强抑制强封钻井液在钻井勘探中的应用

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摘要：随着钻井技术的快速发展，强抑制性能和强封堵性能的钻井液才符合现代钻井勘探的需要。本文通过介绍强抑制强封钻井液，深入了解强抑制强封钻井液在实际应用中的作用，并据此对其进行展望。

关键字：钻井液、强抑制性能、强封堵性能。

中图分类号： TE2 文献标识码： A

Abstract: with the rapid development of drilling technology, drilling fluid with strong inhibition performance and strong sealing performance to meet the needs of modern drilling exploration. This article introduces a strong inhibition and sealing drilling fluid, deep understanding of the strong inhibitory effect of strong sealing drilling fluid in the practical application, and accordingly its outlook.

Key words: drilling fluid, strong inhibition performance, strong sealing performance.

前言

钻井液是钻探过程中，孔内使用的循环冲洗介质，并在钻井作业和保护油气层中起到了重要的作用。但随着钻井技术的提高，钻井液的性能也要相应地符合钻井技术的要求，其中重要两个性能是钻井液的抑制性能和强封堵性能。

抑制性能是指钻井液维持岩壁的稳定性、热稳定性、对油污的污染程度等的性能。但长期以来，钻井液的抑制性问题，尤其是泥页岩层的井眼稳定问题一直是钻井工程中经常遇到的井下复杂问题，特别是随着勘探领域的扩展，钻遇地层日趋复杂，该问题日益严重，即影响了钻井速度与井眼质量，又使部分地区无法钻达目的层，或者由于油气层的污染而影响了油气层的开发效果。同时，随着环保意识日益加强，在钻井施工中不仅要考虑钻井技术问题，还要考虑环保的需要，这也是对钻井液技术提出的又一个要求，因此抑制性较强的油基钻井液完井液受到越来越多的限制。

封堵性是当钻井液与油气层接触时，保护油藏不被损坏的性能。钻开油气层后，钻井液与油气层接触，为防止钻井液损害油气层，要求钻井液的失水小、泥饼薄（钻井液失水后，固压差固体颗粒在井壁上形成泥饼环）、固相含量低、滤液的水化作用低（滤液进入地层后与地层中的液体发生的化学作用）等。

正因为对钻井液有如此之高的要求，所以我们要深入了解强抑制强封钻井液的性能，并探讨其在实际中勘探中的应用。

强抑制强封钻井液的种类

钻井液按分散介质（连续相）主要可分为水基钻井液、油基钻井液、气体型钻井流体和合成型钻井液等。

2.1 水基钻井液：

水基钻井液是一种以水为分散介质，以粘土（膨润土）、加重剂及各种化学处理剂为分散相的溶胶悬浮体混合体系。其主要组成是水、粘土、加重剂和各种化学处理剂等。

传统的水基钻井液有很多的局限性，如在抑制泥页岩水化方面及在钻井液的性方面。但针对这些缺点，国内外也研制了一些新型水基钻井液，改善传统水基钻井液的抑制性和封堵性，同时也保护了生态环境，降低了钻井液配制成本。

2.2 油连续相钻井液：

油连续相钻井液（习惯称为油基钻井液）是一种以油（主要是柴油或原油）为分散介质，以加重剂、各种化学处理剂及水等为分散相的溶胶悬浮混合体系。其主要组成是原油、柴油、加重剂、化学处理剂和水等。

油基钻井液在许多性能上优于水基钻井液，如井壁稳定、钻屑完整度高、岩屑清除效果好、性能好，而且使用也非常方便。在实际应用中，油基钻井液通常用于钻复杂和麻烦的岩页中。

但油基钻井液也有很多缺点如环境污染，成本高等。所以生产中考虑到环保要求，要尽量少用此类钻井液。

2.3 气体型钻井流体：

气体钻井液是以空气或天然气作为钻井循环流体的钻井液。

泡沫钻井液是以泡沫作为钻井循环流体的钻井液。主要组成是液体、气体及泡沫稳定剂等。

强抑制强封钻井液的实际应用

地下钻井作业的严酷环境促进了对钻井液的研究和开发，要求能够在钻井过程中能够具有以下性能，维持岩层稳定，获得较好的油藏。

3.1 压力控制性

许多人都看到过石油从钻井台中喷入高空，石油工人为之而欢呼雀跃的情景。实际上，这类井喷罕有发生，也并不值得庆祝，因为钻探的目标是以控制流量的方式来开采石油。泥浆被设计为可以抵消岩层中流体的自然压力，从而防止发生此类事故。压力间必须达到适当的平衡，即钻井液对钻孔壁的压力应足以抵消岩层和石油或天然气施加的压力，但这种压力又不能太大，否则会对油井造成破坏。如果钻井液的重量太大，可能会使岩石破裂，钻井液也会因此而流失入地下。

