钻井液配置技术、工艺与维护

2015-02-24王玉民

西部探矿工程 2015年11期

关键词：处理剂性能指标钻井液

王玉民

(吉林省第六地质探矿工程大队，吉林延吉133401)

钻井液配置技术、工艺与维护

王玉民*

(吉林省第六地质探矿工程大队，吉林延吉133401)

主要通过对钻井液处理剂基本功用、作用机理、配制技术的研究，在充分了解地层特性的基础上，详细介绍了现场钻井液配置技术、工艺及维护，能有效预防孔内事故发生，达到节能增效的目的。

钻井液配置技术；工艺及维护；PAB冲洗液配方

随着国家对资源的需求和勘查力度的加大，勘探事业的蓬勃发展，勘探任务的增加，特别是深部找矿的需要，从而促使相关的技术、设备、配套设施相应地在提高。“钻井液已不只是预防和消除事故的手段，而已经成为提高钻探效率和质量的重要途径”。

根据多年对钻井液处理剂产品性能、用途、作用机理配制技术、孔内事故成因、预防及解决方法等技术方面的研究，经过现场实践，总结出了在充分了解地层特性基础上，能较好地预防孔内事故的钻井液配置技术及工艺，供同行们商榷。

1 钻井液的配置技术

钻井液的配置具有较强的科学性和技术性，必须需要一定的专业知识技术和丰富的实践经验，才能配置出符合和满足钻探施工需要的钻井液功能体系。

钻井液的配置主要根据施工地层构造、施工要求、施工工艺、施工目的等设计需要的钻井液功能体系。钻井液功能体系的设计主要分为以下几个程序：

（1）明确施工要求、施工工艺。在施工前的准备工作中，首先要了解施工钻孔的设计、地层、地表、施工设备、施工方法、施工目的等对钻井液的要求。因为这些因素对钻井液的配置影响极大，而且关系成井的成败。根据这些因素的不同，要求钻井液的配置就有所不同。例如浅孔与深孔，浅孔对粘度、密度、润滑适用性广一些，深孔则要严格些。

（2）充分了解施工地层构造，预测会出现的井内问题。了解了地层构造，才能预测问题。因此，必须充分地了解地层各层次的特点和特性。根据这些特点和特性，很好地预测出井内会出现的坍塌、漏失等问题。为制定解决方案提供正确的依据。例如胶结性差的地层存在掉块，大部分泥页岩地层存在井塌，软体岩性存在缩径、扩径，硬体岩性存在烧钻、糊钻等各种井内问题。

（3）制定周密的解决方案，确定钻井液的配置。“知其因果，施之以防”。这句哲语用在制定方案、确定配置上恰如其分。因为我们钻探施工使地层的形态和性态发生了变化，这种变化必将影响地层压力失衡，所以造成钻孔井壁失衡而坍塌、缩径、扩径、漏失。我们必须在钻探施工前做好预防措施的准备，并在施工中预防和阻止这些问题的发生。这里说到的预防措施主要是由对地层充分的了解，对问题准确的预测，对处理剂功能的认知等，制定正确的材料选择、性能设定、配量精确的钻井液配置方案。例如因地层胶结性差造成坍塌，应选择胶结性防塌剂。因地层水化膨胀造成井塌，则采用抑制性护壁剂。

2 钻井液的配制工艺

钻井液的配制工艺在整个配制过程中表现出它的重要性。配量不准确、操作不规范、方法不得当、人员不定位，均会影响钻井液功能体系的各项性能指标，不能满足钻探施工的需要，造成不必要的损失。

钻井液的配制工艺主要分为以下几个步骤：

（1）准确了解处理剂的性能指标、作用机理、使用方法、配制情况。准确了解钻井液处理剂的基本情况是配制工艺中重要的一步骤，根据处理剂物理或化学特性调整配制程序，使它在配制过程中充分释放应有的性能。例如，多效天然植物胶要充分浸泡，低速搅拌。聚丙烯酰胺、KP共聚物等采用先溶解后稀释的方法做配制前的准备。

（2）确定钻井液的各项性能指标。根据钻井液方案和配置及性能指标，进行室内配制实验和调整。确认性能达标和配量准确，并做好详细的配制实验记录，这样做主要是为后续施工配制确立准确的方法，杜绝盲目性。

（3）严格按照配制程序、方法操作。

①严格计量。在配制钻井液时，各种处理剂的配量要准确，特别是加量较小的，更要做到十分精确。这样可防止因加量不足或过多，造成钻井液性能指标达不到设定值，而至使井内事故的发生。如聚丙烯酰胺加量过小，有害固相不能及时絮凝沉淀清除，造成钻井液比重增大，有害固相增多，浮力减小，沉积卡钻。过大钻井液高度絮凝，浮力小，有害固相快速沉淀，造成沉积卡钻。

