斷擴大，相應(yīng)泡沫欠平衡鉆井液技術(shù)也得到了較大的提高。

一、泡沫欠平衡鉆井液在國內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀

國內(nèi)欠平衡鉆井液應(yīng)用并不多。中原油田使用清水混氣鉆井液成功實施2口井。其中，實施的毛8井混氣段機械鉆速可達0.96m/h，而該區(qū)域的定額機械鉆速為0.27m/h。因此，使用清水混氣毛8井的混氣段機械鉆速與定額機械鉆速相比，鉆速提高了近三倍。但使用清水混氣鉆井液，當氣水比達到12.5%時，水與空氣之間十分容易發(fā)生分離現(xiàn)象[1]。

吐哈地區(qū)在恰102井對泡沫欠平衡鉆井進行了試驗，但是在起鉆后，發(fā)生了井下坍塌現(xiàn)象，試驗以失敗告終，但吐哈地區(qū)還是總結(jié)了相關(guān)經(jīng)驗，并且取得了一定的試驗成果。當其他鉆井參數(shù)相同時，采用泡沫欠平衡鉆井液進行鉆井，其機械平均鉆速可達8.61m/h，而一般的鉆井液的機械鉆速僅為2.63m/h，泡沫欠平衡鉆井液的機械鉆井速度比應(yīng)用一般的鉆井液機械鉆速高出三倍多，只是泡沫品質(zhì)過高，超過了97%，導(dǎo)致泡沫流體霧化，并不具有足夠的攜砂能力。因此，應(yīng)該應(yīng)用于穩(wěn)定性比較好的地層，而且，其泡沫品質(zhì)應(yīng)該維持在53%至96%之間。井底的泡沫品質(zhì)也不應(yīng)該低于53%。

二、泡沫欠平衡鉆井液研究

泡沫鉆井液是指氣體介質(zhì)在液體中分散后與穩(wěn)泡劑和發(fā)泡劑或者粘土相結(jié)合而形成的一種分散體系，一般會被應(yīng)用于低壓產(chǎn)層鉆井中。泡沫欠平衡鉆井液分為可循環(huán)硬膠泡沫和純泡沫兩類。其中，可循環(huán)硬膠泡沫還可以稱為微泡鉆井液，而純泡沫還也稱為穩(wěn)定泡沫。硬膠泡沫是由粘土、氣體、發(fā)泡劑與穩(wěn)定劑組成的穩(wěn)定的分散體系，其特點是泡沫壽命長、攜砂能力比較強。常用于對大直徑鉆井巖屑攜帶、清洗井底、防漏、堵水、堵漏等等。但硬膠泡沫對油品污染和電解質(zhì)都比較敏感，所以通常不適宜在油氣井中應(yīng)用。勝利油田廣泛應(yīng)用了可循環(huán)硬膠泡沫鉆井液，其他油田應(yīng)用則較少。可循環(huán)硬膠泡沫的濾失量比較低，固相含量也比較少，而且泡沫具有較好的穩(wěn)定性以及較高的強度，同時還可以對其進行循環(huán)使用，也不會對泵上水造成任何影響。另外，可循環(huán)硬膠泡沫工藝比較簡單，而且投資比較少，但效益卻非常高。泡沫鉆井液成本比較低，但是粘切比較大，會使得鉆井液動態(tài)井底當量密度比較大，氣體和液體也不容易發(fā)生分離，尤其是鉆遇以天然氣為主的油氣層的時，無法及時分離天然氣，從而加大了鉆井危險。泡沫鉆井液在勝利油田中應(yīng)用效果比較好，對其受壓力與溫度的影響情況也有一定研究，只是所用井深都在三千米左右[2]。

純泡沫鉆井液則主要由氣體、水、發(fā)泡劑和穩(wěn)定劑以及其他化學助劑等組成。其中，氣體主要包括氮氣、空氣、天然氣以及二氧化碳等。純泡沫與硬膠泡沫鉆井液不同，它對各種原油、電解質(zhì)以及鉆井作業(yè)過程中產(chǎn)生的污染物并不敏感，而且還可以與之配伍，同時還能夠?qū)λM行處理。純泡沫鉆井液主要應(yīng)用于對油氣層損害的保護，以及應(yīng)用于低壓油氣層與枯竭層、地熱井鉆井、介于-20和-80攝氏度的永凍地區(qū)中。純泡沫鉆井液具有密度低、對油層傷害小、攜巖能力較強等特點。如今泡沫欠平衡鉆井液已經(jīng)廣泛應(yīng)用在國內(nèi)長慶、新疆、遼河、二連和華北等油田的低壓油層鉆井中，而且取得了較好的效果。

三、泡沫欠平衡鉆井液的應(yīng)用前景

油層通常具有低滲、低壓等地質(zhì)特征，可以應(yīng)用與泡沫鉆井液匹配的泡沫欠平衡鉆井工藝來解決鉆井過程中存在的問題，合理利用泡沫欠平衡鉆井液技術(shù)，可以在很大程度上減少鉆井液對油層的傷害。泡沫欠平衡鉆井液的凈化能力比較強，特別是在實施水平井和大斜度井的鉆井過程中，有效解決了沉積在井眼下側(cè)的巖屑床等問題。泡沫欠平衡鉆井液能較好的適用于一些壓力系數(shù)比較低的地層鉆井過程中[3]。

泡沫欠平衡鉆井液不但性能比較穩(wěn)定，而且攜砂和攜巖能力較強，相當于清水的十倍左右，其潤滑性能、抗污染性能與巖屑清潔能力等方面都較好，有利于對其進行分析，防止油層坍塌或油氣滲漏等現(xiàn)象發(fā)生。在一些裂縫發(fā)育或者漏失比較嚴重的地層、低壓或者超低壓的地層中，應(yīng)用泡沫欠平衡鉆井液有利于降低事故發(fā)生率，防止井壁坍塌等事件發(fā)生。泡沫欠平衡鉆井液還可以滿足地質(zhì)錄井的要求，及時發(fā)現(xiàn)并且保護油氣層。另外，其成本較低，不需要增加額外設(shè)備，可以為整個鉆井施工過程的高效優(yōu)質(zhì)提供保證。應(yīng)用泡沫欠平衡鉆井液鉆井時，會存在腐蝕工具和井壁穩(wěn)定等問題。因此，要配備專門設(shè)備以及水力學軟件模型對巖石的機械特性等進行充分考慮。

結(jié)束語

綜上所述，使用欠平衡鉆井液進行鉆井,具有保護油氣層、提高產(chǎn)能以及降低成本等優(yōu)點。因此，相關(guān)部門應(yīng)該加大對泡沫欠平衡鉆井液的研究力度，不斷創(chuàng)新與欠平衡鉆井液相匹配的關(guān)鍵技術(shù)，為泡沫欠平衡鉆井技術(shù)在國內(nèi)鉆井中的廣泛應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。

[1]田中嵐，申瑞臣，楊松.泡沫欠平衡鉆井液研究與應(yīng)用[J].鉆采工藝，2002(11)：45-46.

[2]趙海洋，郭宗誠，周永章，毛萬明.欠平衡鉆井液技術(shù)研究現(xiàn)狀[J].石油鉆探技術(shù)，2002(12):58-59.

[3]關(guān)富佳，童伏松，姚光慶.泡沫鉆井液研究及其應(yīng)用[J].鉆井液與完井液，2003(11):97-98.