高密度鉆井液易粘卡原因分析及改進(jìn)措施

摘 要：針對高密度鉆井液易粘卡的問題，本次研究通過實(shí)驗(yàn)的方式，首先對易粘卡問題出現(xiàn)的原因進(jìn)行深入分析，在此基礎(chǔ)上，提出該種問題的改進(jìn)措施，為保障高密度鉆井液的使用性能奠定基礎(chǔ)。研究表明：隨著鉆井液密度的逐漸增加，鉆井液在使用的過程中出現(xiàn)粘卡問題的概率越大，重晶石因素、膨脹土因素、磺化瀝青因素、潤滑劑因素以及固相顆粒因素等是影響高密度鉆井液易粘卡問題的五大因素，因此，相關(guān)工作人員需要從控制重晶石添加量、改善膨脹土性能、添加降濾失劑、潤滑劑優(yōu)選以及降低固相顆粒尺寸等五方面出發(fā)，分別采取多項(xiàng)有效措施，全面防止出現(xiàn)粘卡問題。

關(guān)鍵詞：高密度鉆井液;粘卡;原因分析;膨脹土;改進(jìn)措施

隨著油田勘探開發(fā)的持續(xù)進(jìn)行，我國大量的油田中注水區(qū)塊的數(shù)量在不斷增加，高密度的鉆井液也投入了使用，進(jìn)而使得油田在鉆井作業(yè)的過程中非常容易出現(xiàn)粘卡問題。在粘卡問題出現(xiàn)以后，會使得鉆井作業(yè)的效率受到嚴(yán)重的影響，同時(shí)，還會引發(fā)其他類型的風(fēng)險(xiǎn)問題，這對于油田的安全高效生產(chǎn)十分不利[1]。針對此問題，本次研究對高密度鉆井液的使用情況進(jìn)行了大量的調(diào)研，通過進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方式，對影響高密度鉆井液粘卡問題的因素進(jìn)行全面分析，并提出了相關(guān)的改進(jìn)措施，為保障油田的鉆井作業(yè)安全和效率奠定基礎(chǔ)。

1 高密度鉆井液易粘卡原因分析

對于鉆井液而言，在使用的過程中潤滑性能主要受到兩方面因素的影響，分別是濾餅的潤滑性能以及鉆井液自身的潤滑性能，一般情況下，濾餅的潤滑性能主要可以通過使用粘滯測定儀進(jìn)行測定，該種儀器主要是通過對泥餅?zāi)Σ两堑恼兄颠M(jìn)行全面的評價(jià)，進(jìn)而得到濾餅的潤滑信息。對于鉆井液的潤滑性能而言，主要可以通過使用壓力潤滑儀的方式對其進(jìn)行評價(jià)，這是一種適用于大斜度井以及水平井中鉆井液評價(jià)的高精度儀器，在使用的過程中數(shù)據(jù)的重復(fù)性相對較好，且測定的數(shù)值范圍較廣[2]。在本次研究中，為了對鉆井液易粘卡問題進(jìn)行全面的研究，使用粘滯測定儀以及壓力潤滑儀對鉆井液進(jìn)行全面的評價(jià)。

1.1 重晶石因素

在鉆井液使用的過程中，會加入一定量的重晶石，當(dāng)重晶石的添加量相對較多時(shí)，鉆井液的摩擦系數(shù)就會受到嚴(yán)重的影響。一般情況下，當(dāng)鉆井液的密度超過1.6m/cm3時(shí)，其潤滑系數(shù)就會嚴(yán)重降低，而鉆井液的潤滑系數(shù)會對鉆井液的使用性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，由此可見，重晶石的添加量最終會影響鉆井液的使用性能。通過進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鉆井液的密度介于1.50m/cm3-1.6m/cm3之間時(shí)，出現(xiàn)粘卡問題的概率相對較大。

1.2 膨脹土因素

膨脹土屬于高密度鉆井液中最常見的一種處理劑，在加入膨脹土以后，鉆井液的濾失能力可以得到一定的降低，同時(shí)，泥餅的性能也可以得到全面的改善，膨脹土的添加對于提高鉆井液的性能十分關(guān)鍵，但是如果膨脹土的添加量相對較多，也會引發(fā)嚴(yán)重的粘卡問題，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著膨脹土的逐漸增加，鉆井液的潤滑系數(shù)會逐漸增加，這主要是因?yàn)榕蛎浲習(xí)阢@井液中迅速分散，進(jìn)而使得鉆井液中固體的含量逐漸增加，固體的表面積逐漸增大，鉆井液中的含水量降低，固體顆粒之間的摩擦力也會逐漸增加，進(jìn)而使得鉆井液在使用的過程中非常容易出現(xiàn)粘卡問題[3]。

1.3 磺化瀝青因素

對于鉆井液而言，在添加一定量的磺化瀝青以后，可以使得泥餅的性能得到改善，進(jìn)而使得鉆具與井壁之間的摩擦力可以得到一定的降低，一般情況下，對于高密度的鉆井液而言，在加入0.5%的磺化瀝青以后，就可以滿足鉆井作業(yè)的基本需求，當(dāng)磺化瀝青的添加量逐漸增加時(shí)，泥餅的粘滯系數(shù)會受到嚴(yán)重的影響，進(jìn)而使得鉆井液的使用性能下降，最終會引發(fā)嚴(yán)重的粘卡問題，在另一方面，在添加磺化瀝青以后，還需要對鉆井液中降濾失劑的添加量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，防止兩者共同影響鉆井液的性能。