液体的压力随其浓度的变化而变化。在钻井液中添加增重剂可以提高其浓度，进而增大它对钻孔壁的压力。可调整液体的浓度以满足钻井中的环境要求。

此外要利用岩页抑制剂与各种处理剂之间的协同效应，结合物理封堵和化学封堵发，封堵地层孔喉和缝隙，减小孔隙压力传递及泥饼的渗透率，阻止钻井液的滤液倾入地层，提高井壁周围岩层的有效强度。

3.2 岩层稳定性

井眼由于地质、钻井作业、钻井液与泥页岩的相互作用等因素而出现的不稳定现象，即岩层的稳定性问题。井壁失稳现象是在钻井过程中常遇到的，也是一个十分复杂的世界性难题。井壁失稳主要表现为缩径、井壁坍塌、井眼扩大、卡钻、电测遇阻等，这些事故的发生会严重影响钻井速度、质量及成本，同时也会造成严重的储层损害。井壁失稳每年都会给石油行业造成巨大的经济损失，直至今日任然是一个非常重要且棘手的问题。

钻井过程分为两个阶段：第一阶段是钻穿不含石油的岩层，目标是尽快钻穿不含油岩层，到达含油岩层，即储集层。此时的重点是要保持钻孔中岩层的稳定，同时还要避免钻井液流失。而如果保持钻井液压力高于岩层孔隙流体压力，钻井液就会出现向岩层的透水岩石中渗入的自然趋势。在钻井液中加入特殊的添加剂，就能防止发生这种情况。

钻井液可能会以其它方式与周围的岩石相互作用。例如，如果岩石含盐量很高，水就会溶解其中的盐分，从而使钻孔壁变得不稳定。在这种情况下，使用油基钻井液效果会更好。粘土含量高的岩层也容易被水冲刷掉。对这类岩层需使用抑止性的钻井液，以保持井眼稳定并防止井眼扩大或被冲蚀。随着钻探不断深入，井眼被用钢套管保护起来，钢套管用水泥加固，这样既保持了井眼的稳定性，又为到达储集层后开采的石油提供了通往地表的通道。到达储集层后，必须改变钻井液的成分，以避免阻塞岩石孔隙。保持岩石孔隙不被阻塞可使石油更顺畅地流入钻孔，然后上流至地表。

3.3 钻井液的浮力

一口油井可能深达数千英尺或数千米。而如此长的钢钻杆将重达上百吨。如果将钻杆浸入钻井液，就会产生浮力作用，降低钻杆重量，并会减小对钻探机械装置的压力。

汽油层保护的能力

平衡井壁岩石侧压力，在井壁形成滤饼，封闭和稳定井壁。防止对油气层的污染和井壁坍塌。

强抑制强封钻井液的还存在的问题和发展前景

钻井液已从仅满足钻头钻进发展到适应各方面需求的钻井液体系。例如为快速钻井服务的低粘度、低摩擦、低固相的聚合物钻井液，防卡钻井液，针对岩石特点的防塌钻井液，钻盐岩层的饱和盐水钻井液，保护油气层的低密度水包油钻井液，防堵塞油气通道的油基钻井液和开发低压油气田的泡沫钻井液等。形成了较为完整的钻井液体系。

如今优质的钻井液已不是由一两种材料（例如膨润土，俗称搬土）配制的，保持钻井液的性能要依靠加入各种处理剂。例如钻井液剂、高温稳定剂、防塌处理剂和防卡处理剂等。据1992年统计，处理剂系列已发展到10类202种，形成油田化学的一个重要分支。

为清除钻井液中的固相颗粒，钻井液中的固相颗粒处理系统已经得到了加强和改进。钻井液中的固相颗粒像钻屑、重晶石等，使钻井液的流动性能变坏，不但破坏了钻井液性能的稳定，而且增大了循环系统的摩擦力，使设备过早磨损。清除钻井液中固体含量的主要方法是加强振动筛的振动频率，采用增加筛网的目数和双层筛网，提高除砂器、除泥器的除砂效率。另外，有时还用增设分离器来清除钻井液中的微细颗粒。

但钻井液在使用过程中，也存在一定缺陷，这主要表现在钻井液对油气层有一定程度的损害，主要表现在：固相颗粒及泥饼堵塞油气通道；滤失液使地层中粘土膨胀而堵塞地层孔隙；钻井液滤液中离子与地层离子作用产生沉淀堵塞通道；产生水锁效应，增加油气流动阻力等方面。

参考文献：

[1] 胡文军，刘庆华，卢建林，等.强封堵油基钻井液体系在W11-4D油田的应用[J].钻井液完井液，2007，24（3）：12-15.

[2] 岳前升，向兴金，李中，等.油基钻井液的封堵性能研究与应用[J].钻井液与完井液，2006，23（5）：40-42.

[3] 刘振东，薛玉志，周守菊，等.全油基钻井液完井液体系研究及应用[J].钻井液与完井液，2009，26（6）：10-12.

作者简介

[1]李现举，1984年生于河南，2006年毕业于重庆科技学院，现为中海油服油化事业部印尼基地泥浆项目工程师。