高密度鉆井液技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

（華東石油工程有限公司六普鉆井分公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212009）

高密度鉆井液技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

王啟文

（華東石油工程有限公司六普鉆井分公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212009）

在當(dāng)今地質(zhì)鉆探項(xiàng)目中，高密度鉆井液的應(yīng)用越來(lái)越多，隨著鉆井液密度的升高，所需要的技術(shù)難度也越來(lái)越大。本文就高密度鉆井液技術(shù)的研究現(xiàn)狀以及應(yīng)用中遇到的難點(diǎn)進(jìn)行了分析，為鉆井液技術(shù)的研究和使用提供了可以參考的依據(jù)。

高密度；流變性能；鉆井液

1 高密度鉆井液的技術(shù)的現(xiàn)狀

一般情況下我們將密度在1.50g/cm3以上的鉆井液成為高密度鉆井液，隨著鉆井液技術(shù)的不斷發(fā)展，目前將密度達(dá)到1.80g/cm3以上的成為高密度鉆井液。高密度水基鉆井液技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了鈣處理鉆井液、三磺鉆井液、聚磺鉆井液和兩性離子聚合物泥漿體系四個(gè)發(fā)展階段。

鈣處理鉆井液是20世紀(jì)60～70年代初使用的深井鉆井液，最初是石灰鉆井液,但其存在很多局限性。鈣處理鉆井液遇到高溫易于固化，pH較高，另外鉆井液中加入了大量的強(qiáng)分散劑，大大降低了鉆井液的抑制性。

三磺鉆井液是20世紀(jì)70年代到80年代中期研制成功的，該類(lèi)型鉆井液的應(yīng)用降低了對(duì)高溫高壓的濾失量，具有較好的熱穩(wěn)定性。三磺鉆井液在高溫和高壓的情況下仍然能夠保持其良好的流動(dòng)性和抗鹽侵能力，并且具有良好的防塌防卡性能，是鈣處理鉆井液無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。

聚磺鉆井液是在三磺鉆井液的基礎(chǔ)上研制的，具有聚合物和三磺鉆井液的雙重優(yōu)點(diǎn)。它具有較強(qiáng)的抑制性，并且改善了三磺鉆井液在高溫高壓環(huán)境下的性能，是高密度鉆井液中最常用的一種類(lèi)型。

兩性離子聚磺泥漿鉆井液在20世紀(jì)90年代研制成功，其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)能夠有效抑制泥頁(yè)巖的水化分散，在穩(wěn)定井壁方面變現(xiàn)除了良好的流變性。

隨著抗高溫處理劑技術(shù)的不斷進(jìn)步，高密度鉆井液技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。比較典型的有低固相不分散聚合物鉆井液體系、高固相解絮凝聚合物鉆井液體系、合成基鉆井液體系、聚合醇鉆井液體系、甲酸鹽鉆井液體系等。均不同程度地滿(mǎn)足了深井鉆探的需要。

2 高密度鉆井液存在的主要技術(shù)問(wèn)題

高密度鉆井液技術(shù)是深井和超深井鉆井過(guò)程中的主要技術(shù)，也鉆井能否成功的保證。對(duì)于鉆井液來(lái)說(shuō)其密度越高，維護(hù)起來(lái)就越困難。所以對(duì)于不同密度級(jí)別的鉆井液其應(yīng)用的技術(shù)難度是不同的，不同密度級(jí)別的鉆井液技術(shù)問(wèn)題不能一概而論。目前對(duì)于高密度鉆井液技術(shù)的難點(diǎn)可以從下述三個(gè)方面進(jìn)行論述。

