低密度復雜地質條件下礦井鉆井液應用過程中的研究

吳文良

（山東省煤田地質局第一勘探隊，山東 滕州 277599）

眾所周知我們國家同時是能源需求量以及自然能源擁有最多的國家之一，而在最近幾年來為了滿足生產生活的需要我國在地層氣以及石油開發這些方面都取得了較好的創新和突破，這些成就無疑在很大程度上提高了我國能源開發和利用的整體水平。然而放眼觀察整個能源利用行業的話目前所擁有的這些成就還是遠遠不夠的。由于我國的疆土十分廣闊在開展鉆井工作時一般都是在復雜的地層中進行的，不僅如此我國復雜地層的種類相對也十分的繁多，不同區域復雜地層的物理性質以及地理環境都有很大的差異，以上這些條件都會給復雜地層鉆井工程的開展帶來更大的阻礙，就從目前情況來看，要迫切解決的問題是在鉆井施工中如何去選擇鉆井液[1]。

1 鉆井液的選用

1.1 復雜地層鉆井液的選用

工作人員在開始選擇鉆井液之前必須要對復雜地層鉆井周圍的地形以及環境做好考察以及檢測工作，因為只有詳細的了解到了復雜地層地質結構的具體特點以及環境情況才能制定科學的施工方案。需要注意的是如果遇到了一些復雜地層的話通常都會選擇密度比較低的鉆井液，這主要是因為如果鉆井液的密度較高很有可能會改變液壓柱的具體高度，情況如果比較嚴重的話甚至還有可能會導致整個地層結構失去原有的穩定性，這樣的話工作人員在開展鉆井施工時很容易會發生氣體側漏的情況，這不管是對于工作人員的生命安全還是鉆井工程的順利開展都是十分不利的。相反如果在復雜地層之中選擇密度比較低的鉆井液的話就會形成液柱，液柱可以在避免損壞儲層的同時提高整個施工的安全性，不僅如此密度比較低的鉆井又和密度較高的鉆井液相比它的物理性質比較穩定，而且萬一鉆井施工工作發生氣液泄漏的話密度低的鉆井液還可以起到一個補壁的作用[2]。

1.2 松軟地質鉆井液的選用

如果經過工作人員的考察發現所要施工的地層土質相對比較松軟的話也可以選擇一些低密度的鉆井液，這主要是因為低密度的鉆鉆井液它通常可以很好的去防止鉆井膨脹的情況，低密度的戰績還可以在很大程度上去增強整體的滲透性，這樣一來就可以很好的去防止地球發生坍塌事故。另一方面低密度的鉆井液它的流動性相對較強，這一特性往往可以使地層表層以及深層之間達到一個平衡的狀態。它還可以有效的對整項鉆井工作的開展達到一個保護的效果。最后在鉆井工作之中通常會使用到大量的機械設備以及各項資源，這些資源的大量使用必不可少的會產生很多的熱量，這無疑就會導致鉆井地層中整體的溫度快速的升高。如果溫度升高的話也會影響到鉆井液性能的有效發揮。在實際使用的過程中發現低密度的鉆井液可以很好的去減緩這種影響。

2 低密度鉆井液的成分

通過筆者的仔細研究發現低密度的鉆井液體系可以在復雜地層的施工中解決很多問題，作為相關的工作人員必須要正確認識到選擇最佳的鉆井液才能夠去保證整個鉆井工作的順利開展。有很多例子可以證明如果沒有選擇正確的鉆井液很容易會造成鉆井事故的發生，它會給復雜地層的鉆井工作帶來很大的安全隱患。低密度的鉆井液和普通鉆井液相比的話它的配置難度較高，所以在配置低密度鉆井液的時候必須要嚴格的去遵守各項規定以及標準。通常情況下為了得到低密度的鉆井工作人員需要在清水之中去加入少量的納基潤土以及碳酸鈉才可以得到基液，需要注意的是對于低密度鉆井液來說基液是十分關鍵的，它的主要成分以及配比的情況都有可能會直接影響到鉆井液密度的大小，如果是從我國的標準來看低密度鉆井液中空心玻璃珠的含量必須要超過百分之二十才算符合標準。最后值得注意的低密度鉆井液之中如果加入空心玻璃柱的話也會導致它整體的性質發生一定的變化，這也就是說工作人員在配置鉆井液的時候還需要去檢測它的性能，避免因空心玻璃珠含量的問題給整個鉆井工程帶來事故。

3 低密度鉆井液的應用

低密度鉆井液通常都是指密度小于1.0g/cm3的鉆井液，如果是在低密度鉆井液之中加入空心玻璃微珠的話通常會增強它的溶解率。通過相關的實驗發現一種以空心玻璃微珠為減輕劑的鉆井液體系具有良好的流動性與分散性，將這種鉆井液體系用于若爾蓋礦區2K12鉆孔的時候也發現它的實用性較好。另外空心玻璃微珠也可以作為密度1.00g/cm3～1.10g/cm3的常規鉆井液的減輕劑。如果是要在室內進行試驗還可以選擇Y2000型高強度空心玻璃微珠。在測試的過程中發現它的密度為0.3g/cm3～0.35g/cm3，利用這種鉆井液體系也同樣滿足復雜地層的鉆探要求；具體來說它的抗壓能力為14 MPa；如果溫度在600℃以上的話空心玻璃微珠會軟化而且失去原有的效果，這也就是說工作人員應當隨時觀測井內的溫度。為了防止鉆井液性能變差它的pH值介于8～10之間；低密度鉆井液的密度也有著具體的要求，通常工作人員都是在清水中加入5%鈉基膨潤土和0.5%的碳酸鈉，然后將其配置成基漿，在此基礎之上將空心玻璃微珠加入到基漿，通過測試筆者發現鉆井液密度降低的幅度會隨著空心玻璃微珠的加量而不斷的加大，如果空心玻璃微珠加到20%鉆井液密度在0.74g/cm'，在具體使用的時候工作人員可以根據井深和地層壓力系數去調整鉆井液的密度。在不同的濃度之下，空心玻璃微珠對于鉆井液流動性也會產生不同的影響。如果在鉆井液之中不斷的加入空心玻璃微珠的話它的相對固相含量就會增大，這樣一來造成的結果便是顆粒的摩擦會變得很頻繁。如果情況比較嚴重的話會導致鉆井液的流動性不斷變差，低密度鉆井液具有一個很明顯的特征是它的滲透性和溶解性更強，這主要是因為在低密度鉆井液之中有腐植酸鉀，腐植酸鉀可以很好的對鉆井液達到一個降解的作用，還可以在很大程度上去避免鉆井發生泄漏。通常情況下在一些比較容易坍塌的地質之中都會選擇低密度的鉆井液，這主要是因為高密度的鉆井也很容易會破壞地質的整體結構，工作人員在開展鉆井的時候甚至還會發生地層斷裂以及鉆井液漏失的情況，而為了能夠更好的去保證復雜地層鉆井工作的正常開展工作人員都會使用到低密度的鉆井液。

4 結語

結合上述所說不難發現對于鉆井工作來說選擇不同的鉆井液也會得到不同的施工效果，為此相關的鉆井工作人員必須要在詳細考察地質環境以及特征的基礎之上做好準備措施才能保證該項工作的順利開展。面對一些比較復雜的地層如果選擇低密度鉆井液的話通常會給整個鉆井工作帶來很大的便利，但是這還需要所有鉆井施工人員的高度配合以及協調才能發揮它最好的性能。