1.4 潤滑劑因素

對于高密度的鉆井液而言，其含有的潤滑劑主要可以分為兩種類型，分別是石墨類型的潤滑劑以及液體形式的潤滑劑，兩種類型潤滑劑的添加量都需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，當(dāng)兩者的添加量相對較大時(shí)，泥餅的粘滯系數(shù)就會受到嚴(yán)重的影響，通過對兩種類型的潤滑劑進(jìn)行對比后發(fā)現(xiàn)，液體形式的潤滑劑性能要好于石墨類型的潤滑劑，石墨類型的潤滑劑會對泥餅的粘滯系數(shù)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，在泥餅粘滯系數(shù)受到影響的前提下，鉆井液在使用的過程中就非常容易引發(fā)粘卡問題。

1.5 固相顆粒因素

固相顆粒的直徑會對鉆井液的性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，最終引發(fā)粘卡問題，出現(xiàn)該種問題的原因主要可以分為兩個(gè)方面，首先，當(dāng)顆粒的直徑相對較大時(shí)，泥餅的濾失能力就會嚴(yán)重降低，進(jìn)而使得鉆具與井壁的摩擦力受到嚴(yán)重的影響;其次，當(dāng)固體顆粒的直徑增加時(shí)，泥餅的潤滑性會受到嚴(yán)重的影響，最終影響鉆井液的使用性能，由此可見，為了防止鉆井液在使用的過程中出現(xiàn)粘卡問題，還需要對固體顆粒進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

2 高密度鉆井液改進(jìn)措施

2.1 控制重晶石添加量

針對重晶石對鉆井液性能產(chǎn)生影響的問題，首先需要對重晶石的添加量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，事實(shí)上，加入一定量的重晶石確實(shí)可以改變鉆井液的性能，在對鉆井液進(jìn)行調(diào)配的過程中，工作人員可以通過實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)的方式，對重晶石的最佳添加量進(jìn)行合理的測定，在確定重晶石的最佳添加量以后，在進(jìn)行鉆井液調(diào)配的過程中，工作人員需要嚴(yán)格執(zhí)行添加量的控制要求。

2.2 改善膨脹土性能

為了全面防止出現(xiàn)鉆井液粘卡問題，工作人員需要盡可能的改善膨脹土的性能，在這一方面，工作人員首先需要對膨脹土的添加量進(jìn)行合理的評定，確保膨脹土的添加量處于最合理的數(shù)值，同時(shí)，研究人員需要盡可能的提高膨脹土的潤滑性能，防止膨脹土的潤滑性能對鉆井液的潤滑性能產(chǎn)生影響。通過進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對于密度為1.6m/cm3的高密度鉆井液而言，當(dāng)膨脹土的添加量為3%時(shí)，鉆井液在使用的過程中基本不會出現(xiàn)粘卡問題。

2.3 添加降濾失劑

針對磺化瀝青會對鉆井液性能產(chǎn)生影響的問題，在進(jìn)行鉆井液調(diào)配的過程中需要加入一定量的降濾失劑，降濾失劑的主要作用是對泥餅的粘滯系數(shù)進(jìn)行改善，全面提高泥餅的潤滑性能，進(jìn)而使得鉆井液的使用性能也可以得到一定的改善，但是，降濾失劑的添加量也需要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，使得降濾失劑與磺化瀝青之間的添加量相匹配。

2.4 潤滑劑優(yōu)選

通過實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，液體形式的潤滑劑在使用過程中產(chǎn)生的效果好于石墨類型的潤滑劑，但是該種類型潤滑劑會對泥餅的粘滯系數(shù)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此，在進(jìn)行鉆井液調(diào)配的過程中，工作人員需要對兩種類型潤滑劑的含量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，同時(shí)，需要對兩種類型的潤滑劑進(jìn)行合理的優(yōu)選，盡可能使用高性能的潤滑劑，進(jìn)而使得鉆井液的潤滑性能可以得到提升，同時(shí)不會對泥餅的粘滯系數(shù)產(chǎn)生影響。

2.5 降低固相顆粒尺寸

針對固體顆粒直徑會對鉆井液的使用性能產(chǎn)生影響的問題，在進(jìn)行鉆井液調(diào)配的過程中，首先需要盡可能的降低固體顆粒的尺寸，如果固體顆粒的尺寸相對較大，則工作人員首先需要對固體顆粒進(jìn)行嚴(yán)格的處理，只有在固體顆粒的尺寸滿足要求的前提下，才能將其加入到鉆井液之中，以此防止固體顆粒的存在對鉆井液的性能產(chǎn)生影響。

3 結(jié)論

通過本次研究可以發(fā)現(xiàn)，在高密度鉆井液使用的過程中，非常容易出現(xiàn)粘卡問題，粘卡問題的出現(xiàn)會對鉆井效率和鉆井安全產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此，防止出現(xiàn)鉆井粘卡問題十分關(guān)鍵，重晶石因素、膨脹土因素、磺化瀝青因素、潤滑劑因素以及固相顆粒因素等都會對鉆井液的粘卡問題產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，因此，工作人員需要采取控制重晶石添加量、改善膨脹土性能、添加降濾失劑、潤滑劑優(yōu)選以及降低固相顆粒尺寸五種措施，全面防止出現(xiàn)鉆井粘卡問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]蒲吉玲.使用高密度鉆井液防卡技術(shù)探討[J].西部探礦工程，2013，25（01）：71-73.

[2]馬勤，陳源，李常勇，等.臺吉深1井高密度鉆井液技術(shù)[J].化工管理，2014（35）：123.

[3]蒲吉玲.使用高密度鉆井液防卡技術(shù)探討[J].西部探礦工程，2013，25（01）：71-73.

作者簡介：

許予彬（1981- ），男，江蘇宜興人，鉆井液技師，從事鉆井液技術(shù)服務(wù)工作。