浅谈复杂地层低密度钻井液研究与应用

2020-01-14宋树鹏中石化江汉石油工程有限公司钻井二公司湖北武汉430000

化工管理 2020年3期

宋树鹏（中石化江汉石油工程有限公司钻井二公司，湖北武汉430000）

我国既是能源需求量高的大国，也是富有自然能源最多的国家之一，近年来，我国在煤层气、石油开发等领域不断取得技术上的创新突破，提高了我国能源开发的水平，但是，对于全国整体能源利用行业来说，这些改善还远远不够，由于我国疆域辽阔，地形丰富，所以在进行钻井工作时，时常会在复杂地层中进行，我国复杂地层的种类繁多，并且物理性质、地理环境差异较大，给复杂地层钻井工程的开展进行带来了很大的难度，而土层松软、泥层流动性强、地层间压力不平衡等问题，更是难以解决的重点问题，解决在复杂地层中钻井施工问题的关键就是钻井液的选取，复杂地层钻探会面临非常多的困难，对于钻井液的密度、稳定性等性质也提出了更高的要求，通过研究，一种低密度钻井液体系可以有效解决在复杂地层中钻井漏失问题，满足施工中的各种条件。钻井液的正确选用也是保证复杂地层钻井工作顺利进行的基础，如果对于钻井液的选择不当，极易导致钻井事故的发生，无法给复杂地层钻井工作的安全性提供保障，由此可见，钻井液对于复杂地层钻井工作的重要意义。

1 钻井液的选用

在选用钻井液之前，应对钻井地形、周围环境进行严密的检测，充分了解地质结构的特点、环境对施工的影响，从而根据施工所需满足的要求来选用钻井液，目前我国使用最广泛的钻井液就是油基钻井液和充气钻井液，对于复杂地层的情况，应选用密度较低的钻井液，如果选用的钻井液密度过高，则会改变钻井时液压柱的高度，导致地层结构失稳，地层分布不均匀，增加了施工中发生气体侧漏的可能，不仅影响了钻井工程的安全性，还对钻井工程的开展造成了不利影响，延长施工时间，降低了钻井工作的效率，而选用密度低的钻井液，钻井液就可以形成液柱，避免损坏储层，为施工安全提供保障。同时，密度低的钻井液物理性质较稳定，在不同的复杂环境中，都可以保证稳定发挥作用，如果在施工中发生气液泄露的问题，密度低的钻井液具有补壁的效果。在土质松软的地层进行施工时，低密度钻井液可以有效抑制钻井过程出现膨胀的问题，增加渗透性，同时防止地层发生坍塌，低密度钻井液因为具有流动性强的特性，可以使得地层表层与深层之间的压力几乎平衡，在极短的时间内形成致密的泥皮，对钻井工作起到了一定的保护效果。在钻井工程进行中，由于需要的机器和资源较多，会产生非常多的热量，这也使得在钻进地层时，地层中的温度急速升高，温度的升高对于钻井液性能的发挥具有限制作用，而低密度的钻井液便可以减缓这种影响，可以适合复杂的环境。但是，低密度钻井液只是在多数情况下适合选用，要根据钻井工作具体不同的情况而合理选用钻井液，这才能让钻井工作顺利开展进行，从而提高钻井的效率及经济效益。

2 低密度钻井液的成分

低密度钻井液相对于普通钻井液配制难度更高，要求更严，限制范围也更小，要想制得低密度的钻井液，需要在清水中混合少许纳基润土和不超过1%的碳酸钠来制成基液，基液也就是低密度钻井液的主要成分，而影响钻井液密度大小的直接因素就是钻井液中空心玻璃珠的含量，空心玻璃珠的含量越高，制得钻井液的密度也就越低，目前我国常见的低密度钻井液空心玻璃珠的含量要超过20%，此时，钻井液的密度相对较低，对钻井液密度的降低效率也是最高的，密度可以满足钻井工程的需求，但仍然需要根据复杂地层钻井工程的不同情况而对空心玻璃珠的含量进行合理调控，以达到不同需求的物理性质，保证施工的开展，空心玻璃珠的加入，也会使得低密度钻井液的性质产生变化，在配制好相应的钻井液时，要对此时钻井液的性能进行检测，避免出现因空心玻璃珠含量不合适而造成施工发生事故的现象，一般情况下，钻井液中空心玻璃珠的含量不能超过35%。

3 低密度钻井液的应用

对于低密度钻井液来说，它的渗透性更高，溶解性更强，在纳基润土浆中的稳定性也更强，在分散性上也有着良好的表现。其中成分腐殖酸钾的存在，对钻井液起到了降解的作用，从而让低密度钻井液具有造壁的功效，有效防止钻井发生泄漏问题，因此，在复杂地层的钻井施工中，大多选用低密度钻井液以确保施工的顺利进行。在易发生坍塌的地质中进行钻井工作时，高低密的钻井液会损坏储层的有效成分，易破坏地质结构，甚至在钻井过程中产生地层断裂的情况，导致钻井液漏失，降低钻井液的利用率，根据岩石力学的原理，高密度钻井液如果发生漏失现象，则会导致地层岩心被钻井液浸泡，就会降低矿化度，所以，在复杂地层的钻井工程中，要选用低密度的钻井液，不仅可以防止施工事故的产生，还可以有效提高钻井效率。