快速鉆進(jìn)鉆井液技術(shù)新進(jìn)展

李小剛（克拉瑪依友聯(lián)實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司，新疆克拉瑪依834000）

快速鉆進(jìn)鉆井液技術(shù)新進(jìn)展

李小剛（克拉瑪依友聯(lián)實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司，新疆克拉瑪依834000）

鉆井事業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)鉆井技術(shù)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(duì)快速鉆進(jìn)鉆井液技術(shù)的研究也達(dá)到了一個(gè)新高度。本文對(duì)近年來(lái)快速鉆進(jìn)鉆井液技術(shù)的發(fā)展歷程進(jìn)行研究，并且分析了ROP增速劑的作用，了解快速鉆進(jìn)鉆井液技術(shù)的特性。通過(guò)對(duì)以上內(nèi)容進(jìn)行分析總結(jié)，對(duì)快速鉆進(jìn)鉆井液技術(shù)的發(fā)展提出自己的見(jiàn)解。

鉆井液；快速鉆進(jìn)技術(shù)；鉆頭

快速鉆進(jìn)鉆井液技術(shù)的提高可以有效提高鉆井效率，并且節(jié)約投入成本，鉆井液需要具備流變性、潤(rùn)滑性、較低的固相含量及合理的分散性等特性。ROP增速劑對(duì)水基鉆井液有很大改善作用，并且增強(qiáng)潤(rùn)滑性，確保鉆頭與BHA等金屬器具不與水性泥沙進(jìn)行直接接觸。本文通過(guò)對(duì)快速進(jìn)鉆井液技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行探討與研究，總結(jié)鉆進(jìn)鉆井液技術(shù)的機(jī)理，并且對(duì)研制新型快速鉆進(jìn)鉆井液技術(shù)提出自己的見(jiàn)解。通過(guò)提高快速鉆進(jìn)鉆井液技術(shù)，來(lái)推進(jìn)鉆井事業(yè)的發(fā)展。

1 快速鉆進(jìn)鉆井液技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外從很早就開(kāi)始注重快速鉆井液的技術(shù)研究，并且得到了不錯(cuò)的進(jìn)展。Hasley帶領(lǐng)下的一批人研發(fā)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(yīng)用。水基鉆井液不僅提高了效率還節(jié)約了成本，使用了該鉆井液的井，從提高鉆速方面到節(jié)約成本方面都比原有的柴油基站鉆井液更好。

Growcock的團(tuán)隊(duì)利用全尺寸鉆井裝置通過(guò)對(duì)幾類(lèi)有機(jī)化合物對(duì)水基鉆井液ROP增速劑的效果進(jìn)行比對(duì)。比對(duì)試驗(yàn)結(jié)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(yàn)得出石蠟?zāi)軌驅(qū)︺@頭和BHA等金屬器材水化物質(zhì)進(jìn)行隔離，通過(guò)減少金屬上水化泥沙來(lái)達(dá)到提高鉆速的效果，然而聚甘油化合物是通過(guò)降低泥沙水化的幾率來(lái)提高鉆速。

Aaron等人研制了一種針對(duì)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(yè)巖抑制劑、聚合型包膜及抗增粘添加劑，對(duì)泥頁(yè)巖起到抑制作用。對(duì)于粘性地層，使用該水基鉆井液要強(qiáng)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(guó)內(nèi)對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)認(rèn)識(shí)與研究剛剛起步，2004年中國(guó)石油鉆井工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了研究，取得了初步成果，并在勝利油田進(jìn)行了試驗(yàn)：在相同鉆具結(jié)構(gòu)、水力參數(shù)條件下與鄰井同井段相比，機(jī)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(jìn)鉆井液技術(shù)的機(jī)理

快速鉆進(jìn)鉆井液技術(shù)的發(fā)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(fù)雜，并且在提高鉆進(jìn)效率的同時(shí)，確保施工安全。鉆進(jìn)液的流變性、潤(rùn)滑性、固相含量及分散性等因素可以直接影響鉆進(jìn)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(dòng)性阻力對(duì)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(dòng)性阻力越小，通過(guò)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(gè)程序，從而提高鉆進(jìn)效率。

2.2 鉆井液的潤(rùn)滑性

潤(rùn)滑性能良好的鉆井液具有的優(yōu)點(diǎn)有：①減小鉆具的扭矩、磨損和疲勞，延長(zhǎng)鉆頭的壽命；②減小鉆柱的磨擦阻力，縮短起下鉆時(shí)間；③能用較小的動(dòng)力來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)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(dāng)鉆井液的固態(tài)含量為零時(shí)鉆速將達(dá)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(duì)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(jìn)鉆井液應(yīng)該具有好的流變性、潤(rùn)滑性、較低的固相含量及合理的分散性等特點(diǎn)。水基鉆井液通過(guò)添加ROP增速劑來(lái)改善鉆井液中原有的各個(gè)特性，并且增加潤(rùn)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(fā)生泥包現(xiàn)象，以此提高鉆進(jìn)的速度。

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

3 新型快速鉆進(jìn)鉆井液的設(shè)計(jì)

水基鉆井液中添加ROP增速劑能有效減輕或防止泥包現(xiàn)象，但較油基或合成基鉆井液對(duì)鉆頭的匹配更敏感。因此，研發(fā)新型快速鉆進(jìn)鉆井液，應(yīng)考慮與鉆頭的匹配問(wèn)題，并著眼于上述影響提高鉆速的作用機(jī)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(yàn)裝置及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用全面測(cè)試、評(píng)價(jià)鉆井液的性能。

4 結(jié)語(yǔ)

能夠影響鉆進(jìn)速度的因素有很多，通過(guò)對(duì)快速鉆進(jìn)鉆井液的技術(shù)進(jìn)行研究來(lái)提高鉆進(jìn)的效率是現(xiàn)在鉆井事業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。對(duì)于鉆井液的研究需要針對(duì)具體的地域情況，不同地區(qū)的土質(zhì)不同巖層也不同，所以在研究快速鉆進(jìn)鉆井液之前，需要對(duì)對(duì)應(yīng)的地質(zhì)進(jìn)行考察，并且對(duì)比效果。快速鉆進(jìn)鉆井液技術(shù)的發(fā)展，可以有效促進(jìn)鉆井事業(yè)的發(fā)展。

[1]許萬(wàn)文.淺談國(guó)內(nèi)外鉆井液技術(shù)新進(jìn)展[J].石化技術(shù), 2016,23(4).

[2]王建光.國(guó)內(nèi)外鉆井液技術(shù)進(jìn)展及對(duì)鉆井液的有關(guān)認(rèn)識(shí)[J].工業(yè),2015(21).

李小剛(1984-)，男，新疆克拉瑪依人，助理工程師，主要從事現(xiàn)場(chǎng)鉆井液技術(shù)服務(wù)及鉆井液技術(shù)管理工作。