海上油田復雜地層鉆井液技術探討

（中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術深圳分公司 廣東 518067）

我國海岸線較長、幅員遼闊，具有豐富的海上油田儲量，開采海上石油從某種程度來說對緩解我國石油資源需求量起到有效緩解作用。但受到海上油田儲量環(huán)境惡劣、地形結構復雜等因素影響，顯著增加了開采難度[1]。海上油田鉆井工程施工中石油發(fā)生井壁坍塌、卡鉆等問題，需要相關工作人員進一步探討相關的施工技術解決此類問題。

海上油田應用的鉆井液不同于陸地油田，其差異主要表現在兩個方面：一方面，海上油田鉆井應用的鉆井液主要是由海水配置，但海水礦化程度較高，這就需要應用耐鹽性能較高的處理劑。另一方面，由于施工地點為海上，海洋中生物較多，鉆井液施工后排回海中，若應用具有毒性的鉆井液，則不利于處理，還可能導致海洋生物死亡，對海洋生態(tài)平常產生破壞，且這一液體的積累也會危害捕食海洋生物的人類的生命安全。目前海上油田鉆井施工主要應用水基站鉆井體系，其可以更好的與海水融合，可通過生物降解處理，毒性很少，保護了海洋生態(tài)系統(tǒng)。

1.海上油氣田開發(fā)存在的問題

(1)斷層遮擋

斷層遮擋指很多斷塊油氣藏的圈閉，對地震資料成像產生不利影響，這從某種程度分析無論對儲層預測和地震解釋均產生很大影響，這是地層在斷層遮擋影響下很容易存在下拉問題。因此，在此背景下必須高度重視地震資料品質的提高，在全面考慮深度預測的基礎上滿足開發(fā)產能需要[2]。

(2)底層缺失

在各種因素如斷層、地層剝失等因素影響下很容易導致開發(fā)井與探井鉆遇地層不一的問題，地層對比錯誤的問題比較常見，這給石油開采工作人員增加了鉆井難度。因此，在開發(fā)海上油氣田時應注意斷層遮擋、地層缺失、異常感染等問題，這樣才能最大程度避免影響中石油鉆井工作。

(3)鉆井液滲漏

部分工作人員缺乏經驗，在開采海上石油時為了最大程度提高鉆井液雜質吸附能力盲目提高鉆井液濃度和含量，這不僅無法達到預期的目標，而且還可能加快鉆井液滲漏的速度。此外，由于砂礫層具有較多的縫隙，影響了其粘結度，加快鉆井液泄露速度。

(4)井壁坍塌

開采海上石油時若收到海水滲透的影響，則增加了開采難度。若無法有效控制海水，導致其滲透到巖石黏土中，則很容易對組織結構產生影響，對其穩(wěn)定性產生破壞，最終無法支撐時就會出現坍塌事故[3-4]。此外，若井壁上的沙礫遇到油氣，則很容易發(fā)生化合反應，這時隨著化合物濃度顯著增加，顯著威脅人類身體健康，阻礙設備的正常運行。

(5)異常干擾

在開采海上汽油田是經常受到各種負面因素影響，如異常干擾，也就是開發(fā)目的層上方存在異常高或低速體，給人以視覺上的構造假象，這就導致地層平面和地層平均速度差異較大?；诖耍山Y合刻畫異常體平面范圍的方式解決，之后發(fā)揮地震屬性提取法的作用確定異常體的影響范圍，結合求取異常體縱向干擾的方式解決，用其解決探井鉆遇異常體的問題。

(6)鉆屑漏失

沙礫是海上地層主要構成，但從沙礫的性質分析可知其巖性不強，遇水后體積快速膨脹，并不利于相關工作人員開采海上石油。此外，由于海底水壓較高，砂礫巖自身穩(wěn)定性不強，無法抵抗海水的壓力因而表現為松散的特點。砂礫巖被破壞時無法維持其形狀，雜質浮動比較明顯。當前階段我國還未有相關的技術有效控制雜質的動向，這就導致很容易出現鉆屑漏失的問題[5]。

2.海上油田復雜地層鉆井液技術

近年來我國海上油田開采技術逐步得到發(fā)展，在發(fā)展中逐步朝著超深井、深井以及復雜底層開采方向發(fā)展，這個過程中鉆井液性能對鉆井施工產生較大的影響，一旦存在不合理使用的問題就很容易發(fā)生坍塌或卡鉆問題，而要想避免此類事故，就必須加大力度研究鉆井液技術。

(1)有機鹽油田鉆井液

近年來我國興起了有機鹽油田鉆井液體，屬于新型水基鉆井液體系，應用了甲酸絕、甲酸鈉、甲酸鉀等有機鹽。這一鉆井液具有較多的優(yōu)勢，如具有良好的防塌性，可有效保護油氣層，腐蝕性較低，是一種環(huán)保性能較高且可回收利用的鉆井液。其與常規(guī)鹽水體系不同，甲酸鹽鉆井液進入海洋后被其海水吸收，無副作用且無毒，降解速度較快，是一種很容易降解的生物。價格較高，但其可回收再次利用，整體性價比較高，目前廣泛應用于海上油田鉆探工作。