②分别溶解。应特别注意处理剂的物理、化学特性，配制过程采用分别溶解的方法，避免相互制约而造成溶解缓慢或不溶解。

如多效天然植物胶、KP共聚物等具有一定的包被功能的处理剂与膨润土混配溶解时，如果包被功能大于分散功能，膨润土颗粒被包被而难以分散。极易泥饼过厚，滤失量大，造成泥包，吸附、缩径、坍塌止钻。

③依次加入。钻井是由处理剂与溶解介质的组合。它的多功能体系由多个单功能组成。即多种处理剂混合组成。在配制过程中，应按照分散、增稠、增粘的方式依次加入。

④性能调整。性能调整是钻井液配制过程中的一个调制程序，主要由于环境、条件、人为等因素，造成按剂量配制出来的钻井液达不到功能体系所要求的性能指标，必须要通过调制进行性能调整，以满足功能体系的需要。

⑤充分搅拌。充分搅拌是促使各个单功能体快速、均匀地溶入整个功能体系中，完成整个配制过程。

（4）做好详细的配制记录，总结经验。

3 钻井液配制与加量计算

PAB无固相冲洗液是吉林岩科钻井液有限公司研发的高科技产品，它由PA和PB两种高聚物相成，其性能特点是冲洗液中高聚物大分子呈网状结构，在孔壁上吸附成网，成膜速度快，分子膜致密，胶结性强，在低流变参数下，具有很强的胶结孔壁的性能，适用于钻进高岭石化、绿泥石化等蚀变带、断层化与角砾层、粉碎状破碎层、泥质和炭质页岩层、流砂和风化岩层等地层。我队在复杂地层钻进坚持使用，抢救许多濒临报废的钻孔。

PAB冲洗液配方：PA粉1%～1.2%（100L冲洗液中含量1～1.2kg），PB粉0.22%～0.25%（100L冲洗液中含量0.22～0.25kg）。

3.1 配方举例

配制1000L冲洗液，预溶5%PA溶液240L，预溶1.5%PB溶液167L。

计算如下：

PA溶液：1.2%×1000＝12（L），12/5%＝240（L）

PB溶液：0.25%×1000＝2.5（L），2.5/1.5%＝167（L）

水量：1000-240-167＝593（L）

3.2 配制工艺

（1）搅拌桶内加水593L。加水量用计算桶内液面高度确定。

（2）开动搅拌机，加入240L预溶的5%PA溶液，搅拌10min左右，停搅静止到桶内泡沫消失。

（3）开动搅拌机，加入167L预溶的1.5%PB溶液，搅拌15～20min，直到桶内冲洗液粘度均匀为止。

（4）最后在搅拌桶内加入润滑剂，或在钻进时从循环系统加入。

（5）如果现场用水的水质呈酸性，应先加适量纯碱调至中性。

4 钻井液的维护

维护好钻井液有利于后续钻进工作顺利开展。在施工当中如何保障钻井液性能稳定，就需要严格按照维护程序认真操作，并需定人、定时进行检测、配制、补充、维护。钻井液的维护工作程序主要有以下几点：

（1）切实做好对返浆性能的测定。定时、定人对返浆性能进行认真的测定。使钻井液的性能保持在最佳值。掌握钻井液性能的细微变化对钻进工作的影响，并能及时地进行维护和处理。

（2）及时调整钻井液性能和新液的补充。发现钻井液或施工地层发生变化，应根据变化情况及时调整钻井液性能或配制新液替换或者补充，满足钻进施工的需要。

（3）预防、解决地层特性对钻井液的侵害。预防、解决地层特性对钻井液的侵害，是钻井液维护的一个重要措施。对地层中的钙、镁、盐等对钻井液的侵害，采取相应的预防措施和解决方法。如：钙镁侵：如果有过多的钙和镁侵入，将会使粘土的水化和分散能力下降，造成过度絮凝而使造浆性能减退。需要加入适量的纯碱，使Na、Ca进行离子间的交换，达到提高粘土的造浆率。

（4）防止自然因素和人为因素对钻井液的损害。自然因素：如地表含泥沙水流、室外温度等。人为因素：如意外加入、无知加入。

（5）认真、及时对有害固相进行清除。认真、及时清除有害固相，是保障钻井液性能稳定的一个积极措施。使钻井液保持较低固相和设定比重，防止因固相偏高而造成各种施工困难和井下事故的发生。