一是鉆井液自身性質(zhì)的問(wèn)題：鉆井液自身具有一定的流變性和沉降性，這是高密度鉆井液面臨的第一大難題。由于高密度鉆井液固相過(guò)高，解決了鉆井液的流變性就會(huì)增加其沉降性的不穩(wěn)定性。二是不同材料對(duì)鉆井液自身的抑制和污染：一般情況下高密度鉆井液主要在較深的地層中應(yīng)用，受地下高溫環(huán)境和自身固相含量較高的影響，膨潤(rùn)土和潤(rùn)滑劑的使用也存在著流變性和沉降性的矛盾。膨潤(rùn)土量的過(guò)多或者過(guò)少都會(huì)影響鉆井液的粘稠度，而潤(rùn)滑劑則影響著鉆井液的流變性。另外加重材料的使用對(duì)鉆井液的固相污染比較嚴(yán)重。三是鉆井液的維護(hù)：對(duì)于高密度鉆井液來(lái)說(shuō)合理的密度，良好的流變性、抗污染能力和潤(rùn)滑性，較強(qiáng)的抑制性是其技術(shù)的基本要求，我們必須嚴(yán)格控制加重材料和膨潤(rùn)土的含量，從而實(shí)現(xiàn)提高鉆井液流變性和沉降穩(wěn)定性。

3 高密度鉆井液未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

高密度鉆井液技術(shù)在國(guó)外的研究和應(yīng)用比較成熟，未來(lái)研究的重點(diǎn)是針對(duì)異常高溫高壓底層中應(yīng)用的鉆井液技術(shù)。但是在國(guó)內(nèi)鉆井液技術(shù)的研究與國(guó)外相比還有一定的差距，缺乏專(zhuān)用的轉(zhuǎn)敬業(yè)處理劑。另外國(guó)內(nèi)主要進(jìn)行了水基鉆井液的研究，在油基和合成基鉆井液方面的研究較少，技術(shù)水平比較落后，是未來(lái)高密度鉆井液的發(fā)展方向。

3.1 水基鉆井液

我國(guó)在水基鉆井液技術(shù)上已經(jīng)接近了世界先進(jìn)水平，可以把精力放在解決鉆井液流變性和濾矢量控制之間的矛盾上，通過(guò)對(duì)鉆井液技術(shù)的優(yōu)化，提高其抗污染和抗高溫的能力。具體的研究方向如下。

（1）研究新單體的合成與轉(zhuǎn)化，如N-（甲基）丙烯酰氧乙基-N，N-二甲基磺丙基銨鹽，2-丙烯酰胺基-2-苯基乙磺酸等單體的合成工藝。

（2）研制相應(yīng)的降濾失劑、降黏劑以及抑制劑和井壁穩(wěn)定劑等。

（3）研制抗溫大于等于240°C、密度大于等于2.5 kg/L和飽和鹽水高密度鉆井液，解決其流變性和高溫高壓濾矢量控制的問(wèn)題。

（4）研制超高溫?zé)o黏土相鉆井液和高密度有機(jī)鹽鉆井液，特別是抗高溫增稠劑和高溫高壓降濾失劑。

3.2 油基鉆井液

（1）研制高性能的鉆井液處理劑、乳化劑、增粘劑以及降濾失劑。

（2）選擇新的加重劑或者研制高性能提黏切劑或者高軟化點(diǎn)瀝青，以提高鉆井液的沉降穩(wěn)定性。

（3）研制可逆乳化鉆井液，選擇合適的乳化劑以提高鉆井液的綜合性能。

（4）研究高密度油基鉆井液在高溫下的流變性和穩(wěn)定性，并且建立起預(yù)測(cè)模型。

3.3 合成基鉆井液

目前國(guó)內(nèi)外在合成基鉆井液方面的研究都很少，未來(lái)可以從以下一個(gè)方面進(jìn)行研究：

（1）選擇或者研制新型合成基材料，降低合成基鉆井液的成本。

（2）研制相應(yīng)的乳化劑、流型調(diào)節(jié)劑和增黏劑等。

（3）研究合成基鉆井液的回收和再利用技術(shù)。

結(jié)論

近年來(lái)隨著鉆井深度的不斷增加，在鉆井過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到高溫和高壓等復(fù)雜的底層環(huán)境，對(duì)鉆井液的要求也越來(lái)越高。在鉆井過(guò)程中鉆井液的性能直接影響著鉆井的安全性和快速性。本文主要對(duì)高密度鉆井液技術(shù)的研究現(xiàn)狀，遇到的技術(shù)問(wèn)題以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討，指出要盡力解決鉆井液流失性和沉降穩(wěn)定性的矛盾，并且要向著油基和合成基方向發(fā)展，為鉆井液未來(lái)的發(fā)展指明了方向。

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