快速鉆進鉆井液技術新進展

李小剛（克拉瑪依友聯實業有限責任公司，新疆克拉瑪依834000）

快速鉆進鉆井液技術新進展

李小剛（克拉瑪依友聯實業有限責任公司，新疆克拉瑪依834000）

鉆井事業的快速發展，對鉆井技術也有了更高的要求，其中怎樣提高鉆井效率成為了一大議題，對快速鉆進鉆井液技術的研究也達到了一個新高度。本文對近年來快速鉆進鉆井液技術的發展歷程進行研究，并且分析了ROP增速劑的作用，了解快速鉆進鉆井液技術的特性。通過對以上內容進行分析總結，對快速鉆進鉆井液技術的發展提出自己的見解。

鉆井液；快速鉆進技術；鉆頭

快速鉆進鉆井液技術的提高可以有效提高鉆井效率，并且節約投入成本，鉆井液需要具備流變性、潤滑性、較低的固相含量及合理的分散性等特性。ROP增速劑對水基鉆井液有很大改善作用，并且增強潤滑性，確保鉆頭與BHA等金屬器具不與水性泥沙進行直接接觸。本文通過對快速進鉆井液技術的發展現狀進行探討與研究，總結鉆進鉆井液技術的機理，并且對研制新型快速鉆進鉆井液技術提出自己的見解。通過提高快速鉆進鉆井液技術，來推進鉆井事業的發展。

1 快速鉆進鉆井液技術的發展現狀

國外從很早就開始注重快速鉆井液的技術研究，并且得到了不錯的進展。Hasley帶領下的一批人研發了一種可以代替柴油基站鉆井液的添加了特殊處理劑的水基鉆井液，并且在南得克薩斯Wilcox地層的井得到應用。水基鉆井液不僅提高了效率還節約了成本，使用了該鉆井液的井，從提高鉆速方面到節約成本方面都比原有的柴油基站鉆井液更好。

Growcock的團隊利用全尺寸鉆井裝置通過對幾類有機化合物對水基鉆井液ROP增速劑的效果進行比對。比對試驗結果表明將體積比為2%～4%的石蠟或不溶性的聚甘油化合物加入水基鉆井液中能使鉆速提高5%～20%；試驗得出石蠟能夠對鉆頭和BHA等金屬器材水化物質進行隔離，通過減少金屬上水化泥沙來達到提高鉆速的效果，然而聚甘油化合物是通過降低泥沙水化的幾率來提高鉆速。

Aaron等人研制了一種針對墨西哥灣大陸架粘性地層的水基鉆井液。該鉆井液是利用聚胺泥頁巖抑制劑、聚合型包膜及抗增粘添加劑，對泥頁巖起到抑制作用。對于粘性地層，使用該水基鉆井液要強于使用合成基鉆井液，有效提高了鉆井效率。使用這種水基鉆井液，在鉆井液不充足的情況下，可以使用海水直接配制，并且避免了鉆屑處理的工程，可以有效提高效率和降低鉆井成本。

國內對于該項技術認識與研究剛剛起步，2004年中國石油鉆井工程重點實驗室進行了研究，取得了初步成果，并在勝利油田進行了試驗：在相同鉆具結構、水力參數條件下與鄰井同井段相比，機械鉆速大幅度提高，砂巖段提高26%，泥巖段提高18%。

2 快速鉆進鉆井液技術的機理

快速鉆進鉆井液技術的發展，除了需要具備一般鉆井液的基本功能外，還需要避免程序復雜，并且在提高鉆進效率的同時，確保施工安全。鉆進液的流變性、潤滑性、固相含量及分散性等因素可以直接影響鉆進的速度。

2.1 鉆井液的流變性

鉆井液的流變性是指鉆頭噴嘴處的流動性阻力對鉆速的影響。鉆井液具有稀釋和阻隔作用，在鉆頭噴嘴處的流速越高流動性阻力越小，通過減少阻力，使流液可以更好的滲透到井底巖層的裂縫中，這樣有利于減少巖屑處理這一個程序，從而提高鉆進效率。

2.2 鉆井液的潤滑性

潤滑性能良好的鉆井液具有的優點有：①減小鉆具的扭矩、磨損和疲勞，延長鉆頭的壽命；②減小鉆柱的磨擦阻力，縮短起下鉆時間；③能用較小的動力來轉動鉆具；④能防粘卡，防止鉆頭泥包。

2.3 鉆井液中固相含量及其分散性

鉆井液中固相含量越接近零鉆速就越快，當鉆井液的固態含量為零時鉆速將達到最快速度，因此，固相含量是影響鉆速的一大因素；鉆井液中亞微米顆粒的含量也對鉆速有一定影響，小于1微米的亞微米顆粒含量越多，鉆速將越慢。

快速鉆進鉆井液應該具有好的流變性、潤滑性、較低的固相含量及合理的分散性等特點。水基鉆井液通過添加ROP增速劑來改善鉆井液中原有的各個特性，并且增加潤滑性。ROP增速劑可以在鉆頭和BHA等金屬器具的表面形成一層抗水性的隔離層，防止鉆頭和BHA金屬器具上發生泥包現象，以此提高鉆進的速度。

快速鉆進鉆井液技術具體的機理是：①ROP增速劑滲入并潤滑鉆屑薄鱗片間剪切面，減弱薄鱗片間的鍵結，限制鉆屑尺寸，以利于從鉆屑槽脫落下來；②阻止鉆屑相互聚結；③阻止粘土粘附于鉆頭和BHA面；④通過對粘土膨脹及孔隙壓力傳遞的控制來保持井壁穩定性。

3 新型快速鉆進鉆井液的設計

水基鉆井液中添加ROP增速劑能有效減輕或防止泥包現象，但較油基或合成基鉆井液對鉆頭的匹配更敏感。因此，研發新型快速鉆進鉆井液，應考慮與鉆頭的匹配問題，并著眼于上述影響提高鉆速的作用機理，研制出ROP增速劑及鉆井液配套處理劑；考慮鉆井液體系的配伍性，采用鉆井模擬試驗裝置及現場應用全面測試、評價鉆井液的性能。

4 結語

能夠影響鉆進速度的因素有很多，通過對快速鉆進鉆井液的技術進行研究來提高鉆進的效率是現在鉆井事業的發展趨勢。對于鉆井液的研究需要針對具體的地域情況，不同地區的土質不同巖層也不同，所以在研究快速鉆進鉆井液之前，需要對對應的地質進行考察，并且對比效果。快速鉆進鉆井液技術的發展，可以有效促進鉆井事業的發展。

[1]許萬文.淺談國內外鉆井液技術新進展[J].石化技術, 2016,23(4).

[2]王建光.國內外鉆井液技術進展及對鉆井液的有關認識[J].工業,2015(21).

李小剛(1984-)，男，新疆克拉瑪依人，助理工程師，主要從事現場鉆井液技術服務及鉆井液技術管理工作。