高性能水基钻井液研究进展

胡达平

（大庆钻探工程公司钻井四公司钻井液分公司，吉林 松原 138000）

为了满足保护环境的需要，我们研制出了一种高性能水基钻井液，它是可以代替油基钻井液的新型钻井液体系。高性能水基钻井液在其性能特点﹑井壁稳定机理﹑组成及处理剂作用﹑抑制性评价方法和现场应用效果等室内研究和工艺技术方面取得了重要进展，现在已经广泛应用于各种复杂的钻井作业中。使用高性能钻井液，不仅很大程度上减少了钻头泥包和聚结现象，还加大了钻井速度，节约了时间成本，最重要的是提高了页岩地层的井壁稳定性，很大程度上保护了环境。

1 高性能水基钻井液的性能特点

近年来，应环境保护的强烈要求和减少作业成本，我国一直在寻找一种可以代替油基钻井液的水基钻井液。经过不断的努力和尝试，不断的寻找，找到了一种国外开发出来的新型的高性能水基钻井液。这种高性能水基钻井液具有许多优良性能。第一，它有较强的抑制性，能够很大程度上减少井下作业的突发状况。第二，它的机械钻速很高，因为普通的水基钻井液会经常出现钻头泥包现象，会影响机械钻速，而高性能水基钻井液中加入了一种防泥包剂，可以避免此类现象发生，从而提高机械钻速。第三，它具有很好的储层保护效果，使用高性能钻井液后，渗透率的恢复值高于90%。同时，对于井壁的伤害可以忽略不计。第四，很好的保护环境，因为高性能水基钻井液使用的是环保型材料，钻井液和钻屑都可以直接排放，这样不仅保护了环境，而且还大大节约了废物处理的费用。除此之外，高性能水基钻井液还具备不影响海洋生物的生长繁殖，并且能够最大程度的减少循环中产生的损失的优点。在海洋钻井平台上具有很高的可操作性。

2 HPWBH稳定井壁的机理

2.1 组织钻井液流入页岩基质中的重要手段就是保持井壁的稳定。与此同时也应该确保液静柱压力对井壁所产生的支撑。在实际操作中，发现了一种理想的钻井液，它是具备无侵入性的流体。一般情况下常采用PPT装置来进行测量，以此来对页岩样品的膜效率和渗透作用进行分析。随着时间的变化，地层孔隙压力在日益变化下达到一定的平衡状态。这时的页岩两端压差始终保持稳定状态。高性能水基钻井液随着时间的推移对地层孔隙的压力逐渐减小。这就是页岩孔隙中的流体单向流入了高性能水基钻井液，从而减轻了地层压力的影响。

2.2 高性能水基钻井液在力学作用的封堵和化学作用的沉淀的共同影响下形成了选择性半透膜。大大减轻了页岩的渗透率。它采用可变形的聚合物封堵剂，区别于以往的常规封堵剂，这种可变形聚合物封堵剂更有效的实施了封堵，并且在淡水和饱和盐水中都可以以同样的粒度分布。是一种理想的，可以广泛应用于抑制性水基钻井液。通过它能更切合的潜入裂缝，能够更好的提高封堵效率。

2.3 通过铝化学方法增强井壁稳定性的依据是改变页岩的物理以及化学性质。但是区别于现在所研究的钻井液和页岩之间发生离子交换的方法。这种方法主要依据铝化学原理，以反映所生成氢氧化铝沉淀为基础，达到和地层矿物的基质合二为一的目的。这种方法的优点是能够显著的增强井壁的稳定性，提高敏感性页岩的物理强度。形成一种物理屏蔽区域。能够更好的组织钻井液侵入岩层。

3 HPWBM组成和处理剂作用

高性能水基钻井液可以由多种处理剂完成。

3.1 以胺基多官能分子为抑制剂从而达到抑制目的是一种常见的手法，它完全溶于水并且具有较低的毒性，通过实际操作能够发现这种页岩抑制剂的独特的分子结构可以让分子更加高效的镶嵌于黏土层中，达到使黏土层更紧密的结合在一起的目的。以此来降低黏土吸收水分的情况。

3.2 包被剂是一种高分子量的部分水晶聚丙烯酰胺材料。它的主要功能是用来降低黏土所发生的分散情况。在页岩颗粒间发生包被作用，以此达到抑制页岩水化的情况。这种抑制剂具有良好的抗盐性，能够更好地控制水敏性黏土的膨胀和分散情况。它的优点是不会改变钻井液体系的流变性。

3.3 防聚结剂是一种由表面活性剂和润滑剂构成的能够覆盖于钻屑以及金属表面的一种特殊的混合物。它能够降低黏土的水化作用并且能减缓金属表面的黏结情况。它的优点是能够高效率的保证下钻顺利。防止井底钻屑的堆积，让钻头牙轮与新地层充分的接触达到提高钻速的目的。不但减轻了钻头和井底钻具的泥包情况还降低了钻具的摩擦系数，降低钻具的扭矩和拉力。

结语

在当下全球范围内都提倡环境保护的时候，高性能水基钻井液就是为了满足环保要求应运而生的一种能够代替过去有机钻井液的新型环保钻井液体。对于高性能水基钻井液的应用能够大大的减少施工时出现的各种问题，降低施工难度，获得更大的经济效益。节约了时间成本，最重要的是提高了页岩地层的井壁稳定性，很大程度上保护了环境。

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