大位移井钻井液关键技术问题

袁斌

摘要：原油开采技术是资源开发的关键， 随着油气资源的逐渐减少， 传统原油开采技术不能满足时代发展需求。单一油田的多台钻机同时开采的方式， 工作效率比较低， 且浪费资源， 在一定程度上增加了原油开采成本。而大位移钻井技术钻穿油层的井段长，可以使油藏的泄油面积增大，大幅度提高单井产量和降低开采成本，在油田上被广泛应用。基于此，本文将对大位移井钻井液中的关键技术进行研究。

关键词：大位移井;钻井液;关键技术

引言

大位移井具体指的是水平位移与垂直深度之比大于等于2 的定向井或水平井，而大位移井钻井液技术作为当前世界先进的一种钻井技术，在作业成本降低及环境保护方面具有巨大优势，已成为了当前原油勘探开发最为重要的一项技术手段之一。

1 降阻与降扭矩技术

1.1 科学选定钻井液体系

在大位移井作业中较为常用的钻井液主要有三种，分别为合成基钻井液、油基钻井液与水基钻井液，在具体的钻井作业中，需要紧紧围绕设计情况选定最为适宜的钻井液类型。为有效降低摩阻与扭矩，大位移井通常要运用具有良好润滑能力的钻井液，如油基钻井液与合成基钻井液。近几年通过调查发现，世界范围内约有七成左右的大位移井都采用油基/合成基钻井液。然而，传统意义上的钻井液主要将原油作为基础油，无法满足环保需求，而且造价很高。目前，很多专业公司都开发出低毒性油基钻井液，改用基础油为白油，同时形成稳定的钻井液体系，如Vert-oil体系等。

1.2 优选高效润滑剂

钻井作业中，通常存在钻柱和井壁之间不同介质相互摩擦作用。从减小或消除摩擦的角度分析，需要尽可能防止干摩擦，缩小流动摩擦与边界摩擦。通过实践可知，可通过选择具有更高性能的润滑剂来大幅提升钻井液自身润滑能力。以油基钻井液为例，润滑剂对于大位移井钻井液的润滑能力并不会造成太大影响，但油水比的影响相对较大，具有较高油水比的大位移井钻井液可降低摩擦约50%。基于此，大幅提升油水比是改善钻井液润滑能力的主要途径。在实际生产中，可在钻井液当中添加塑料小球等润滑剂，以此降低边界摩擦，提升润滑能力，因为这些润滑剂的添加，可促使接触方式发生改变，改善原有的摩擦状态，从而降低二者摩擦系数。

1.3 钻井液性能调整

对于大位移井的钻井液而言，其流动摩擦主要和黏度、流速、管壁平滑度等因素有关。在加入适宜的润滑材料以后，可借助钻井液管道管壁进行吸附，因此提升管壁平滑度，达到降低摩阻的作用，同时也可采取性能调整策略类减少摩阻。对钻井液的黏土实际含量进行有效控制，同时运用固控装置，减少劣质固相的含量，缩减泥饼厚度，减小钻具和泥饼之间的接触面积;合理应用调节剂，对钻井液粘滞性与流变性进行调整，进而达到提升润滑能力的目的。

2 井眼净化技术

2.1 钻井液流变性的优化调整

通过水平管路设备的模拟试验可知，不同类型钻井液主要具有相同的流变性能，则它们的井眼净化能力没有太大差别，基于此，在一致的动态条件下，井眼净化能力主要和流变性有关。如果钻井液的环空返速保持固定，对钻井液流型进行调整，并选取适宜的流变参数是确保净化效果的关键。从环空钻井液自身流态角度讲，紊流较层流更容易对岩屑进行携带，一般不易形成岩屑床，但是大位移井的井深通常较大，这一方法通常会受到场地条件限制。若环空钻井液的流态属于层流，则需对流变性进行调整，用平板型层流来代替尖峰型层流，以此有效改善携岩性能。

2.2 提升携岩性能技术

（1）弱凝胶技术

为避免形成岩屑床，目前我国的研究重心主要放在弱凝胶体系上。对于常规的凝胶体系而言，其形成一般依赖于交联剂，聚合物借助交联剂在相应的温度与时间下进行成胶，但弱凝胶钻井液本质上是一种快速弱凝胶体系，和传统凝胶体系的形成原理有一定差别，主要使用不同聚合物间的协同作用，可在相对较低的温度及较短的时间段内完成成胶，所得到的弱凝胶具备特定流变性，且动塑比也较高，可预防钻屑变成岩屑床，净化能力显著。

（2）清岩流体技术

通过研究发现，注入高悬浮、高携岩能力的流体段塞是避免形成岩屑床的有效方式。目前，这一技术在世界范围内得到广泛应用，适宜多种密度与流变性的钻井液，通常可以分成四大类，即低黏清岩流体、高密度清岩流体、高黏清岩流体与串联流体。其中，低黏流体容易达到更高梯度，同时在岩屑床的位置形成一个水力作用力，促进岩屑再次运动，同时起到再悬浮作用，预防岩屑沉积。

3 井壁稳定技术问题

大位移井具有的井斜大，裸眼段长的特点对于井壁稳定影响非常大，造成井壁失稳因素有两种，一种是力学因素，一种是物理化学因素。从力学因素来分析，即是在钻井过程中地层坍塌的压力大于井筒中的钻井液有效液柱压力时，会造成井壁垮塌。从物理化学因素角度分析，即是在钻井过程中，岩土中的阳离子与钻井液产生了化学反应，导致岩土出现膨胀现象，进而引起井壁垮塌。因此对于大位移井钻井液技术来说，为保证井壁稳定，需要做好以下几个方面，一是对钻井液密度进行合理的确定，上文提到的钻井液有效液柱压力主要指的是一种对地层压力及地用力加以平衡的一种力学因素，它有效维持了井壁的稳定。二是合理选择防塌钻井液体系，作为维持钻井壁稳定的关键所在，选择合理的防塌钻井液体系可以有效的防止地层中泥页岩出现水化。

4 总结

总之，对于大位移井钻井液所存在的环保与处理工艺复杂等实际问题，通过对新型钻井液处理剂的研发，可有效改善钻井液自身应用性能。摩阻是限制水基鉆井液实际应用程度的主要问题，需要大力开发研制全新的高效润滑剂，以此有效改善钻井液润滑能力，提升其作业水平。

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（作者单位：中石化西南石油工程有限公司临盘钻井分公司）