(2)聚合醇鉆井液

由于海上油田環(huán)境惡劣且地層復雜，這就導致其與陸地石油鉆井液存在較大的區(qū)別。海洋中生物較多，需要注意應用無毒的鉆井液，否則就會造成大量生物死亡，破壞海洋生物鏈，若部分無法降解的物質走向人類餐桌，則對人們生命產生嚴重危害[6]。因此，很有必要加大力度研究海上油田鉆井液并進行升級，確保在開采海上油田時不會對環(huán)境造成破壞。聚合醇鉆井液是環(huán)保型水基站鉆井液中的一種，聚合醇是主要的材料，還具有有機鉆井液環(huán)保和優(yōu)異性能，不會對地質錄井產生干擾。其中，聚合醇是非離子型低分子聚醚，常溫條件下具有良好的溶水性，毒性不高，可于短時間內快速降解，聚合醇鉆井液具綜合性能較好，潤滑、防塌，將其應用于海洋鉆井效果明顯。

(3)硅酸鹽鉆井液

成本不高、無毒、無熒光是硅酸鹽鉆井液比較明顯的優(yōu)勢。這一鉆井液的應用結合多方協同計算對井壁進行穩(wěn)定，但很難調整其性能，對鉆井液pH值敏感性較強，摩阻較大且與其他處理劑配伍性不強[7]。總的來說，硅酸鉆井液具有極為廣闊的應用前景，目前廣泛應用于墨西哥灣、阿拉斯加等。

(4)合成基鉆井液

顧名思義，合成基鉆井液是人工合成或改性的一種有機物，根據相關的性能需要加入重晶石、降濾失劑和流變性調節(jié)劑，種類極為豐富，成本相對較低，運動粘度低，但從環(huán)保方面分析仍有待加強。合成基鉆井液也是一種無毒無害的技術，具有良好的生物降解率，不會對海洋生物環(huán)境產生污染，具有較高的潤滑性，除了可以保護油層之外還有效穩(wěn)定井壁，不會摻雜熒光類物質，更不會影響試井資料和測井。

(5)甲基葡萄糖甙鉆井液

二十世紀九十年代已經提出了甲基葡萄糖甙鉆井液，其同樣屬于新型水基鉆井液體系范疇。從常規(guī)性能和防塌機理方面分析，甲基葡萄糖甙鉆井液與油基鉆井液相似度較高，人們也將其稱為仿油基鉆井液。大量的研究表明，這一鉆井液的應用保護了油氣層，有利于維持井眼穩(wěn)定，有效抑制了泥頁巖水化膨脹；同時，潤滑性能較好，穩(wěn)定性高，具有較強的抗污染能力，易于講解，很少對海洋生態(tài)環(huán)境產生影響[8]。由此可見，這一鉆井液體系在水平井和大斜度井中的應用可結合地層泥頁巖表面形成半透膜，以此對地層水和鉆井液的運移起到有效的控制。

(6)新型合成基油包水鉆井液

這一鉆井液與傳統(tǒng)的油基鉆井液相似度較高，有機物基液、加重劑、乳化劑和相關性能調節(jié)劑都是重要的組成成分。水相是分散相，通過加重劑調節(jié)密度；有機合成物是連續(xù)相，乳化劑相關性能的調節(jié)劑主要組成成分很多，如醚類、酯類、直鏈烷基苯類等。這些成分主要起到乳化、潤滑、增加粘性和降濾失的作用。目前這一鉆井液廣泛應用于海上油田鉆井平臺，穩(wěn)定性能較高。應用該鉆井液對保護環(huán)境具有重要的促進作用，顯著提高鉆井速度，對井眼穩(wěn)定性起到良好的保障。

(7)新型強抑制聚合物水基鉆井液

科學技術快速進步，我國在鉆井液技術方面的研究也取得一定的進步，陽離子聚合物鉆井液這一具有較強抑制能力的新型鉆井液已經成功研制。將其與傳統(tǒng)的陽離子聚合物鉆井液比較具有的優(yōu)勢有：運用有機聚合物包被劑，改良了陽離子，有效降低靜電排斥力，強化與聚合物和黏土之間形成的橋鏈，有效保護了黏土[9]。此外，這一鉆井液分子鏈中的疏水基團可有效避免其受到水分子影像，對頁巖和水接觸面起到進一步控制，降低巖土膨脹。

3.結束語

綜上，基于海上油田開采難度較大的特點，相關工作人員在開采時應保證鉆井液性能的基礎上應用環(huán)保、無毒無害的材料，在降低成本的基礎上提高開采效益。當前我國在海上油田復雜底層鉆井液技術研究已經取得一定成效，但仍需跟上時代發(fā)展需要加大研究力度，推動我國海上油田朝著可持續(xù)方向發(fā)展。