鉆井泥漿性能改進技術及實踐思考

張磊 (中海油田服務股份有限公司油田化學事業部,天津 塘沽 300450)

在鉆井過程中，摩擦阻力是影響進度的最大影響因素，也是目前面臨的重大技術難題。鉆井過程的摩擦阻力大大降低了鉆壓傳遞的效率，加快了設備的損耗速度，并且易引起事故[2]。引起鉆井摩擦阻力的原因有很多：鉆井過程中，井的角度的改變，增加了井壁與設備的壓力，從而摩擦阻力增大；當液柱壓力與地層的壓力相差很大時，就會引起卡鉆現象；清理過程的不當，就會使井壁和井研處留有雜質，從而增大鉆井的難度；如果鉆井的周圍壓力不同，就會使井眼形狀發生變化，從而增大阻力。

鉆井泥漿是減少鉆井阻力的有效手段，對鉆井工作的正常進行有著不可替代的作用。下面將提出一些有效提高鉆井泥漿技術的有效措施。

1 提高鉆井泥漿潤滑性的措施

鉆井泥漿的潤滑性是減少鉆井摩擦阻力的途徑之一。改善方法有以下幾種方法。

1.1 通過潤滑材料的性能來提高鉆井泥漿的潤滑度

鉆井泥漿的潤滑性也是隨著潤滑材料使用的不同而不同的，通過提高潤滑材料的種類和性能，來提高鉆井泥漿的潤滑度，從而降低鉆井過程中的摩擦阻力，主要有以下幾種潤滑材料：極壓潤滑劑、聚合醇類水基潤滑劑、石墨、滾動塑料球等[1]。極壓潤滑劑是在工作過程中，將鉆柱和管壁之間的摩擦力降低，從而降低兩者之間相對運動過程中的摩擦阻力；聚合醇類水基潤滑劑，在較低溫度下可以凝固，表現出一些油類物質的特征，粘著在相對運動的表面上，從而增加兩者之間的潤滑度，降低了相對運動的阻力；潤滑是石墨的特性，可以采用將石墨附著在鉆桿和井壁上，以降低兩者相對運動的摩擦阻力；滾動小球的增加，有利于鉆桿的滑動，將相對摩擦變成滾動摩擦[3]。

1.2 提高極壓潤滑劑的濃度

根據本人的工作經驗，可以得到，潤滑劑的濃度如果不到位，摩擦阻力是不可能降到理想程度的。通過實驗可以驗證，當潤滑劑的濃度提高2%時，鉆井泥漿的潤滑系數會降低，而將潤滑劑的濃度在這基礎上再提高2%，鉆井泥漿的潤滑度變化相對之前減小，如果再將濃度提高2%，鉆井泥漿的潤滑度變化不大，這說明，相應增大潤滑劑的濃度可以有效提高鉆井泥漿的性能[4]。

1.3 改善鉆井泥漿潤滑性能的其他措施

鉆井泥漿的潤滑度可以根據不同使用情景，采取相應的措施。在相對摩擦阻力較大的工作段，可以采取將鉆井泥漿的濃度增加，以提高潤滑度，因為鉆井泥漿在溫度和壓力不穩定的情況下，極易凝聚[5]。如果摩擦阻力相對提高，可以再相應的提高鉆井泥漿的濃度，以適應當前的工作條件，因為在真正工作過程中，鉆井泥漿的消耗速度是非常大的。為保證鉆井作業的正常進行，應隨時監測鉆井泥漿工作的潤滑性能，當潤滑性能變化時，隨時財務有效措施，以保證鉆井工作的有效進行，例如補充鉆井泥漿，再嚴重的情況，需要降低其中的固體物質，然后再增加泥漿的量。

2 提高鉆井泥漿的防卡能力的措施

鉆井泥漿的防卡能力是減少鉆井泥漿壓差的幾率和粘卡阻力的有效措施。鉆井阻力是由于地表壓力和井下壓力不同，從而引起的附著力和粘著力，可以增加相對運動裝備表面的潤滑力等措施來提高鉆井泥漿的防卡能力，從而降低鉆卡阻力。

2.1 利用潤滑劑提高潤滑性能

泥餅表面的潤滑程度與潤滑劑的性能有關系。當泥餅表面的潤滑性能降低時，可以采取增加潤滑劑濃度的方法，來提高泥餅表面的潤滑能力，以提高潤滑泥漿的防卡能力。

2.2 提高鉆井泥漿的濾失性能

泥餅的密度大小與井筒內外的壓力有密切關系，這也將大大影響了壓力差額。泥餅的比偶讀變薄，那么泥餅與鉆柱的接觸面積減小，這將就會降低相對運動阻力，減少泥餅事故發生后，鉆井工作的影響。所以，在鉆井作業過程中，應提高對泥餅黏附系數的重視程度。

3 降低巖屑床摩擦阻力的措施

在鉆井作業過程中，巖屑床的形成是不可避免的，這是因為平時對鉆井的清洗不當形成的，這種現象的發生將會增加鉆井過程的阻力，還可能導致鉆井液的流通渠道變小、鉆井液流失等問題。洗井成效降低已是目前普遍存在的問題，會增加卡鉆事故的概率。

3.1 合理調整鉆井泥漿的流型和排量

合理的調整鉆井泥漿的流型和排量是降低巖屑床摩擦阻力的有效措施，其中會涉及很多泥漿性能研究問題。而鉆井液的流型、密度和尺寸都會影響巖屑床的運動。當鉆井泥漿的流型發生不當變化時，井的角度也會隨著變化，從而導致紊流，趨勢越來越嚴重，當泥漿的流速越來越高時，巖屑的運動也愈發猛烈。

3.2 提高鉆井泥漿的流變性能

提高鉆井泥漿的留邊性能，有利于改善井眼的清洗效果。大位移井鉆井的過程中，在低速率下，鉆井泥漿的濃度越高，巖屑的沉淀現象發生的幾率越小，這樣就會加大井的清洗效果。有效的提高鉆井泥漿的流變性能，可以保證泥漿的粘度，從而降低巖屑的垂沉度。

[1]錢孟海,董強,朱仁發.廢棄鉆井泥漿處理工藝研究[J].安徽化工,2009年05期.

[2]劉宇程,吳冕,陳明燕.鉆井廢泥漿固化處理技術研究進展及展望[J].環境科學與技術,2010年S1期.

[3]宋雪飛,陳振國,徐潤,,賀文.鉆井廢棄泥漿作為注漿材料試驗研究[J].建井技術,2011年Z1期.

[4]錢孟海,董強,朱仁發.廢棄鉆井泥漿處理工藝研究[J].安徽化工,2009年05期.

[5]董紀偉.關于石油鉆井泥漿的配置與應用的若干思考[J].化工管理,2014年4月(6).