大位移井鉆井液關鍵技術問題

袁斌

摘要：原油開采技術是資源開發的關鍵， 隨著油氣資源的逐漸減少， 傳統原油開采技術不能滿足時代發展需求。單一油田的多臺鉆機同時開采的方式， 工作效率比較低， 且浪費資源， 在一定程度上增加了原油開采成本。而大位移鉆井技術鉆穿油層的井段長，可以使油藏的泄油面積增大，大幅度提高單井產量和降低開采成本，在油田上被廣泛應用。基于此，本文將對大位移井鉆井液中的關鍵技術進行研究。

關鍵詞：大位移井;鉆井液;關鍵技術

引言

大位移井具體指的是水平位移與垂直深度之比大于等于2 的定向井或水平井，而大位移井鉆井液技術作為當前世界先進的一種鉆井技術，在作業成本降低及環境保護方面具有巨大優勢，已成為了當前原油勘探開發最為重要的一項技術手段之一。

1 降阻與降扭矩技術

1.1 科學選定鉆井液體系

在大位移井作業中較為常用的鉆井液主要有三種，分別為合成基鉆井液、油基鉆井液與水基鉆井液，在具體的鉆井作業中，需要緊緊圍繞設計情況選定最為適宜的鉆井液類型。為有效降低摩阻與扭矩，大位移井通常要運用具有良好潤滑能力的鉆井液，如油基鉆井液與合成基鉆井液。近幾年通過調查發現，世界范圍內約有七成左右的大位移井都采用油基/合成基鉆井液。然而，傳統意義上的鉆井液主要將原油作為基礎油，無法滿足環保需求，而且造價很高。目前，很多專業公司都開發出低毒性油基鉆井液，改用基礎油為白油，同時形成穩定的鉆井液體系，如Vert-oil體系等。

1.2 優選高效潤滑劑

鉆井作業中，通常存在鉆柱和井壁之間不同介質相互摩擦作用。從減小或消除摩擦的角度分析，需要盡可能防止干摩擦，縮小流動摩擦與邊界摩擦。通過實踐可知，可通過選擇具有更高性能的潤滑劑來大幅提升鉆井液自身潤滑能力。以油基鉆井液為例，潤滑劑對于大位移井鉆井液的潤滑能力并不會造成太大影響，但油水比的影響相對較大，具有較高油水比的大位移井鉆井液可降低摩擦約50%。基于此，大幅提升油水比是改善鉆井液潤滑能力的主要途徑。在實際生產中，可在鉆井液當中添加塑料小球等潤滑劑，以此降低邊界摩擦，提升潤滑能力，因為這些潤滑劑的添加，可促使接觸方式發生改變，改善原有的摩擦狀態，從而降低二者摩擦系數。

1.3 鉆井液性能調整

對于大位移井的鉆井液而言，其流動摩擦主要和黏度、流速、管壁平滑度等因素有關。在加入適宜的潤滑材料以后，可借助鉆井液管道管壁進行吸附，因此提升管壁平滑度，達到降低摩阻的作用，同時也可采取性能調整策略類減少摩阻。對鉆井液的黏土實際含量進行有效控制，同時運用固控裝置，減少劣質固相的含量，縮減泥餅厚度，減小鉆具和泥餅之間的接觸面積;合理應用調節劑，對鉆井液粘滯性與流變性進行調整，進而達到提升潤滑能力的目的。

2 井眼凈化技術

2.1 鉆井液流變性的優化調整

通過水平管路設備的模擬試驗可知，不同類型鉆井液主要具有相同的流變性能，則它們的井眼凈化能力沒有太大差別，基于此，在一致的動態條件下，井眼凈化能力主要和流變性有關。如果鉆井液的環空返速保持固定，對鉆井液流型進行調整，并選取適宜的流變參數是確保凈化效果的關鍵。從環空鉆井液自身流態角度講，紊流較層流更容易對巖屑進行攜帶，一般不易形成巖屑床，但是大位移井的井深通常較大，這一方法通常會受到場地條件限制。若環空鉆井液的流態屬于層流，則需對流變性進行調整，用平板型層流來代替尖峰型層流，以此有效改善攜巖性能。

2.2 提升攜巖性能技術

（1）弱凝膠技術

為避免形成巖屑床，目前我國的研究重心主要放在弱凝膠體系上。對于常規的凝膠體系而言，其形成一般依賴于交聯劑，聚合物借助交聯劑在相應的溫度與時間下進行成膠，但弱凝膠鉆井液本質上是一種快速弱凝膠體系，和傳統凝膠體系的形成原理有一定差別，主要使用不同聚合物間的協同作用，可在相對較低的溫度及較短的時間段內完成成膠，所得到的弱凝膠具備特定流變性，且動塑比也較高，可預防鉆屑變成巖屑床，凈化能力顯著。

（2）清巖流體技術

通過研究發現，注入高懸浮、高攜巖能力的流體段塞是避免形成巖屑床的有效方式。目前，這一技術在世界范圍內得到廣泛應用，適宜多種密度與流變性的鉆井液，通常可以分成四大類，即低黏清巖流體、高密度清巖流體、高黏清巖流體與串聯流體。其中，低黏流體容易達到更高梯度，同時在巖屑床的位置形成一個水力作用力，促進巖屑再次運動，同時起到再懸浮作用，預防巖屑沉積。

3 井壁穩定技術問題

大位移井具有的井斜大，裸眼段長的特點對于井壁穩定影響非常大，造成井壁失穩因素有兩種，一種是力學因素，一種是物理化學因素。從力學因素來分析，即是在鉆井過程中地層坍塌的壓力大于井筒中的鉆井液有效液柱壓力時，會造成井壁垮塌。從物理化學因素角度分析，即是在鉆井過程中，巖土中的陽離子與鉆井液產生了化學反應，導致巖土出現膨脹現象，進而引起井壁垮塌。因此對于大位移井鉆井液技術來說，為保證井壁穩定，需要做好以下幾個方面，一是對鉆井液密度進行合理的確定，上文提到的鉆井液有效液柱壓力主要指的是一種對地層壓力及地用力加以平衡的一種力學因素，它有效維持了井壁的穩定。二是合理選擇防塌鉆井液體系，作為維持鉆井壁穩定的關鍵所在，選擇合理的防塌鉆井液體系可以有效的防止地層中泥頁巖出現水化。

4 總結

總之，對于大位移井鉆井液所存在的環保與處理工藝復雜等實際問題，通過對新型鉆井液處理劑的研發，可有效改善鉆井液自身應用性能。摩阻是限制水基鉆井液實際應用程度的主要問題，需要大力開發研制全新的高效潤滑劑，以此有效改善鉆井液潤滑能力，提升其作業水平。

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（作者單位：中石化西南石油工程有限公司臨盤鉆井分公司）